一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高人工快滲系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中人工快速滲濾系統(tǒng)處理的生活污水總氮指標(biāo)達(dá)不到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918?2002）中一級(jí)A標(biāo)等缺陷，本發(fā)明提供了一種人工快速滲濾系統(tǒng)污水脫氮運(yùn)行方法。該方法將預(yù)沉處理后的污水由泵引入由河砂、沸石砂等組成的人工快滲池內(nèi)，采用干濕交替運(yùn)行進(jìn)行污水處理，一天24h布水8次，每次布水20min，飽水40min，落干2h，頻繁的飽水落干交替運(yùn)行，與傳統(tǒng)的人工快滲系統(tǒng)比較，降低了人工快速滲濾系統(tǒng)高度，降低建設(shè)及管理成本，提高其脫氮效率。
【專利說明】
一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及利用人工快速滲濾系統(tǒng)去除污水中氮的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法。適用于農(nóng)村生活污水處理及小城鎮(zhèn)生活污水。
【背景技術(shù)】
[0002]1、人工快速滲濾系統(tǒng)(Constructed rapid infiltrat1n system,簡稱:CRI)為土地處理的一種類型，它是指有控制的將污水投放于人工構(gòu)筑的快滲池中，使其在重力的作用下由上而下的滲透，同時(shí)通過各物理、化學(xué)和生物作用使得污水達(dá)到凈化的過程。
[0003]2、專利號(hào)為ZL200410073951.8，名為“人工快速滲濾污水處理系統(tǒng)裝置”的發(fā)明專利，公開了一種CRI系統(tǒng)，它由格柵池、預(yù)沉池和快滲池組成，其中快滲池內(nèi)填有人工配置的人工濾料，一般為天然河砂、大理石砂和石灰石砂等按比例組合而成。
[0004]3、專利號(hào)為Z12008200642261.8，名為“一種人工快速滲濾污水處理設(shè)備”的實(shí)用新型專利，公布了一種人工快速滲濾污水處理設(shè)備，它由進(jìn)水裝置、快滲滲濾裝置和出水裝置組成。該實(shí)用新型具有方法工藝靈活、投資省、耗能少等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]4、上述技術(shù)方案的CRI系統(tǒng)都具有處理效果好，建設(shè)及運(yùn)營成本低，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但是CRI系統(tǒng)中，氨化及硝化作用只是改變氮在污水中的存在形式，而非除去污水中的氮，只有通過反硝化細(xì)菌的反硝化作用才能將污水中的氮徹底去除，但由于目前CRI系統(tǒng)由于反硝化段缺氧環(huán)境和碳源的缺乏，還存在總氮去除率低下的缺點(diǎn)，去除率僅為10%?30%，不能達(dá)標(biāo)排放，制約了 CRI系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。
[0006]5、本發(fā)明目的在于提供一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)總氮去除率的污水處理運(yùn)行方法，通過改變傳統(tǒng)CRI系統(tǒng)的運(yùn)行方式，通過調(diào)節(jié)飽水和落干時(shí)間等參數(shù)，從而使得CRI系統(tǒng)的總氮去除率進(jìn)一步得到有效改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)總氮去除率的污水處理運(yùn)行方法，該方法處理原水適合農(nóng)村及小城鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)水量特征，處理效果好，總氮去除率高，處理后滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A標(biāo)，并且該方法建設(shè)成本低，管理成本低，運(yùn)行無費(fèi)用或低費(fèi)用。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
生活污水由水栗從預(yù)沉池中提升至快滲池中，該人工快滲池內(nèi)部滲濾層填裝滲濾介質(zhì)，滲濾介質(zhì)從上到下分為兩層，第一層為天然河砂+5%沸石砂，高度Hi為500mm，第二層為承托層，由鸛暖石組成，高度H2為100mm。第一層滲濾介質(zhì)砂爍粒徑范圍為0.2?0.25mm的粗砂，第二層承托層鵝暖石粒徑范圍為4?50mm。在滲濾層上表面留有10mm以上的空間作為保護(hù)層，以防止進(jìn)水時(shí)污水流入過多而溢流。污水從高位配水池流入人工快滲池底部，在水壓的作用下將污水緩慢壓入快滲池，直至污水恰巧完全淹沒滲濾層，使整個(gè)滲濾層處于飽水狀態(tài)40min后，打開回流閥，回流承托層中不能接觸滲濾層的廢水，再打開快滲池排水口排出污水。從而使得污水凈化。處理污水時(shí)，水力負(fù)荷可根據(jù)以下公式I計(jì)算。
[0009]水力負(fù)荷=過濾層孔隙度X過濾層體積X8 公式I
人工快速滲濾系統(tǒng)的脫氮效率主要依靠反硝化進(jìn)行的程度決定，而決定CRI系統(tǒng)內(nèi)反硝化程度進(jìn)行則取決于反硝化段溶解氧、碳源等因素。本發(fā)明的技術(shù)方案正是通過改變?nèi)斯た焖贊B濾系統(tǒng)的運(yùn)行方式來提高CRI系統(tǒng)的脫氮效率。
