專利名稱：高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及污水處理技術領域，特別涉及一種高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)及方法。
技術背景水污染和水資源匱乏是當今人類社會面臨的兩大難題。由于水污染而導致可用水減少的現象在我國廣泛存在，因此，實施污水資源化是解決我國當前水資源匱乏的有效途徑。而要實施污水資源化，對水處理技術就提出了更高的要求，不僅要去除有機物，還要對總氮、總磷等污染物進行深度處理。目前，多數污水處理廠主要采用活性污泥法(如A/0、SBR和Α/Α/0等)等傳統(tǒng)工藝，這些工藝雖然技術比較成熟，但存在設備造價昂貴，對操作管理人員素質要求較高，單位污水處理成本高，且產生大量污泥等缺點，很難在農村或偏遠地區(qū)等推廣應用。常規(guī)的土地處理工藝主要包括慢速滲濾系統(tǒng)、快速滲濾系統(tǒng)、地表漫流系統(tǒng)、人工濕地系統(tǒng)和地下滲濾系統(tǒng)。公開號為CN101318735A的發(fā)明專利公開了一種人工快速滲濾系統(tǒng)污水脫氮處理方法及應用，該方法是通過分層布水和設置完全飽水帶，強化了系統(tǒng)的反硝化能力。但存在以下問題(1)污水在滲濾層上表面頂部布水，散發(fā)臭氣，景觀效果差，容易滋生蚊蟲并且受氣候影響較大；(2)其氧氣供應僅靠大氣向滲濾層的垂直擴散以及進水流量變化而吸入的空氣，供氧強度低，在污染物負荷較大時供氧不能保證。而地下滲濾系統(tǒng)主體構筑物均埋于地下，地表可以綠化或者硬化，不影響周圍環(huán)境和景觀，因此與人工快速滲濾系統(tǒng)相比，其適用范圍更廣。公開號為CN101302047A的發(fā)明專利涉及一種地下濕地與高負荷地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，該技術為高負荷地下滲濾系統(tǒng)附加了地下濕地功能和自行調節(jié)雙層散水功能，不僅大幅提高了系統(tǒng)對污染物的負荷能力，降低建設和運行成本，而且使系統(tǒng)更穩(wěn)定。但由于缺少碳源的供給以及厭氧環(huán)境的營造，該系統(tǒng)反硝化能力較弱，總氣的去除效果有待進一步提聞?！笆濉逼陂g，我國水專項的研發(fā)推廣重點將從點源污染物的削減為主轉向面源和點源削減控制并重，從提高集中式污水處理效能為主轉向大型集中式與小型分散式高效技術開發(fā)相結合并重，從單純污染物削減為主轉向節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材式污水處理技術轉變。因此，占地面積小，污染物去除能力強，建設和運行費用低的分散式高效生活污水處理技術在當前來說是急需的。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種建設和運行費用較低、應用范圍較廣且出水水質好的高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)。本實用新型的技術方案為一種高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，包括依次連接的格柵池、厭氧沉淀池、調節(jié)池和人工土地下滲濾單元；格柵池的進水口為生活污水進口，人工土地下滲濾單元的出水口分別與厭氧沉淀池的進水口和采樣池連接；調節(jié)池底部設有潛污泵，潛污泵通過管道與人工土地下滲濾單元連接。所述人工土地下滲濾單元包括由上至下依次設置的覆蓋層、散水層、第一粗濾層、第一精濾層、散水通風層、第二粗濾層、第二精濾層和導流層，散水層、第一粗濾層和第一精濾層組成第一過濾層，散水通風層、第二粗濾層和第二精濾層組成第二過濾層；散水層內設置有散水管，散水通風層內設置有散水通風管，導流層內設置有排水排風管；散水管和散水通風管分別通過PVC管道與潛污泵連接，散水通風管還通過PVC管道外接風機，排水排風管的出口端為人工土地下滲濾單元的出水口 ；散水管和散水通風管的結構均是一端封閉且管身上設有散水孔，排水排風管的結構是一端敞開且管身上設有集水孔。人工土地下滲濾單 元過濾時，散水管上的散水孔起到均勻灑水的作用，散水通風管上的散水孔交替起到均勻灑水和通風的作用，排水排風管上的集水孔交替起到排風和排水的作用。