專利名稱：農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置及方法。 屬于環(huán)境保護(hù)受污染水體的凈化及生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前農(nóng)村地表水源地、湖庫等生態(tài)防護(hù)主要為人工濕地、水生植物床及前置庫等 方法和措施。人工濕地簡單易行，但通常脫氮效果較差，僅依靠植物吸收往往很難去除造成 飲用水源地、湖庫等富營養(yǎng)化的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)；水生植物床在冬季植物枯萎季節(jié)，其污 染物去除效果往往很難得到保證；前置庫等以生態(tài)凈化為主，其處理對象通常為混合了農(nóng) 村生活生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的面源污染，以及降水徑流污染等的低濃度污水，處理效率低下，處 理效果不佳，且通常要求水力停留時間較長，占地面積較大。農(nóng)村地表水源地的生態(tài)防護(hù)， 需應(yīng)對較高濃度的農(nóng)村生活污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的農(nóng)田排水等，還需應(yīng)對降雨后期 低濃度徑流排水水量較大造成的瞬時負(fù)荷增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置及方法， 其裝置建于農(nóng)村地表水源地上游，以攔截農(nóng)村生活污水和農(nóng)田徑流排水，其目的旨在克服 現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷，立足于先收集處理高濃度污染水、再低濃度排放的理念，生物 處理和生態(tài)凈化相結(jié)合，著眼于處理植物吸收，濾料截留吸附等作用進(jìn)一步去除污染物；四、生物強(qiáng)化凈化過濾墻出水通過D透水花墻進(jìn)入集水沉淀池，懸浮物質(zhì)沉淀后 通過出水堰口排入湖庫。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其 特征是好氧段過濾墻內(nèi)填充大孔徑濾料，好氧段過濾墻表面種植根系發(fā)達(dá)，輸氧能力強(qiáng)的 水生植物，營造好氧環(huán)境。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其 特征是缺氧段過濾墻內(nèi)填充緩釋碳源和小孔徑的組合濾料，缺氧段過濾墻表面不種植植 物，且流程較長，營造缺氧-厭氧環(huán)境。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其 特征是由好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻構(gòu)成好氧-缺氧-厭氧交替的環(huán)境，在去除有機(jī)物的 同時，可實(shí)現(xiàn)硝化-反硝化的全過程脫氮，可有效提高氮的去除率。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其 特征是生物強(qiáng)化凈化段過濾墻內(nèi)填充利于植物生長的大孔徑濾料，表面種植植物，主要去 除前段好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻出水中尚未被去除的有機(jī)物，并進(jìn)一步吸收氮、磷等營 養(yǎng)物質(zhì)，起到強(qiáng)化凈化的作用。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其 特征是生物強(qiáng)化凈化過濾墻出水通過透水花墻進(jìn)入集水沉淀池，懸浮物質(zhì)沉淀后通過出水堰口排入湖庫。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其 特征是過水溢流槽的設(shè)置可以溢流雨季條件下的后期低濃度徑流排水，減輕多級功能性過 濾墻水力負(fù)荷。使污水在配水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、生物強(qiáng)化凈化過濾墻和集 水沉淀池之間形成較長的流態(tài)，進(jìn)水堰口高度低于溢流堰口高度。本發(fā)明有益效果為1、由于采用好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻串聯(lián)布置方式，營造了好氧-缺氧-厭氧 交替的環(huán)境，較常規(guī)生態(tài)凈化法顯著提高了脫氮效果，且因?yàn)槭s了回流的步驟，裝置流程 簡單，日常管理十分簡便。