[0010]通過每天布水8次，每隔3h投配一次;每次布水時(shí)間20min，調(diào)節(jié)布水流量，使得布水水量為剛好由下到上淹沒滲濾層，同時(shí)布水流速對(duì)滲濾層不會(huì)造成反沖洗，即:布水水量=過濾層孔隙度X過濾層體積;使得滲濾層處于飽水狀態(tài)40min，繼而落干2h。打開排水口排出廢水之前，打開回流閥門，將不能接觸滲濾層的承托層廢水回流至廢水池。然后關(guān)閉回流閥，打開排水口，落干2h。通過這種運(yùn)行方式，CRI系統(tǒng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1、硝化與反硝化都在同一段CRI系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施，工藝流程較短，循環(huán)周期為3h。
[0011]2、硝化作用:NH4++202—N03—+H20+2H+公式 2 反硝化作用:6N03—+5CH30H—3N2+6HC0—3+7H20 公式 3
由公式2可知，氧化Imol氨產(chǎn)生2mol酸，需消耗相應(yīng)的堿加以中和。否則，硝化反應(yīng)會(huì)因酸化而停止工作。相反的，由公式3，以甲醇為碳源為例，還原Imol硝酸鹽產(chǎn)生Imol堿，需要消耗相應(yīng)的酸來中和，否則反硝化也難以持續(xù)。在傳統(tǒng)CRI系統(tǒng)中，常常在滲濾介質(zhì)中加入一定量大理石砂來為硝化反應(yīng)提供堿度，而為反硝化反應(yīng)提供酸度目前還沒發(fā)現(xiàn)。
[0012]本人工快速滲濾系統(tǒng)運(yùn)行方式，將硝化和反硝化放置在同一段CRI系統(tǒng)來進(jìn)行，通過飽水-落干間歇進(jìn)行，從空間和時(shí)間上為CRI系統(tǒng)內(nèi)部酸堿平衡創(chuàng)造了條件。在落干期間，氨濃度逐漸下降，硝酸鹽、亞硝酸鹽濃度逐漸升高，PH明顯降低，落干完成。下一次進(jìn)水，呈飽水狀態(tài)，飽水期間，硝酸鹽、亞硝酸鹽濃度逐漸下降，PH回升。借助反硝化作用調(diào)控酸堿度，無需額外添加大理石砂等提供堿度。同時(shí)硝化期間為反硝化期間提供了足夠的酸度。
[0013]3、污水進(jìn)入快滲池中，首先，氨氮被滲濾介質(zhì)吸附，呈飽水狀態(tài)40min，污水中的有機(jī)物為此次反硝化作用提供碳源，無需再額外添加碳源，同時(shí)給反硝化細(xì)菌創(chuàng)造了一個(gè)厭氧條件。此外，飽水期間降低了碳源濃度，加大了落干期間硝化細(xì)菌與異樣型細(xì)菌的競爭力。接著，廢水流出，CRI系統(tǒng)呈落干狀態(tài)2h，復(fù)氧。CRI系統(tǒng)在飽水時(shí)吸附氨氮主要依靠亞硝化菌和硝化菌的硝化作用去除，此作用發(fā)生在落干時(shí)期，通過硝化和亞硝化作用，又為反硝化作用提供足夠的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮。硝化與反硝化相輔相成。
[0014]4、由于大多數(shù)反硝化細(xì)菌是兼性厭氧細(xì)菌，能夠利用氧或者硝酸鹽作為最終電子受體。只有當(dāng)氧受到限制時(shí)，硝酸鹽才能取代氧進(jìn)行厭氧呼吸。本發(fā)明所述人工快速滲濾系統(tǒng)運(yùn)行方法，由快滲池底部向上流進(jìn)水，有助于排出CRI系統(tǒng)內(nèi)部空氣?？s短了反硝化細(xì)菌消耗污水中溶解氧時(shí)間，反之，增加了反硝化細(xì)菌利用硝酸鹽的時(shí)間。提升了脫氮效率。
[0015]4、本發(fā)明所述人工快速滲濾系統(tǒng)運(yùn)行方法，在落干期間，對(duì)氨氮的去除率高達(dá)96.1%?98.4%。而在飽水期間，總氮去除率為68.9%?76.3%<X0D去除率為92.1%?95.8%。該方法適用于小城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活污水的分散處理。特別適用于水質(zhì)特征滿足如下指標(biāo)的農(nóng)村及小城鎮(zhèn)生活污水:指標(biāo)如下:COD彡400mg/L、B0D彡200mg/L，以N計(jì)的氨氮彡50mg/L，SS彡300mg/Lo
[0016]5、與現(xiàn)有技術(shù)相比，降低了人工快速滲濾系統(tǒng)的高度，減少了管理及建設(shè)成本。提高了總氮去除率，出水水質(zhì)含氮量達(dá)到GB18918-2002中的一級(jí)A標(biāo)。該方法工藝簡單，投資少，能耗小，運(yùn)行費(fèi)用低或無費(fèi)用，維護(hù)管理簡便。特別適用于小城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活廢水。
【附圖說明】
[0017]附圖1是本發(fā)明的人工快速滲濾系統(tǒng)主體示意圖:人工快滲池(1)、預(yù)沉池(2)、抬升栗(3)、高位配水池(4)、電磁閥(5)、繼電器(6)、流量計(jì)(7)、電磁閥(8)、繼電器(9)、電磁閥(10)、繼電器(11)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例所述是用于說明本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。
[0019]1、反應(yīng)器示意圖見附圖1。主要包括人工快滲池(1)、預(yù)沉池(2)、抬升栗(3)、高位配水池(4)、電磁閥(5)、繼電器(6)、流量計(jì)(7)、電磁閥(8)、繼電器(9)、電磁閥(10)、繼電器