所述覆蓋層為原位土壤層、水泥層或地磚層；所述散水層和散水通風層均是厚度為10 15cm的礫石層，礫石層中礫石的粒徑為5 40mm ；所述第一粗濾層和第二粗濾層均是細砂和沸石組成的混合層，其主要作用是去除有機物、懸浮物以及氨氮；第一粗濾層和第二粗濾層的的厚度均為10 20cm，其飽和透水系數約為I 10cm/min ；所述第一精濾層和第二精濾層均是細砂和活性土組成的混合層，其主要作用是進一步去除污水中的有機物、TP、氨氮等污染物，保證出水水質達標排放；第一精濾層和第二精濾層的厚度均為20 30cm,其飽和透水系數約為1(Γ2 lO^cm/s ；所述導流層是碌石粒徑為20 40mm的碌石層,5樂石層厚度為15 20cm,且其底部做防滲處理；所述散水管、散水通風管和排水排風管均采用管徑為5 16cm的PVC管；所述潛污泵的出口處設有第一一進二出三通閥，第一一進二出三通閥的兩個出口分別與散水管和散水通風管連接；所述排水排風管的出口端設有第二一進二出三通閥，第二一進二出三通閥的兩個出口分別與厭氧沉淀池的進水口和采樣池連接；所述人工土地下滲濾單元的出水口所設置的高度高于厭氧沉淀池的進水口。通過上述污水處理復合系統(tǒng)可實現一種高效脫氮人工土地下滲濾污水處理方法，包括以下步驟(I)采取待處理的生活污水樣品，并檢測樣品中的TN濃度；(2)根據步驟(I)的檢測結果，調節(jié)人工土地下滲濾單元的出水口流量，控制流向厭氧沉淀池進水口的回流水和流向采樣池的排放水的比例；(3)將待處理的生活污水送入格柵池，經格柵池去除漂浮垃圾后得到原污水；(4)來自格柵池的原污水和來自人工土地下滲濾單元的回流水混合后流入厭氧沉淀池，原污水和回流水的混合液在厭氧沉淀池中停留3 5h進行厭氧反硝化脫氮，同時去除原污水中的污泥顆粒，并隔去原污水中的浮油；(5)然后將經過厭氧反硝化脫氮的混合液送入調節(jié)池，由設于調節(jié)池底部的潛污泵將混合液泵送至人工土地下滲濾單元，混合液經過人工土地下滲濾單元進行多級過濾后，分為回流水和排放水分別送出。[0025]所述步驟⑵中，若步驟(I)的檢測結果是TN濃度彡40mg/L，則系統(tǒng)回流比定為100% ;若步驟⑴的檢測結果是TN濃度〉40mg/L，則系統(tǒng)回流比為100% 200% ;回流比是回流水流量與生活污水進水流量的比例。所述步驟(5)中，潛污泵將混合液按照60%和40%的比例分別送入人工土地下滲濾單元中的第一過濾層和第二過濾層；在第一過濾層內，混合液通過散水管分布在散水層內，然后依次經過第一粗濾層、第一精濾層、散水通風層、第二粗濾層和第二精濾層進行過濾，最終進入導流層由排水排風管送出；在第二過濾層內，混合液通過散水通風管分布在散水通風層內，然后依次經過第 二粗濾層和第二精濾層進行過濾，最終進入導流層由排水排風管送出；潛污泵對混合液的泵送為間歇式，即潛污泵對第一過濾層及第二過濾層內混合液的泵送和風機對第一過濾層及第二過濾層內的空氣輸送交替進行。本高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)及方法使用時，其原理是將地下滲濾單元設計成好氧單元，通過優(yōu)化通風送氧方式使系統(tǒng)內好氧菌維持較高的活性，從而保證出水中COD、BOD5, NH4+-N等耗氧指標均能達到或優(yōu)于GB18918-2002 —級A類排放標準。在人工土地下滲濾系統(tǒng)中，生活污水中的有機氮和NH4+-N分別通過氨化、亞硝化和硝化作用轉化為nh4+-n、no2_-n和Ν03_-Ν，新生成的NH/-N又通過硝化作用轉化成Ν03_-Ν。由于未營造厭氧環(huán)境及碳源的供給不足，導致反硝化作用很弱，其出水中NO3--N濃度仍較高，不能達標排放。為此，本高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)將厭氧區(qū)設置在人工土地下滲濾單元之外的厭氧沉淀池內，該池掛有彈性填料，從人工土地下滲濾單元出水無動力回流部分出水進入厭氧沉淀池，反硝化菌利用原污水里的有機物作為碳源，將回流液中帶入的大量NCV-N還原為N2排出，從而達到去除總氮的目的，這樣的設計不僅可以有效降低進入人工土地下滲濾單元污染物的量(例如SS、TN、有機物等)，提高其污染負荷，而且使其更不容易堵塞，延長了使用壽命。厭氧沉淀池內會產生污泥，但量并不大，在應用中根據實際情況一到兩年清理一次即可，維護管理簡單方便。