專利名稱：分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置，將污水土地處理系統(tǒng)沿高度方向分為幾個特定功能區(qū)進(jìn)行污水深度處理，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國的經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的太湖流域、三峽流域、環(huán)渤海灣流域等大流域面源污染引起的水體富營養(yǎng)形式日益嚴(yán)峻，逐步成為影響經(jīng)濟發(fā)展的社會問題，已引起國家的高度重視?！熬盼濉?、“十五”國家“863”計劃均投入大量資金開發(fā)適合我國國情的面源污染防治技術(shù)。而土地處理技術(shù)(地下滲濾工藝、快速滲濾工藝、慢速滲濾工藝、人工濕地等等)由于能有效去除BOD(生化需氧量)、COD(化學(xué)需氧量)，又具有很好的脫氮除磷能力，達(dá)到污水深度處理效果，而且成本地、運行管理簡單，有廣闊應(yīng)用前景并逐步得到推廣應(yīng)用。
現(xiàn)有的污水土地處理技術(shù)，都是以土壤為主要介質(zhì)，利用土壤的滲濾、吸附性能，把生活污水的有機物、無機物、懸浮物，通過物理、化學(xué)吸附、微生物降解和植物吸收營養(yǎng)來去除污染物。但是，現(xiàn)有的污水土地處理技術(shù)也存在容易堵塞、水力負(fù)荷低及總氮去除率不高的問題。
公開號為CN1075792C的中國專利公布的污水地下滲濾處理單元，在布水管與集水管之間的擴散濾層只有原狀土壤一種介質(zhì)沒有強化滲濾的功能材料。這種方式存在容易產(chǎn)生堵塞和吸附飽和、水力負(fù)荷低等問題。
公開號為CN2286176Y的中國專利采用迅速擴散和逐級浸潤的擴散方式，在處理槽中從上到下依次設(shè)計有土壤層、擴散層、兩個浸潤層、土壤層、礫石集水層。該方法逐級利用上一層介質(zhì)的滲透系數(shù)比下一層介質(zhì)的滲透系數(shù)大，污水迅速在某一層充分?jǐn)U散后再向下一層滲透。該發(fā)明的目的是提高布水效果、改善土壤的防堵塞性能，但不涉及在某一層具有特定的分離去污功能。
以上土壤地下滲濾技術(shù)都存在一個問題，在處理系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞不能正常運行、土壤濾層吸附飽和后，出水水質(zhì)下降不能達(dá)標(biāo)排放時如何使系統(tǒng)再生。由于土壤系統(tǒng)對磷的吸附和對懸浮物的吸附飽和時間是不一致，按傳統(tǒng)的滲濾技術(shù)，當(dāng)某一項出水指標(biāo)超標(biāo)需要再生時，必需對系統(tǒng)的全部濾層重新進(jìn)行置換，未能充分利用土壤對其他污染物的吸附能力，出現(xiàn)功能浪費，而且施工麻煩、投資接近重新建設(shè)一個新的系統(tǒng)。
公開號為CN1405096A的中國專利公布了一種針對地下滲濾法氮的去除率不高的方法，在布水管下面的滲濾擴散層，設(shè)有原水比例分配管，通入一定量的原污水，利用污水中的有機物給反硝化菌提供有機碳源，促進(jìn)反硝化的速度和反硝化率提高。但這種方法增添了運行的操作難度，不便管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置，既節(jié)省投資，又能提高污水處理效果。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的污水深度處理滲濾裝置沿高度方向分為幾個特定的去污功能區(qū)，每個功能區(qū)由對目標(biāo)污染物有特異去除功能的特殊功能材料組成一個濾層，污水流過幾個濾層后，目標(biāo)污染物分別在某一特定濾層得到集中去除分離。由此分別去除生活污水中有機物、SS、NH4+-N、NO3--N、T-P，達(dá)到凈化效果。
本發(fā)明的污水深度處理裝置具體結(jié)構(gòu)為在一個不透水池中，將污水滲濾過程分為六層，其中四層特殊去污功能層自上而下依次為去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層，去除NH4+-N的好氧功能材料層，去除溶解性磷酸鹽的功能材料層，去除NO3--N的厭氧反硝化滲濾層。在去污功能層上部鋪設(shè)有原狀土壤層，去污功能層下部鋪設(shè)有礫石集水層。在礫石集水層中間鋪設(shè)集水管，在去除NH4+-N的好氧功能材料層與去除溶解性磷酸鹽的功能材料層之間設(shè)置通氣管，去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層中間設(shè)置裝有細(xì)砂的防滲槽以及在防滲槽上方設(shè)有布水管。
其中，去除NO3--N的厭氧反硝化滲濾層的主要成分為土壤、含鐵反硝化還原劑；去除溶解性磷酸鹽的功能材料層采用含有鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子的改性無機材料鋪設(shè)而成；去除NH4+-N的好氧功能材料層采用能與NH4+-N發(fā)生物理吸附的改性無機材料組成；去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層主要成分為爐渣。
