CN202379844U

CN202379844U - 一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置

Info

Publication number: CN202379844U
Application number: CN2011204416840U
Authority: CN
Inventors: 杨永强; 陈繁荣
Original assignee: Guangzhou Institute of Geochemistry of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Geochemistry of CAS
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2021-11-09

Abstract

本实用新型涉及一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，包括下渗区和上渗区；其中下渗区由上往下依次是：覆盖层、上层散水层、上层细滤层、上层精滤层、散水-通风层、中层细滤层、中层精滤层、下层散水层、下层粗滤层和导流层；上渗区由下往上依次是：导流层、除磷层和植被层；下渗区和上渗区在底部的导流层连通。本实用新型具有结构简单，建设成本低，不需专门维护，运行成本低，污水处理效果好的优点，适用于生活污水处理。

Description

一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，通过营造不同功能区将生活污水中的污染物在不同功能单元分别去除，属于环保技术领域。

背景技术

随着我国经济高速增长，城市化水平不断提高，水污染问题日趋严重。水利部门对全国近700条大中河流进行的水质监测结果表明，50％河段受到污染，10％河段被严重污染。主要湖泊环境状况也不容乐观，氮、磷污染较重，导致富营养化问题突出。据统计，我国每年因水资源供应不足造成的经济损失高达数百亿元，而每年又有360多亿吨污水排入地表水系，染污水源，进一步造成水质性缺水。因此，提高污水处理标准并实施污水资源化是解决我国当前水资源匮乏的必然途径。

生物处理技术如生物接触氧化法、改进型活性污泥法(如SBR)、厌氧-缺氧-好氧法等能耗大，运行费用高，管理维护复杂、景观效果差，难以在分散居住区推广应用。生态处理技术如传统地下渗滤技术、改良型地下渗滤技术、人工湿地技术等由于供氧不足，污水负荷很低，因此都存在占地面积大，建设投资也大的问题，部分还受气候条件的影响。现有生物+生态组合技术虽然减少了生态处理***占地面积，但生物处理单元的运行费用高、管理维护复杂。公开号为CN101318735A的发明专利通过分层布水，强化了***的反硝化能力。但存在以下问题：(1)污水在渗滤层上表面顶部布水，散发臭气，景观效果差，容易滋生蚊虫并且受气候影响较大；(2)其氧气供应仅靠大气向渗滤层的垂直扩散以及进水流量变化而吸入的空气，供氧强度低，在污染物负荷较大时供氧不能保证；(3)除磷效果有待提高。公开号为CN1927733A和CN101302047B的发明专利技术分别通过强化一级处理降低污水中颗粒有机物的含量并使颗粒有机物充分分散到不同粒径的滤料中和使污染物负荷在地下渗滤***中自行调节等技术手段，并通过风机增加对***的氧气供应，大幅度提高了***的污染物负荷和***的稳定性。但上述发明还存在以下缺陷：(1)对预处理的依赖性较强；(2)未设置专门的厌氧单元，***的反硝化能力较弱，导致TN(总氮) 的去除率较低；(3)TP(总磷)的长期去除效果有待提高。

综上所述，随着国家对生活污水处理标准的提高，现有污水处理技术已不能满足我国需求，因此，脱氮除磷效果好、占地面积小、景观效果好、建设和运行费用低的分散式高效生活污水处理技术为我国当前所急需。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种结构简单，建设成本低，不需专门维护，运行成本低，污水处理效果好的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置包括下渗区和上渗区；其中下渗区由上往下依次是：覆盖层、上层散水层、上层细滤层、上层精滤层、散水-通风层、中层细滤层、中层精滤层、下层散水层、下层粗滤层和导流层；上渗区由下往上依次是：导流层、除磷层和植被层；下渗区和上渗区在底部的导流层连通。

上层散水层内埋设上层散水管，散水-通风层内埋设散水-通风管，下层散水层内埋设下层散水管；上层散水管、散水-通风管和下层散水管的两侧和底部开有分布均匀的散水孔。上层、下层散水管和散水-通风管均采用管径为5～16cm的PVC管。

上层散水管平行设置，间距为1.5至2米；散水-通风管平行设置，间距为1.5至2米；下层散水管平行设置，间距为0.75至1米；上层散水管在水平面上的投影与散水-通风管在水平面上的投影彼此间隔，且上层散水管与散水通风管在水平面上的投影与下层散水管在水平面上的投影重合。