本實用新型相對于現有技術，具有以下有益效果本高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)及方法能根據生活污水中的TN濃度設定不同的回流比，在保證其它指標達標的情況下，有針對性的高效脫氮，滿足日益提高的環(huán)保要求。同時，本實用新型管理維護簡便，建設和運行費用低，出水水質好，不會危害周圍環(huán)境和景觀。而且厭氧沉淀池不僅在反硝化脫氮方面發(fā)揮主要作用，同時在提高人工土地下滲濾單元進水水質方面(TSS、有機物等的去除)也具有重要的作用，從而保證了該單元長久穩(wěn)定的運行。該系統(tǒng)與之前的地下滲濾污水處理系統(tǒng)相比較，總氮的去除率明顯提高，并且其污水負荷大大增加，從而減少系統(tǒng)占地面積和建設投資。假定系統(tǒng)的回流比按100%計算，則本復合系統(tǒng)處理一噸污水的運行費用不到O. 12元。本實用新型的高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)占地面積小，維護簡單、運行費用低，可較好地應用于城市小區(qū)、小城鎮(zhèn)及農村地區(qū)等分散居住地區(qū)。

[0035]圖I為本高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)的結構示意圖。圖2為人工土地下滲濾單元的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例 本實施例一種高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，如圖I所示，包括依次連接的格柵池I、厭氧沉淀池2、調節(jié)池3、人工土地下滲濾單元4和采樣池5 ;格柵池I的進水口為生活污水進口，人工土地下滲濾單元4的出水口分別與厭氧沉淀池2的進水口和采樣池5連接；調節(jié)池3的底部設有潛污泵，潛污泵通過管道與人工土地下滲濾單元4連接。如圖2所示，人工土地下滲濾單元4包括由上至下依次設置的覆蓋層6、散水層7、第一粗濾層8、第一精濾層9、散水通風層10、第二粗濾層11、第二精濾層12和導流層13，散水層7、第一粗濾層8和第一精濾層9組成第一過濾層，散水通風層10、第二粗濾層11和第二精濾層12組成第二過濾層；散水層7內設置有散水管14，散水通風層10內設置有散水通風管15，導流層13內設置有排水排風管16 ;散水管14和散水通風管15分別通過PVC管道與潛污泵連接，散水通風管15還通過PVC管道外接風機,排水排風管16的出口端為人工土地下滲濾單元的出水口 ；散水管14和散水通風管15的結構均是一端封閉且管身上設有散水孔，排水排風管16的結構是一端敞開且管身上設有集水孔。人工土地下滲濾單元過濾時，散水管上的散水孔起到均勻布水的作用，散水通風管上的散水孔交替起到均勻布水和通風的作用，排水排風管上的集水孔交替起到排風和排水的作用。在散水間歇期，風機將新鮮空氣經由散水通風管15送入散水通風層10內，之后分別橫向和向上層、下層濾料中運移，同時將濾料中含氧量降低的空氣分別從散水管14和排水排風管16排出，完成系統(tǒng)的供氧。覆蓋層6為原位土壤層、水泥層或地磚層，也可以是其它硬質材料加工而成的保護層；散水層7和散水通風層10均是厚度為10 15cm的礫石層，礫石層中礫石的粒徑為5 40mm ；第一粗濾層8和第二粗濾層11均是細砂和沸石組成的混合層，其主要作用是去除有機物、懸浮物以及氨氮；第一粗濾層和第二粗濾層的厚度均為10 20cm，其飽和透水系數約為I 10cm/min ；第一精濾層9和第二精濾層12均是細砂和活性土組成的混合層，其主要作用是進一步去除污水中的有機物、TP、氨氮等污染物，保證出水水質達標排放；第一精濾層和第二精濾層的厚度均為20 30cm,其飽和透水系數約為10_2 lO—V/s ；導流層13是碌石粒徑為20 40mm的碌石層,5樂石層厚度為15 20cm,且其底部做防滲處理。散水管14、散水通風管15和排水排風管16均采用管徑為5 16cm的PVC管。潛污泵的出口處設有第一一進二出三通閥，第一一進二出三通閥的兩個出口分別與散水管和散水通風管連接；排水排風管的出口端設有第二一進二出三通閥，第二一進二出三通閥的兩個出口分別與厭 氧沉淀池的進水口和采樣池連接。為了節(jié)約運行費用，實現回流水靠自重流回厭氧沉淀池，人工土地下滲濾單元的出水口所設置的高度高于厭氧沉淀池的進水口。