本發(fā)明通過如下過程實現(xiàn)污水深度處理經(jīng)過厭氧池處理的生活污水引入本發(fā)明的不透水池的布水管，污水從布水管流出后進(jìn)入細(xì)沙防滲槽，在表面張力的作用下從防滲槽兩側(cè)溢出，然后在重力作用下自流依次進(jìn)入特殊去污功能層。污水中的懸浮物一部分被防滲槽中的細(xì)沙截留；通過去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層，大部分的有機物和懸浮物已被去除；再依次經(jīng)過去除NH4+-N的好氧功能材料層、去除溶解性磷酸鹽的功能材料層、脫NO3--N的反硝化滲濾層，完成NH4+-N、NO3--N、T-P的去除。最后經(jīng)過處理的水從集水管導(dǎo)出。
本發(fā)明能根據(jù)不同污水水質(zhì)和主要控制污染物因子，有針對性設(shè)計特定滲濾功能材料層，去除目標(biāo)污染物，易于推廣，施工簡單，提高污水土地處理效率和使用范圍。當(dāng)滲濾層出現(xiàn)局部堵塞時，可通過檢測出水水質(zhì)確定超標(biāo)項目，然后有針對性置換系統(tǒng)中已被飽和的相應(yīng)功能層，既節(jié)省投資又提高效率。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖中1布水管，2細(xì)沙，3防滲槽，4通氣管，5集水管，6原狀土壤，7去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層，8去除NH4+-N的好氧功能材料層，9去除溶解性磷酸鹽的功能材料層，10去除NO3--N的厭氧反硝化滲濾層，11礫石集水層。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的污水深度處理裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，在一個獨立的不透水池中，將污水滲濾過程分為六層，其中四層為特殊去污功能層，功能層自上而下依次為去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層7，去除NH4+-N的好氧功能材料層8，去除溶解性磷酸鹽的功能材料層9，去除NO3--N的厭氧反硝化滲濾層10。在去污功能層上部鋪設(shè)有原狀土壤層6，去污功能層下部鋪設(shè)有礫石集水層11。礫石集水層11中間鋪設(shè)集水管5，去除NH4+-N的好氧功能材料層8與去除溶解性磷酸鹽的功能層9之間設(shè)置有通氣管4，去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層7中間設(shè)置裝有細(xì)砂2的防滲槽3，以及防滲槽3上方的布水管1。
其中，集水管5及布水管1可采用PVC材料，直徑根據(jù)處理能力為5～30cm；礫石層11層高根據(jù)污水的濃度不同為10～30cm。去除NO3--N的厭氧反硝化滲濾層10的主要成分為土壤和含鐵反硝化還原劑。去除溶解性磷酸鹽的功能層9采用含有鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子的改性無機材料鋪設(shè)而成。去除NH4+-N的好氧功能材料層8采用能與NH4+-N發(fā)生物理吸附的改性無機材料組成。去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層7的主要成分為改性爐渣；裝有細(xì)沙2的防滲槽3高度根據(jù)處理能力為10-25cm；各特異功能材料濾層的層高，根據(jù)污水的目標(biāo)成分的濃度不同為5～30cm左右。
特殊去污功能層可以將滲濾材料混合均勻后充填，也可以混合均勻后分別裝入塑料網(wǎng)袋鋪設(shè)而成。
本發(fā)明的污水處理過程如下經(jīng)過厭氧池處理的生活污水引入本發(fā)明的獨立不透水池的布水管1，污水從布水管流出后進(jìn)入填滿細(xì)沙2的防滲槽3。在防滲槽3內(nèi)由表面張力作用下提升越過防滲槽兩側(cè)，然后在重力作用下自流依次進(jìn)入特殊去污功能層，污水中的懸浮物被細(xì)沙截留在防滲槽中。由于防滲槽內(nèi)被水飽和呈厭氧狀態(tài)，能提高有機氮轉(zhuǎn)化為無機氮的效率，為實現(xiàn)高效脫氮提供更多NH4+-N。
污水在去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層7中由于改性爐渣具有較大的比表面積和孔隙率，在材料濾層的顆粒表面中可以形成生物膜。另一方面，增強了好氧微生物在功能材料上的活性，提高功能材料上微生物的生長速度與掛膜量，形成一個有機物微生物降解的強化區(qū)，能有效降解被吸附的有機物。