除磷层中埋设有位于高处的第一出水管和位于低处的第二出水管；第二出水管与控制其启闭的电磁阀相接。

覆盖层为原位土壤层、水泥硬化层或地砖层；上层散水层、散水-通风层和下层散水层为由粒径为5～40毫米的砾石组成的装填层，厚度为10～20厘米；上层细滤层和中层细滤层为由石英砂组成的装填层，厚度为15～20厘米；上层精滤层和中层精滤层为装填层，厚度为20～25厘米；下层粗滤层为由粒径为5～20毫米的砾石组成的装填层，厚度为40～60厘米；导流层为由粒径为20～40毫米的砾石组成的装填层，厚度为15厘米，底部设有防渗层；除磷层为装填层，厚度为55～75厘米；用于种植湿生植物的植被层为装填层，厚度为10厘米。

上层散水管、散水-通风管和下层散水管通过管道与置于调节池底部的潜污泵相接，散水-通风管还通过管道与风机相接。

下渗区和上渗区的占地面积之比为5∶1；下渗区的高度为1.8～2米，上渗区的高度为0.8～1米。

本实用新型的运行模式为通过调节池间歇性进水，一天进水6～8次，上层散水层、散水-通风层和下层散水层按3∶2∶2的比例布水，每层每次进水在2.5～5cm之间。在进水结束后40～80分钟、上、中层细滤层和精滤层的滤料落干后，将散水-通风管用作通风管，新鲜空气经由通风管均匀的进入散水-通风层后分别横向和向上层、下层滤料中运移，同时将滤料中含氧量降低的空气分别从上层散水管和下层散水管排出，由此完成对滤料的供氧。地下渗滤***每次的进风量以公式1计算，基本原则是每次的进风量与上层散水层和下层散水层之间滤料中的空气含量大致相当。其中，m为米，d为天。

生活污水经初步处理后由潜污泵提升进入上层散水层和散水-通风层，大部分污水在重力作用下直接向下渗滤依次穿过上、中层细滤层和精滤层，一小部分污水在上层散水层内横向运移的同时逐渐向下渗滤，最终也依次进入细滤层和精滤层。其中颗粒有机物大部分被细滤层拦截，少部分进入精滤层并最终经由生物接触氧化分解。溶解有机物在向下渗滤的过程中最终被微生物分解利用。有机氮在向下渗滤时经由氨化作用转化为氨氮，这些新生成的氨氮和原污水中固有的氨氮被滤料吸附拦截，并通过硝化作用转化成硝氮和少部分亚硝氮。当原污水依次经过细滤层和精滤层到达下层散水层时，污水中除了主要以硝氮形态存在的氮和经过长时间运行后未能被吸附和沉淀的磷外，其它污染物大部分已被去除。此时，原污水经由下层散水管进入下层散水层与渗滤到此富含硝氮的水混合后一起向下渗滤进入好氧厌氧交替区。通过电磁阀自动控制第二排水管的开闭调整此区浸润线的高低，从而调控该区好氧和厌氧状态并使二者时间之比保持在1∶10左右，即以厌氧为主，好氧为辅。这样设置一方面能够使新进入的原污水中的有机物主要被用于反硝化反应，而不是被好氧微生物分解；另一方面又能够使未被利用的有机物在好氧条件下分解转化，不会因为积累而造成堵塞。污水穿过好氧厌氧交替区后将进入完全饱水带，此区为厌氧、兼氧细菌提供了绝佳的生存环境，从而保证了反硝化反应进一步的进行。之后污水经由导流层向上渗区运移进入除磷层，此区装填有含铁较高且廉价的废红砖碎块与砾石的混合物，能够进一步将污水中的磷通过吸附和沉淀作用去除。除磷层下部为厌氧区，上部为好氧厌氧交替区，同时植被层种植的湿生植物的根系能够深入到厌氧区，在其根区附近形成局部富氧区域，利于好氧菌的生长代谢。以上因素综合起来，使除磷层扮演了进一步去除污水中各种污染物的角色，从而保证了***出水各项指标能够长期稳定达到或优于GB18918-2002一级A类排放标准。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点及有益效果：(1)本实用新型设置了下渗区和上渗区，并通过在上渗区装填富含铁的填料和种植湿生植物，保证了***长期稳定的除磷功能；(2)本实用新型通过设置三层按比例联合散水，在增强***总负荷的同时，有效降低了每层的污染物负荷，从而增强了***的防堵能力，同时也为反硝化反应提供了碳源，保证了***良好的脱氮能力；(3)本实用新型通过电磁阀自动控制位于较低位置的出水口的开闭，动态调整了浸润线的高低，从而营造了好氧厌氧交替区，即保证了反硝化反应的顺利进行，又能防止有机物的累积造成***堵塞。