(11)。人工快滲池由有機(jī)玻璃管制成，直徑D=1cm，有效高度H=70cm，該人工快滲池內(nèi)部滲濾層填裝滲濾介質(zhì)，滲濾介質(zhì)從上到下分為兩層，第一層為天然河砂+5%沸石砂，高度出為500mm,第二層為承托層，由鸛暖石組成，高度H2為100mm。第一層滲濾介質(zhì)砂爍粒徑范圍為
0.2?0.25mm的粗砂，第二層承托層鸛暖石粒徑范圍為4?50mm。在滲濾層上表面留有10mm以上的空間作為保護(hù)層，以防止進(jìn)水時(shí)污水流入過多而溢流。
[0020]2、采用配置模擬高濃度生活廢水在人工快滲池悶曝一周掛膜。模擬IL廢水配方為:葡萄糖0.1700g，可溶性淀粉0.1600g，醋酸鈉0.2330g，氯化銨0.0255g，蛋白胨0.1580g，牛肉膏0.0400g，硫酸銨0.4149g，磷酸二氫鉀0.0700g，碳酸鈉0.060g，自來水IL，調(diào)節(jié)pH至8.0左右。氨氮濃度約為12011^/1。
[0021]3、一周后，將廢水配方降至1/3模擬農(nóng)村生活廢水，同時(shí)人工快滲系統(tǒng)開始運(yùn)用本發(fā)明的人工快速滲濾系統(tǒng)運(yùn)行方式，通過每天布水8次，每隔3h投配一次；每次布水時(shí)間20min，調(diào)節(jié)布水流量，使得布水水量為剛好由下到上淹沒滲濾層;使得滲濾層處于飽水狀態(tài)40min，回流承托層廢水后繼而落干2h。高效運(yùn)行200天，CRI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好了氨氮、總氮及COD去除效率。在落干期間，對(duì)氛氣的去除率尚達(dá)96.1%~98.4%。而在飽水期間，總氣去除率為 68.9%?76.3%。COD 去除率為 92.1%?95.8%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，它包括預(yù)沉處理和滲濾處理兩個(gè)步驟，其特征在與:預(yù)沉處理后的污水經(jīng)過水栗引入人工快滲池內(nèi)，進(jìn)行滲濾出水;所述的人工快滲池內(nèi)部滲濾層填裝滲濾介質(zhì)，滲濾介質(zhì)從上到下分為兩層，第一層為天然河砂+5%沸石砂，高度H1SSOOmm，第二層為承托層，由鵝暖石組成，高度出為100mm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:所述第一層滲濾介質(zhì)砂礫粒徑范圍為0.2?0.25mm的粗砂，第二層承托層鵝暖石粒徑范圍為4?50mm;在滲濾層上表面留有10mm以上的空間作為保護(hù)層，以防止進(jìn)水時(shí)污水流入過多而溢流。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:采用干濕交替運(yùn)行方式處理廢水。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:每天布水8次，每隔3h投配一次;每次布水時(shí)間20min，調(diào)節(jié)布水流量，使得布水水量為剛好由下到上淹沒滲濾層，即:布水水量=過濾層孔隙度X過濾層體積;使得滲濾層處于飽水狀態(tài)40min，然后落干，落干時(shí)間為2h。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高人工快速滲濾池系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:所述的運(yùn)行方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮的去除率高達(dá)96.1%?98.4%;總氮去除率為68.9%?76.3%，COD 去除率為 92.1%?95.8%。6.權(quán)利要求1或2所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:進(jìn)水方式采用向上流式進(jìn)水，通過高位配水池將水流入快滲池底部，在大氣壓的作用下，使其向上流入快滲池直至淹沒整個(gè)快滲池。7.權(quán)利要求6所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)的脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:控制進(jìn)水流速，使其緩慢的進(jìn)入快滲池，不能對(duì)滲濾層造成反沖洗。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:啟動(dòng)時(shí)以高濃度生活廢水悶曝一周掛膜。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:水力負(fù)荷=過濾層孔隙度X過濾層體積X 8。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，指標(biāo)如下:COD彡 400mg/L、B0D彡 200mg/L，以N計(jì)的氨氮彡 50mg/L，SS彡 300mg/L。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種提高人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮效率的運(yùn)行方法，其特征在于:適用于農(nóng)村生活污水處理及小城鎮(zhèn)生活污水。
【文檔編號(hào)】C02F3/30GK105948247SQ201610350847
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】許文來, 簡悅, 唐敏, 王璟
【申請(qǐng)人】成都理工大學(xué)