本實施例通過上述污水處理復合系統(tǒng)可實現一種高效脫氮人工土地下滲濾污水處理方法，包括以下步驟(I)采取待處理的生活污水樣品，并檢測樣品中的TN濃度；(2)根據步驟(I)的檢測結果，調節(jié)人工土地下滲濾單元的出水口流量，控制流向厭氧沉淀池進水口的回流水和流向采樣池的排放水的比例；(3)將待處理的生活污水送入格柵池，經格柵池去除漂浮垃圾后得到原污水；(4)來自格柵池的原污水和來自人工土地下滲濾單元的回流水混合后流入厭氧沉淀池，原污水和回流水的混合液在厭氧沉淀池中停留3 5h進行厭氧反硝化脫氮，同時去除原污水中的污泥顆粒，并隔去原污水中的浮油；(5)然后將經過厭氧反硝化脫氮的混合液送入調節(jié)池，由設于調節(jié)池底部的潛污泵將混合液泵送至人工土地下滲濾單元，混合液經過人工土地下滲濾單元進行多級過濾后，分為回流水和排放水分別送出。步驟⑵中，若步驟(I)的檢測結果是TN濃度彡40mg/L，則系統(tǒng)回流比定為100% ;若步驟⑴的檢測結果是TN濃度> 40mg/L，則系統(tǒng)的回流比為100% 200% ;回流比是回流水流量與生活污水進水流量的比例。步驟(5)中，潛污泵將混合液按照60%和40%的比例分別送入人工土地下滲濾單元中的第一過濾層和第二過濾層；在第一過濾層內，混合液通過散水管分布在散水層內，然后依次經過第一粗濾層、第一精濾層、散水通風層、第二粗濾層和第二精濾層進行過濾，最終進入導流層由排水排風管送出；在第二過濾層內，混合液通過散水通風管分布在散水通風層內，然后依次經過第二粗濾層和第二精濾層進行過濾，最終進入導流層由排水排風管送出；潛污泵對混合液的泵送為間歇式，即潛污泵對第一過濾層及第二過濾層內混合液的泵送和風機對第一過濾層及第二過濾層內的空氣輸送交替進行。本高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)及方法使用時，其原理是將地下滲濾單元設計成好氧單元，通過優(yōu)化通風送氧方式使系統(tǒng)內好氧菌維持較高的活性，從而保證出水中COD、BOD5, NH4+-N等耗氧指標均能達到或優(yōu)于GB18918-2002 —級A類排放標準。在人工土地下滲濾系統(tǒng)中，生活污水中的有機氮和NH4+-N分別通過氨化、亞硝化和硝化作用轉化為nh4+-n、no2_-n和Ν03_-Ν，新生成的NH/-N又通過硝化作用轉化成Ν03_-Ν。由于未營造厭氧環(huán)境及碳源的供給不足，導致反硝化作用很弱，其出水中NO3--N濃度仍較高，不能達標排放。為此，本高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)將厭氧區(qū)設置在人工土地下滲濾單元之外的厭氧沉淀池內，該池掛有彈性填料，從人工土地下滲濾單元出水無動力回流部分出水進入厭氧沉淀池，反硝化菌利用原污水里的有機物作為碳源，將回流液中帶入的大量NO3--N還原為N2排出，從而達到去除總氮的目的，這樣的設計不僅可以有效降低進入人工土地下滲濾單元污染物的量(例如SS、TN、有機物等)，提高其污染負荷，而且使其更不容易堵塞，延長了使用壽命。厭氧沉淀池內會產生污泥，但量并不大，在應用中根據實際情況一到兩年清理一次即可，維護管理簡單方便。具體為待處理的生活污水首先經過格柵池，去除塑料袋、樹枝等漂浮垃圾，之后和來自人工土地下滲濾單元的回流水混合后流入厭氧沉淀池下部，在厭氧沉淀池內停留反應3 5小時(厭氧沉淀池主要有三方面作用首先是厭氧反硝化脫氮，人工土地下滲濾單元是好氧占主導的系統(tǒng)，因此其硝化很徹底，回流水和原污水混合后溶液中的碳氮比維持在2 5之間，溶解氧低于O. 5mg/L，再輔以足夠的停留時間，使得反硝化菌能夠利用原污水中的有機物作為碳源將Ν03_-Ν還原為N2排出，從而達到去除總氮的目的，與此同時，原污水中的相關污染物也被去除；其次，依靠沉淀和吸附作用去除污水中顆粒較細的污泥，減 輕人工土地下滲濾單元的污染物負荷；最后，厭氧沉淀池還具有隔油功能。經過厭氧沉淀池處理的混合液流入調節(jié)池，由置于該池內的潛污泵間歇性的將其輸送到人工土地下滲濾單元內。在人工土地下滲濾單元內，第一過濾層和第二過濾層同時工作；去污功能層主要是第一粗濾層、第一精濾層、第二粗濾層和第二精濾層，而散水通風層在散水間隙兼具通風的功能，新鮮空氣進入該層后，分別向上和向下運移，將缺氧空氣從覆蓋層和導流層內預設的排水排風管排出，從而達到給系統(tǒng)供氧目的；其中散水管和散水通風管的布水量比控制為3 2。