以一个日处理100吨的***为例，采用公开号为CN101302047B的中国实用新型专利，总***所需土地面积约为260m²。采用本实用新型，总***所需土地面积约为200m²，大幅减少占地面积约20％，同时，本技术的脱氮除磷效果与其相比也有明显提升，有效提高了本实用新型技术的适用范围。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图。

图2是一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置的结构示意图。

其中，1为格栅池，2为厌氧沉淀池，3为调节池，4为高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，11为覆盖层，12为上层散水层，13为上层散水管，14为上层细滤层，15为上层精滤层，16为散水-通风层，17为散水-通风管，18为中层细滤层，19为中层精滤层，20为下层散水层，21为下层散水管，22为下层粗滤层，23为导流层，24为除磷层，25为植被层，26为第一出水管，27为第二出水管，28为电磁阀，29为美人蕉。A为下渗区，B为上渗区，C为好氧区，D为好氧厌氧交替区，E为厌氧区。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

图1所示，原污水(生活污水)经过格栅池1、厌氧沉淀池2和调节池3进行预处理后，即可从上层散水管、散水-通风管和下层散水管进入地下渗滤污水处理装置4进行污水处理。格栅池1用于去除原污水中的树叶、塑料袋等垃圾杂物。厌氧沉淀池2用于隔油和去除悬浮颗粒物。调节池3用于将原污水按比例分流及定时定量排出。

图2所示的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，包括下渗区A和上渗区B。其中下渗区A自上而下由覆盖层11、上层散水层12、上层细滤层14、上层精滤层15、散水-通风层16、中层细滤层18、中层精滤层19、下层散水层20、下层粗滤层22和导流层23组成；上渗区B自下而上由导流层23、除磷层24和植被层25组成。下渗区A和上渗区B通过底部导流层23相通。下渗区A的总装填高度在1.8～2.0m之间，上渗区B的总装填高度为0.8～1m。

覆盖层11可以是绿地、菜地或者规划为小花园等休闲健身场地；上层散水层12、散水-通风层16和下层散水层20均由粒径为5～40mm的砾石组成，装填厚度为10～20cm不等；上层细滤层14和中层细滤层18均由石英砂组成，其饱和透水系数约为1～10cm/min，装填厚度为15～20cm；上层精滤层15和中层精滤层19由石英砂、原位土和沸石混合制成，其饱和透水系数约为10^-2～10^-1cm/s，装填厚度为20-25cm不等；下层粗滤层22由粒径为5～20mm的砾石组成，装填厚度为40～60cm；导流层23由粒径为20～40mm的砾石组成，装填厚度为15cm，其底部做防渗处理；除磷层24由红砖碎块和砾石混合组成，粒径为5～20mm，装填厚度为55～75cm；植被层25由石英砂和原位土混合制成，厚度为10cm，其上种植美人蕉29或其它湿生植物，种植密度为6～8株/m²；上层散水层12、散水-通风层16和下层散水层20均埋设有PVC管网；上层散水管13、散水-通风管17和下层散水管21的两侧和底部开有分布均匀的散水孔，管径根据日处理污水量大小分别为50～160mm不等；上层散水管13和散水-通风管17的平行间距均为1.5～2m，下层散水管21的平行间距为0.75～1m，其在水平面上的投影分别与上层散水管13和散水-通风管17的投影重合；除磷层24的中上部分别埋设第一出水管26和第二出水管27，第一出水管26位于除磷层24的顶端，第二出水管27比第一出水管26低15cm，且内接电磁阀28控制其开闭，由此调节浸润线的高低。

运行模式为间歇性进水，一天进水6～8次，上层散水层12、散水-通风层16和下层散水层20按3∶2∶2的比例布水，每层每次进水高度在2.5～5cm之间。在进水结束后40～80分钟、上层细滤层、上层精滤层、中层细滤层和中层精滤层的滤料落干后，将散水-通风管17用作通风管，新鲜空气经由通风管均匀的进入散水-通风层16后分别横向和向上层、下层滤料中运移，同时将滤料中含氧量降低的空气分别从上层散水管13和下层散水管21排出，由此完成对滤料的供氧。

