水平分段去除目標汙染物的汙水深度處理裝置的製作方法

2023-12-01 05:23:41 1

專利名稱：水平分段去除目標汙染物的汙水深度處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水平分段去除目標汙染物的汙水深度處理裝置，使汙水沿水平方向流過系統的若干個功能區後，實現深度處理，屬於水環境保護技術領域。
背景技術：
傳統的地下滲濾、快速滲濾等土地處理技術，利用了土壤、植物、微生物的物理吸附、化學吸附、生物降解和生態效應原理，由於成本低，施工簡單，管理方便，在我國流域面源汙染治理中正逐步得到推廣應用。
但是，現有技術都是將汙水引入一個槽中，使汙水自上而下靠重力垂直向下流動，在經過土壤或其他滲濾材料的過濾、吸附、生化反應後，處理水從距離地表深度為500mm～2000mm的集水管排除。現有的滲濾法土地處理技術主要存在3個缺點(1)由於不同滲濾層對懸浮物、無機物等汙染物的吸附飽和時間是不一致的，當某一項出水指標超標時，必需對系統的全部濾層重新進行置換，未能充分利用土壤滲濾層對其他汙染物的吸附能力，出現功能浪費，而且施工麻煩，每置換一次的投資接近重新建設一個新的系統；(2)復氧困難，降低汙水處理效率；(3)土壤滲濾層容易堵塞，處理系統容易失效。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種水平分段去除目標汙染物的汙水深度處理裝置，不僅具有較好的汙水處理效果，還可方便地有針對性置換各層功能材料，降低處理成本。
為實現以上目的，本發明設計的汙水深度處理裝置中，將水流方向設計成下流、上流、水平流三種方式相結合的自流方式，在地面建構一個不透水的槽，將槽沿水平方向用穿孔的牆隔開並相互連通，將不透水的槽分隔為四個特定的小池，每個小池是一個功能段，分別放入對不同目標汙染物有高效特異去除功能的填料，使每個功能段主要用於去除某一特定目標汙染物。生活汙水靠進出口的液位差由槽的一端流向另一端，汙水流過幾個功能段後，目標汙染物分別在不同功能段得到集中分離，分別去除生活汙水中BOD、SS、NH4+-N、NO3--N、T-P，達到處理效果。當某一功能段的填料被吸附飽和導致出水相應某項水質超標時，可以隨時方便地置換該填料，同時保留還具有滲濾吸附作用的其他填料。
本發明的汙水深度處理裝置具體結構為在一個不透水槽中，將汙水滲濾處理過程沿水平方向分為四段，從汙水進口到出口依次為去除有機物(BOD)和懸浮物(SS)功能段，脫NH4+-N功能段，去除NO3--N功能段，去除溶解性磷酸鹽功能段。每個功能段填入用塑料網袋分裝成袋的具有相應吸附、滲濾功能的填料。
其中，去除有機物(BOD)和懸浮物(SS)功能段，放入細沙、土壤和生物活性催化劑均勻混合的好氧微生物功能填料；脫NH4+-N功能段放入對NH4+-N有特異吸附功能的型材，該功能型材由改性的人工沸石等材料為主，添加其他的添加劑加工而成；去除NO3--N功能段放入主要成分為土壤和含鐵反硝化還原劑組成的型材；去除溶解性磷酸鹽的功能段放入含有鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子的改性無機材料型材，該型材由改性的粉煤灰、煤渣、等材料為主，添加其他成型劑加工而成。
每一功能段的填料都用塑料網袋分裝成袋後再放入溝槽，以方便填料被吸附飽和後置換操作。用於裝去除有機物和懸浮物功能段填料的塑料網袋孔徑為0.5～2mm，用於裝其他三種功能型材填料的塑料網袋孔徑為5～30mm，塑料網袋的大小尺寸為100～500×200～1000mm。汙水出口液位比進口液位低50～200mm。
在本發明汙水處理裝置的上方鋪設50～100mm的礫石層，礫石層上方鋪設100～200mm原狀土壤層，在土壤層可以種植綠化植物或農作物，以避免汙水中的臭氣及其他汙染物對裝置周圍造成的環境衛生問題，擴大使用範圍。