本高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)通過回流水導入厭氧沉淀池，不僅提高了脫氮效率，而且由于稀釋和反應作用，大幅度提高了人工土地下滲濾單元的污水負荷，使其水力負荷可達O. 9t/(m2 · d)，以100%回流比計算，相當于每平方米每日可處理未經稀釋的原污水O. 45t。運行費用則低于O. 12元/噸，系統(tǒng)出水水質均能達到或優(yōu)于GB18918-2002 一級A類排放標準。如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本實用新型內容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求1.高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的格柵池、厭氧沉淀池、調節(jié)池和人工土地下滲濾單元；格柵池的進水口為生活污水進口，人工土地下滲濾單元的出水口分別與厭氧沉淀池的進水口和采樣池連接；調節(jié)池底部設有潛污泵，潛污泵通過管道與人工土地下滲濾單元連接。
2.根據權利要求I所述的高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，其特征在于，所述人工土地下滲濾單元包括由上至下依次設置的覆蓋層、散水層、第一粗濾層、第一精濾層、散水通風層、第二粗濾層、第二精濾層和導流層，散水層、第一粗濾層和第一精濾層組成第一過濾層，散水通風層、第二粗濾層和第二精濾層組成第二過濾層；散水層內設置有散水管，散水通風層內設置有散水通風管，導流層內設置有排水排風管；散水管和散水通風管分別通過PVC管道與潛污泵連接，散水通風管還通過PVC管道外接風機，排水排風管的出口端為人工土地下滲濾單元的出水口 ；散水管和散水通風管的結構均是一端封閉且管身上設有散水孔，排水排風管的結構是一端敞開且管身上設有集水孔。
3.根據權利要求2所述的高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，其特征在于，所述覆蓋層為原位土壤層、水泥層或地磚層； 所述散水層和散水通風層均是厚度為10 15cm的礫石層，礫石層中礫石的粒徑為5 40mm ； 所述第一粗濾層和第二粗濾層的的厚度均為10 20cm ； 所述第一精濾層和第二精濾層的厚度均為20 30cm ； 所述導流層是碌石粒徑為20 40mm的碌石層,碌石層的厚度為15 20cm。
4.根據權利要求2所述的高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，其特征在于，所述散水管、散水通風管和排水排風管均采用管徑為5 16cm的PVC管。
5.根據權利要求2所述的高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，其特征在于，所述潛污泵的出口處設有第一一進二出三通閥，第一一進二出三通閥的兩個出口分別與散水管和散水通風管連接； 所述排水排風管的出口端設有第二一進二出三通閥，第二一進二出三通閥的兩個出口分別與厭氧沉淀池的進水口和采樣池連接。
6.根據權利要求I所述的高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，其特征在于，所述人工土地下滲濾單元的出水口所設置的高度高于厭氧沉淀池的進水口。
專利摘要本實用新型公開一種高效脫氮人工土地下滲濾污水處理復合系統(tǒng)，其系統(tǒng)包括依次連接的格柵池、厭氧沉淀池、調節(jié)池和人工土地下滲濾單元；格柵池的進水口為生活污水進口，人工土地下滲濾單元的出水口分別與厭氧沉淀池的進水口和采樣池連接；調節(jié)池底部設有潛污泵，潛污泵通過管道與人工土地下滲濾單元連接。本實用新型在保證其它指標達標的情況下，實現高效脫氮，滿足日益提高的環(huán)保要求。
文檔編號C02F3/30GK202379845SQ20112044215
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2011年11月9日
發(fā)明者楊永強, 陳繁榮 申請人:中國科學院廣州地球化學研究所