生活污水经由上层散水管13和散水-通风管17均匀的进入上层散水层12和散水-通风层16，然后分别向下渗滤依次穿过上层细滤层14和中层细滤层18以及上层精滤层15和中层精滤层19到达下层散水层20，在这里与经由下层散水管21进入该层的原污水混合并一起向下渗滤依次穿过下层粗滤层22和导流层23。原污水在导流层23进入上渗区B，向上渗滤穿过除磷层24，并分别从第一出水管26和第二出水管27最终排出。

控制电磁阀28的启闭，调节下渗区A和上渗区B内第一出水管26和第二出水管27之间的液面高度，在液面高度的变化范围内形成好氧厌氧交替区D。在好氧厌氧交替区D的上方形成好氧区C和下方形成厌氧区E。

本实用新型的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置最显著特征是：(1)在下渗区A和上渗区B分别设置了不同功能区去除目标污染物；(2)采用上层散水层12、散水-通风层16和下层散水层20三层联合散水，其中，下层散水管21在水平面上的投影分别与上层散水管13和散水-通风管17的投影重合；(3)通过电磁阀28的开闭控制第一出水管26和第二出水管27之间的浸润线高低；(4)上层散水管13和下层散水管21兼具散水排风双重功能，散水-通风管17兼具散水和通风双重功能。

采用本实用新型技术在中国科学院广州地球化学研究所建成了一套高效脱氮除磷生活污水处理试验***。下渗区占地面积1m²，上渗区占地面积0.2m²，***水力负荷为70cm/d，每天进水6次。试验污水为广州地球化学研究所小区生活污水，经多次检测分析，进水COD、氨氮、总氮和总磷的浓度范围分别为117～151mg/L、24.2～35.6mg/L、30.4～38.6mg/L和4.37～4.96mg/L，处理后出水中的COD、氨氮、总氮和总磷的浓度范围分别为7.6～10mg/L、2.1～6.2mg/L、10.4～13.8mg/L和0.06～0.09mg/L，处理出水满足国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中一级A类排放标准。本实用新型尤其适用于城市小区、小城镇及农村地区等分散居住地区的生活污水的处理，建设成本低、日常无需专门的维护、运行成本低，吨污水处理成本低于0.12元，经处理的污水加氯消毒后完全满足城市杂用水水质标准。

Claims

1.一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，其特征在于：包括下渗区和上渗区；其中下渗区由上往下依次是：覆盖层、上层散水层、上层细滤层、上层精滤层、散水-通风层、中层细滤层、中层精滤层、下层散水层、下层粗滤层和导流层；上渗区由下往上依次是：导流层、除磷层和植被层；下渗区和上渗区在底部的导流层连通。

2.按照权利要求1所述的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，其特征在于：所述上层散水层内埋设上层散水管，散水-通风层内埋设散水-通风管，下层散水层内埋设下层散水管；上层散水管、散水-通风管和下层散水管的两侧和底部开有分布均匀的散水孔。

3.按照权利要求2所述的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，其特征在于：所述上层散水管平行设置，间距为1.5至2米；散水-通风管平行设置，间距为1.5至2米；下层散水管平行设置，间距为0.75至1米；上层散水管在水平面上的投影与散水-通风管在水平面上的投影彼此间隔，且上层散水管与散水通风管在水平面上的投影与下层散水管在水平面上的投影重合。

4.按照权利要求1所述的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，其特征在于：所述除磷层中埋设有位于高处的第一出水管和位于低处的第二出水管；第二出水管与控制其启闭的电磁阀相接。

5.按照权利要求1所述的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，其特征在于：所述覆盖层为原位土壤层、水泥硬化层或地砖层；所述上层散水层、散水-通风层和下层散水层为由粒径为5～40毫米的砾石组成的装填层，厚度为10～20厘米；所述上层细滤层和中层细滤层为由石英砂组成的装填层，厚度为15～20厘米；所述上层精滤层和中层精滤层为装填层，厚度为20～25厘米；所述下层粗滤层为由粒径为5～20毫米的砾石组成的装填层，厚度为40～60厘米；所述导流层为由粒径为20～40毫米的砾石组成的装填层，厚度为15厘米，底部设有防渗层；所述除磷层为装填层，厚度为55～75厘米；所述用于种植湿生植物的植被层为装填层，厚度为10厘米。

6.按照权利要求2所述的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，其特征在于：所述上层散水管、散水-通风管和下层散水管通过管道与置于调节池底部的潜污泵相接，散水-通风管还通过管道与风机相接。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的一种高效脱氮除磷地下渗滤污水处理装置，其特征在于：所述下渗区和上渗区的占地面积之比为5：1；下渗区的高度为1.8～2米，上渗区的高度为0.8～1米。