本發明通過如下過程實現汙水深度處理經過厭氧池預處理的生活汙水引入本發明的不透水槽，汙水首先進入去除有機物(BOD)和懸浮物(SS)功能段，該段放入細沙、土壤和生物活性催化劑均勻混合的好氧微生物功能填料，大部分懸浮物在該段被吸附過濾，有機物在好氧微生物作用下被氧化降解去除；經過去除有機物和懸浮物的汙水依次進入去除NH4+-N功能段，去除NO3--N功能段，去除溶解性磷酸鹽的功能段，在出口達標排放。
本發明能根據不同汙水水質的特性和主要汙染物控制因子，有針對性設計特定功能填料，去除目標汙染物。本發明克服了傳統技術滲濾層垂直布置容易導致滲濾層堵塞和置換滲濾層填料困難的問題；此外，根據出水水質波動，當出水某一項汙染物含量超標時，能有針對性置換系統相應功能段中已被飽和的填料，有效利用其他還具有滲濾吸附功能的填料，延長系統使用壽命。本發明結構簡單，在裝置上部鋪設有原狀土壤層，可以避免臭氣、蒼蠅蚊子等環境衛生問題。


圖1為本發明的結構示意圖。
圖1中1為不透水槽，2為進水管，3為去除有機物和懸浮物功能段，4為脫NH4+-N功能段，5為去除NO3--N功能段，6為去除溶解性磷酸鹽功能段，7為裝有填料的塑料網袋，8為出水管。
圖2為本發明不同功能段之間的隔牆開孔位置示意圖。
圖2中9為不同功能段之間的隔牆開孔。
圖3為本發明的填料鋪設方法示意圖。
圖3中7為裝有填料的塑料網袋。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步描述。
本發明的汙水深度處理裝置結構如圖1所示，在一個不透水槽1中，將汙水滲濾處理過程沿水平方向分為四個功能段，從汙水進口到出口依次為去除有機物和懸浮物功能段3，脫NH4+-N功能段4，去除NO3--N功能段5，去除溶解性磷酸鹽功能段6。每個功能段填入用塑料網袋7分裝成袋的具有相應吸附、滲濾功能的填料。汙水進水管2設置在第一段去除有機物和懸浮物功能段3的進口側的上方，出水管8設置在第四段去除溶解性磷酸鹽功能段6出口側的上方，進水管2的水平位置比出水管8高。
其中，不透水槽1的有效深度為200～1000mm，有效寬度為500～2000mm，有效長度根據汙水處理量而定。進水管2及出水管8可採用PVC材料，直徑根據處理能力為50～300mm。去除有機物和懸浮物功能段3使用的填料為細沙、土壤和生物活性催化劑混合物；脫NH4+-N功能段4使用的填料是由改性的人工沸石等材料為主，添加其他成型劑加工而成的型材，該功能型材對NH4+-N有特異吸附功能；去除NO3--N功能段5使用的填料主要成分為土壤和含鐵還原劑組成的混合物；去除溶解性磷酸鹽功能段6使用的填料是含有鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子的無機材料型材，該型材由改性的粉煤灰、煤渣等材料為主，添加其他添加劑加工而成。用於裝去除有機物和懸浮物功能段填料的塑料網袋7孔徑為0.5～2mm，用於裝其他三種功能型材填料的塑料網袋7孔徑為5～30mm，塑料網袋7的大小尺寸為100～500×200～1000mm。
本發明中不同功能段之間用穿孔的隔牆隔開，隔牆開孔9的位置分別與進水管2、出水管8上下交錯布置，如圖2所示。
本發明各功能段中的填料鋪設方法如圖3所示，裝有填料的塑料網袋7分層鋪設在特定的功能段中。
本發明的汙水處理過程及原理如下經過厭氧池處理的生活汙水引入本發明的不透水槽的進水管1，汙水從進水管2流出後進入填料為細沙、土壤和生物活性催化劑混合物的去除有機物和懸浮物功能段3，通過自上而下的自流滲濾過程，懸浮物被吸附在土壤和細沙中，可生化有機物被好氧微生物氧化降解而去除。
經過去除有機物和懸浮物的汙水通過自下而上的水流方式進入脫NH4+-N功能段4，該段通過兩種作用脫NH4+-N(1)物理吸附脫NH4+-N因為該段填料主要由人工沸石等材料加工而成的功能型材，對NH4+-N有強烈選擇吸附性；(2)生物氧化脫NH4+-N功能型材上能形成含有豐富硝化細菌的生物膜，汙水流過功能型材時發生硝化反應，NH4+-N被轉化為NO3--N。