2、好氧段過濾墻復(fù)氧方式為配水渠跌水充氧結(jié)合水生植物根部氧氣傳輸，不需要 消耗動力，省卻了曝氣所需的動力消耗，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，簡化了運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜程度。3、缺氧段過濾墻濾料中選擇農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的農(nóng)業(yè)廢棄物作為反硝化碳源補(bǔ)充， 既解決了污水處理中反硝化碳源不足的問題，又為農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用提供了思路。4、過水溢流墻的設(shè)置，可以有效解決雨季條件下，因后期低濃度徑流排水水量較 大造成的瞬時水力負(fù)荷增大問題。


圖1是農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖2是農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置俯視圖。圖3是農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置1-1剖面圖。圖4是農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置2-2剖面圖。圖5是農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置3-3剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。對照附圖，其主體為磚墻結(jié)構(gòu)，磚墻內(nèi)包括配水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、 生物強(qiáng)化凈化過濾墻、集水沉淀池和過水溢流槽，其中配水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾 墻、生物強(qiáng)化凈化段過濾墻、集水沉淀池串聯(lián)布置，配水渠與好氧段過濾墻間設(shè)置A透水花 墻，好氧段過濾墻與缺氧段過濾墻間設(shè)置B透水花墻，缺氧段過濾墻與生物強(qiáng)化凈化過濾 墻間設(shè)置C透水花墻，生物強(qiáng)化凈化過濾墻與集水沉淀池間設(shè)置D透水花墻，配水渠和集水 沉淀池之間設(shè)置一道隔墻，使污水在配水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、生物強(qiáng)化凈化 過濾墻和集水沉淀池之間形成較長的流態(tài)，進(jìn)水堰口高度低于溢流堰口高度。利用本裝置對農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)的脫氮除磷方法，其步驟為一、污水通過充氧跌落的方式進(jìn)入配水渠，經(jīng)A透水花墻進(jìn)入好氧段過濾墻，好氧 微生物去除有機(jī)物并完成硝化作用，實(shí)現(xiàn)氨氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，濾料同時截流吸附磷等污 染物質(zhì)，好氧段過濾墻表面種植根系發(fā)達(dá)植物，通過根莖向?yàn)V料內(nèi)部輸氧的同時亦可吸收 氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)；二、好氧段過濾墻出水通過B透水花墻進(jìn)入流程較長的缺氧段過濾墻，污水在推 流過程中逐漸形成缺氧-厭氧的環(huán)境，兼氧性反硝化菌利用來水中高濃度硝化液實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮，小孔徑濾料中混合的破碎農(nóng)業(yè)廢棄物為反硝化提供所需碳源； 三、缺氧段過濾墻出水通過C透水花墻進(jìn)入生物強(qiáng)化凈化過濾墻，通過植物吸收， 濾料截留吸附等作用進(jìn)一步去除污染物；四、生物強(qiáng)化凈化過濾墻出水通過D透水花墻進(jìn)入集水沉淀池，懸浮物質(zhì)沉淀后 通過出水堰口排入湖庫。