經(jīng)過以上兩個滲濾過程，大部分的有機物和懸浮物已被去除。在去除NH4+-N的好氧功能材料層8與去除溶解性磷酸鹽的功能材料層9之間設(shè)置有通氣管4供氣，因此去除NH4+-N的好氧功能材料層能處于良好的好氧狀態(tài)。該層通過材料中的物理作用吸附NH4+-N、生物作用氧化NH4+-N。物理吸附脫NH4+-N是因為材料能對NH4+-N有強烈的選擇吸附性。生物脫NH4+-N是通過在功能材料層創(chuàng)造良好的硝化細(xì)菌生長環(huán)境，強化微生物的硝化反應(yīng)，使更多NH4+-N被轉(zhuǎn)化為NO3--N，提高硝化率。
污水經(jīng)過去除溶解性磷酸鹽功能材料層9，改性無機材料除了發(fā)生物理吸附來對污水中溶解性磷酸鹽吸附，還通過化學(xué)吸附，使生活污水中的H2PO4-、HPO42-很易與材料中的鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子反應(yīng)生成難溶磷酸鹽，從而實現(xiàn)化學(xué)去磷目的。系統(tǒng)的磷吸附飽和能力大大提高，延長了系統(tǒng)的堵塞和使用期限。
當(dāng)污水流過最后一個功能層，即厭氧反硝化滲濾層10，完成NO3--N的去除。該層含有鐵反硝化還原劑。通過去除NO3--N的厭氧功能材料層中的反硝化菌在厭氧條件下，將NO3--N還原成N2，實現(xiàn)脫氮目的?；瘜W(xué)反硝化脫NH4+-N，由于功能材料中含有鐵屑和鐵離子，易與污水中的NO3--N發(fā)生化學(xué)反硝化反應(yīng)而脫氮。鐵在反應(yīng)中作為還原劑，可與硝酸根發(fā)生快速反應(yīng)，主要產(chǎn)物為氮氣，最后經(jīng)過處理的水從集水管5引出。
本發(fā)明采用不同功能層對目標(biāo)污染物進(jìn)行處理，提高了處理效率，并可有針對性的置換系統(tǒng)中已被飽和的相應(yīng)功能層，節(jié)省了投資，擴大了土地污水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用價值。
權(quán)利要求
1.一種分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置，其特征在于在一個不透水池中布置六層滲濾層，其中四層為特殊去污功能層，去污功能層自上而下依次為去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層(7)，去除NH4+-N的好氧功能材料層(8)，去除溶解性磷酸鹽的功能材料層(9)，去除NO3--N的厭氧反硝化滲濾層(10)，在去污功能層上部鋪設(shè)原狀土壤層(6)，去污功能層下部鋪設(shè)礫石集水層(11)，礫石集水層(11)中間鋪設(shè)集水管(5)，去除NH4+-N的好氧功能材料層(8)與去除溶解性磷酸鹽的功能材料層(9)之間設(shè)置通氣管(4)，去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層(7)中間設(shè)置裝有細(xì)沙(2)的防滲槽(3)以及防滲槽(3)上方的布水管(1)。
2.如權(quán)利要求1的分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置，其特征在于所述的去除NO3--N的厭氧反硝化滲濾層(10)的主要成分為土壤和含鐵反硝化還原劑，去除溶解性磷酸鹽的功能層(9)采用含有鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子的改性無機材料鋪設(shè)而成，去除NH4+-N的好氧功能材料層(8)采用能與NH4+-N發(fā)生物理吸附的改性無機材料組成，去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層(7)的主要成分為改性爐渣，裝有細(xì)沙(2)的防滲槽(3)高度為10-25cm，各去污功能層的層高根據(jù)污水的目標(biāo)成分的濃度不同為5～30cm。
3.如權(quán)利要求1或2的分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置，其特征在于所述的集水管(5)及布水管(1)采用PVC材料，直徑為5～30cm，通氣管(4)分布位置處在所在層的兩側(cè)，相對于布水管(1)的水平距離為50～80cm。
4.如權(quán)利要求1或2的分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置，其特征在于所述的去污功能層可以將滲濾材料混合均勻后充填，也可以混合均勻后分別裝入塑料網(wǎng)袋鋪設(shè)而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分層處理目標(biāo)污染物的污水深度處理裝置，將污水滲濾過程分為六層，其中四層為特殊去污功能層，包括設(shè)置防滲槽和布水管的去除有機物和懸浮物的好氧功能材料層、去除NH
文檔編號C02F9/14GK1562823SQ20041001754
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者孔海南, 胡湛波, 鄭向勇 申請人:上海交通大學(xué)