汙水經過脫NH4+-N功能段4，大部分NH4+-N被轉化為NO3--N後，進入去除NO3--N功能段5。該段使用的填料是主要成分為土壤和含鐵還原劑組成的混合物，由於功能材料中含有鐵屑和鐵離子，易與汙水中的NO3--N發生化學反硝化反應而脫NO3--N。鐵在反應中作為還原劑，可與硝酸根發生快速反應，主要產物為氮氣排除。
在本發明的去除溶解性磷酸鹽功能段6，汙水流過高吸附溶解性磷酸鹽填料時除了發生物理吸附，還通過化學吸附，使生活汙水中的H2PO4-、HPO42-很易與材料中的鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子反應生成難溶磷酸鹽，從而實現化學去磷目的。
經過以上過程處理的水從出水管8引出達標排放。
實施例本發明的一個實施例如下裝置的不透水槽1用磚砌結構製作，有效高度為500mm，寬為1000mm，有效長度為20000mm，其中從進水到出水的四段有效長度依次為8000mm、4000mm、4000mm、4000mm，汙水進口液位比出口液位高100mm，進水管、出水管採用直徑為100mm的PVC管，用於裝去除有機物和懸浮物功能段填料的塑料網袋孔徑1mm，用於裝其他三種功能型材填料的塑料網袋孔徑為10mm，塑料網袋尺寸為400×800mm，裝滿填料的塑料網袋按層鋪設，裝置上方鋪設60mm礫石層，礫石層上方鋪設200mm原狀土壤層，在原狀土壤層種植綠化草坪。
本實施例用於處理某小區的生活汙水，汙水處理能力為15噸/天；進水水質SS、BOD5、NH4+-N、T-P分別為100-120mg/l，150-180mg/l，22-30mg/l，2-2.5mg/l；經過以上裝置處理後，出水的SS、BOD5、NH4+-N、T-P分別為3-4mg/l，5-8mg/l，6-8mg/l，0.02-0.01mg/l，汙水處理過程無臭味等環境衛生問題。
權利要求
1.一種水平分段去除目標汙染物的汙水深度處理裝置，其特徵在於在一個不透水槽(1)中，沿水平方向將汙水滲濾處理過程分為四個功能段，從汙水進口到出口依次為去除有機物和懸浮物功能段(3)，脫NH4+-N功能段(4)，去除NO3--N功能段(5)，去除溶解性磷酸鹽的功能段(6)，每個功能段填入用塑料網袋(7)分裝成袋的具有相應吸附、滲濾功能的填料，汙水進水管(2)設置在第一段進口側的上方，出水管(8)設置在第四段出口側的上方，進水管(2)的水平位置比出水管(8)高，各功能段之間用穿孔的隔牆隔開，隔牆開孔(9)的位置分別與進水管(2)、出水管(8)上下交錯布置。
2.如權利要求1的水平分段去除目標汙染物的汙水深度處理裝置，其特徵在於去除有機物和懸浮物功能段(3)使用的填料為細沙、土壤和生物活性催化劑混合物；脫NH4+-N功能段(4)使用的填料是由改性的人工沸石為主，添加其他成型劑加工而成的對NH4+-N有特異吸附功能的型材；去除NO3--N功能段(5)使用的填料主要成分為土壤和含鐵還原劑組成的混合物；去除溶解性磷酸鹽功能段(6)使用的填料是含有鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子的無機材料型材，由改性的粉煤灰、煤渣及添加劑加工而成。
全文摘要
本發明涉及一種水平分段去除目標汙染物的汙水深度處理裝置，將汙水沿水平方向將汙水滲濾處理過程分為四段，從汙水進口到出口依次為去除有機物(BOD)和懸浮物(SS)功能段，脫NH
文檔編號C02F1/44GK1583588SQ20041002488
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月3日 優先權日2004年6月3日
發明者嚴立, 劉志明, 吳德意, 陳建剛, 胡湛波 申請人:上海交通大學