所述的好氧段過濾墻填充大孔徑濾料，好氧段過濾墻表面種植根系發(fā)達(dá)，輸氧能 力強(qiáng)的水生植物，營造好氧環(huán)境；缺氧段過濾墻內(nèi)填充緩釋碳源和小孔徑的組合濾料，缺氧段過濾墻表面不種植植 物，且流程較長，營造缺氧-厭氧環(huán)境；由好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻構(gòu)成好氧-缺氧-厭氧交替的環(huán)境，在去除有機(jī)物 的同時，實(shí)現(xiàn)硝化-反硝化的全過程脫氮，可有效提高氮的去除率；生物強(qiáng)化凈化段過濾墻內(nèi)填充利于植物生長的大孔徑濾料，生物強(qiáng)化凈化段過濾 墻表面種植植物，主要去除前段好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻出水中尚未被去除的有機(jī)物， 并進(jìn)一步吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，起到強(qiáng)化凈化的作用，生物強(qiáng)化凈化過濾墻出水通過透水 花墻進(jìn)入集水沉淀池，懸浮物質(zhì)沉淀后通過出水堰口排入湖庫。過水溢流槽的設(shè)置可以溢 流雨季條件下的后期低濃度徑流排水，減輕多級功能性過濾墻水力負(fù)荷。
實(shí)施例污水通過充氧跌落的方式進(jìn)入配水渠，配水渠進(jìn)水堰口低于磚墻100mm，可以為鋸 齒堰，也可以為平直堰，充氧后的污水，經(jīng)A透水花墻進(jìn)入好氧段過濾墻，填充濾料為珍珠 巖或陶粒等大孔徑濾料，填充高度400 500mm，表面種植風(fēng)車草或空心菜，透水花墻超濾 料高度150 200mm左右，厚度為標(biāo)準(zhǔn)磚半磚即115mm左右，磚孔距60 80mm，保證花墻開 孔比大于1/3，好氧段過濾墻內(nèi)填料富集的好氧微生物去除有機(jī)物并完成硝化作用，實(shí)現(xiàn)氨 氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，濾料同時可截流吸附磷等污染物質(zhì)，表面種植根系發(fā)達(dá)植物風(fēng)車草或 空心菜，通過根莖向?yàn)V料內(nèi)部輸氧的同時亦可吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。好氧段過濾墻出水通 過B透水花墻進(jìn)入流程較長的缺氧段過濾墻，B透水花墻規(guī)格尺寸同A透水花墻，缺氧段過 濾墻流程長度為好氧段過濾墻兩倍以上，填充濾料為煤渣結(jié)合長度50mm以下的破碎農(nóng)業(yè) 廢棄物，填充高度500 600mm，污水在推流過程中逐步形成缺氧-厭氧的環(huán)境，煤渣濾料 及破碎農(nóng)業(yè)廢棄物上富集的兼氧性反硝化菌利用好氧段過濾墻出水中高濃度硝化液實(shí)現(xiàn) 反硝化脫氮，長度50mm以下的破碎農(nóng)業(yè)廢棄物腐敗后為反硝化提供所需碳源。缺氧段過濾 墻出水通過C透水花墻進(jìn)入生物強(qiáng)化凈化過濾墻，C透水花墻規(guī)格尺寸同A透水花墻，生物 強(qiáng)化凈化過濾墻內(nèi)填充珍珠巖或陶粒濾料，填充高度400 500mm，表面種植菖蒲、蘆葦或 水芹等，通過植物吸收，濾料截留吸附等進(jìn)一步去除污染物，生物強(qiáng)化凈化過濾墻出水通過 D透水花墻進(jìn)入集水沉淀池，D透水花墻規(guī)格尺寸同A透水花墻，出水堰口高度同生物強(qiáng)化 凈化過濾墻內(nèi)濾料高度，出水中懸浮物質(zhì)沉淀后通過出水堰口實(shí)現(xiàn)清水入湖庫。從好氧段過濾墻到生物強(qiáng)化凈化過濾墻的整個流程中，濾料表面高度相同。設(shè)置 溢流堰高度低于磚墻高度50mm，高于進(jìn)水堰口 50mm。非雨季條件下，農(nóng)村生活污水及農(nóng)田 徑流排水等通過進(jìn)水堰口進(jìn)入配水渠，雨季條件下，農(nóng)村生活污水及高污染濃度的農(nóng)田初 期徑流排水通過進(jìn)水堰口進(jìn)入配水渠，后期污染物濃度較低的徑流排水通過溢流墻經(jīng)溢流
6槽直接排入水體，以減輕多級功能性過濾墻水力負(fù)荷。
權(quán)利要求
1.農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其特征是主體為磚墻結(jié)構(gòu)，磚 墻內(nèi)包括配水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、生物強(qiáng)化凈化過濾墻、集水沉淀池和過水 溢流槽，其中配水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、生物強(qiáng)化凈化段過濾墻、集水沉淀池串 聯(lián)布置，配水渠與好氧段過濾墻間設(shè)置A透水花墻，好氧段過濾墻與缺氧段過濾墻間設(shè)置 B透水花墻，缺氧段過濾墻與生物強(qiáng)化凈化過濾墻間設(shè)置C透水花墻，生物強(qiáng)化凈化過濾 墻與集水沉淀池間設(shè)置D透水花墻，配水渠和集水沉淀池之間設(shè)置一道隔墻，使污水在配 水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、生物強(qiáng)化凈化過濾墻和集水沉淀池之間形成較長的流 態(tài)，進(jìn)水堰口高度低于溢流堰口高度。
2.農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷方法，其特征是該方法包括如下步驟一、污水通過充氧跌落的方式進(jìn)入配水渠，經(jīng)A透水花墻進(jìn)入好氧段過濾墻，好氧微生 物去除有機(jī)物并完成硝化作用，實(shí)現(xiàn)氨氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，濾料同時截流吸附磷等污染物 質(zhì)，好氧段過濾墻表面種植根系發(fā)達(dá)植物，通過根莖向?yàn)V料內(nèi)部輸氧的同時亦可吸收氮、磷 等營養(yǎng)物質(zhì)；二、好氧段過濾墻出水通過B透水花墻進(jìn)入流程較長的缺氧段過濾墻，污水在推流過 程中逐漸形成缺氧-厭氧的環(huán)境，兼氧性反硝化菌利用來水中高濃度硝化液實(shí)現(xiàn)反硝化脫 氮，小孔徑濾料中混合的破碎農(nóng)業(yè)廢棄物為反硝化提供所需碳源；三、缺氧段過濾墻出水通過C透水花墻進(jìn)入生物強(qiáng)化凈化過濾墻，通過植物吸收，濾料 截留吸附等作用進(jìn)一步去除污染物；四、生物強(qiáng)化凈化過濾墻出水通過D透水花墻進(jìn)入集水沉淀池，懸浮物質(zhì)沉淀后通過 出水堰口排入湖庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其特征 是好氧段過濾墻內(nèi)填充大孔徑濾料，好氧段過濾墻表面種植根系發(fā)達(dá)，輸氧能力強(qiáng)的水生 植物，營造好氧環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其特征 是缺氧段過濾墻內(nèi)填充緩釋碳源和小孔徑的組合濾料，缺氧段過濾墻表面不種植植物，且 流程較長，營造缺氧-厭氧環(huán)境。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其特征 是由好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻構(gòu)成好氧-缺氧-厭氧交替的環(huán)境，在去除有機(jī)物的同 時，可實(shí)現(xiàn)硝化-反硝化的全過程脫氮，可有效提高氮的去除率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其特征 是生物強(qiáng)化凈化段過濾墻內(nèi)填充利于植物生長的大孔徑濾料，表面種植植物，主要去除前 段好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻出水中尚未被去除的有機(jī)物，并進(jìn)一步吸收氮、磷等營養(yǎng)物 質(zhì)，起到強(qiáng)化凈化的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其特征 是生物強(qiáng)化凈化過濾墻出水通過透水花墻進(jìn)入集水沉淀池，懸浮物質(zhì)沉淀后通過出水堰口 排入湖庫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)多級過濾墻脫氮除磷裝置，其特征 是過水溢流槽的設(shè)置可以溢流雨季條件下的后期低濃度徑流排水，減輕多級功能性過濾墻水力負(fù)荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種農(nóng)村地表水源地生態(tài)防護(hù)裝置及方法，其裝置由多級功能性過濾墻集成組合，包括配水渠、好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、生物強(qiáng)化凈化過濾墻、集水沉淀池和過水溢流槽，其中好氧段過濾墻、缺氧段過濾墻、生物強(qiáng)化凈化段過濾墻串聯(lián)布置。優(yōu)點(diǎn)該方法處理效果好、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)簡單，各級過濾墻功能特色鮮明，分工明確，處理對象為農(nóng)村生活污水及農(nóng)田初期徑流排水，適用于農(nóng)村地表水源地及湖庫等的生態(tài)防護(hù)，也可用于小規(guī)模生活污水的處理，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的生態(tài)防護(hù)和小型生活污水處理方法。
文檔編號C02F9/14GK102145960SQ20111004435
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者吳海鎖, 姜偉立, 尤本勝, 王惠中, 蔣永偉, 邊博 申請人:江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院