一种渗滤装置及其系统的制作方法

本发明涉及新型污水处理技术领域，具体而言，涉及一种渗滤装置及其系统。

背景技术：

人工快速渗滤系统(constructedrapidinfiltration，简称cri)为土地处理的一种类型，它是指有控制地将污水投配于人工构筑的渗滤介质的表面，使其在向下渗透的过程中经历不同的物理、化学和生物作用，最终达到净化污水的目的。cri系统借鉴了污水快速渗滤土地处理系统和人工构造湿地系统的优点，并发展成为更高效、更廉价、占地面积更小的新型污水处理技术。

然而目前现有的人工快速渗滤系统总氮去除率低，大大影响了其推广应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种渗滤装置，其能够提高总氮去除率，具有较佳的污水处理效果。

本发明的另一目的在于提供一种渗滤系统，其通过添加特殊填料，延长反硝化阶段的水力停留时间，在反硝化阶段人工补充碳源的方式，提高了总氮去除率，从而表现出了较佳的污水处理效果，另外，本发明提供的渗滤系统还具有设计简单、制作方便、适应性强、便于推广和便于在传统cri系统上进行改进应用等特点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种渗滤装置，包括硝化处理装置、反硝化处理装置和连接管，其中，硝化处理装置包括第一腔室、第一进水口和第一出水口，第一进水口和第一出水口均与第一腔室连通；反硝化处理装置包括第二腔室、第二进水口和第二出水口，第二进水口和第二出水口均与第二腔室连通；连接管的两端分别连接于第一出水口和第二进水口，使第一腔室和第二腔室连通；连接管还设置有阀门。

在本发明较佳的实施例中，上述第二腔室设置有厌氧滤层，厌氧滤层包括生物炭层和橡胶层；反硝化处理装置靠近厌氧滤层的一端还设置有用于为厌氧滤层补充碳源的碳源补充口。

在本发明较佳的实施例中，上述生物炭层和橡胶层均具有多层，且每层生物炭层和每层橡胶层分别以9-11cm的厚度交替设置。

在本发明较佳的实施例中，上述生物炭层表面包覆有微生物膜层，形成挂膜生物炭层。

在本发明较佳的实施例中，上述微生物膜层主要由硝化细菌、反硝化细菌和氨氧化菌组成。

在本发明较佳的实施例中，上述阀门为止水阀。

在本发明较佳的实施例中，上述第一腔室设置有厚度为44-46cm的好氧滤层。

在本发明较佳的实施例中，上述好氧滤层由天然河沙制成。

在本发明较佳的实施例中，上述第一腔室靠近第一出水口的一端和第二腔室靠近第二出水口的一端均设置有厚度为4-6cm的卵石层，卵石层由直径为2-4cm的卵石铺设而成。

一种渗滤系统，其包括配水池、提升泵、布水系统和上述的渗滤装置，配水池、提升泵、布水系统和渗滤装置依次连通。

本发明实施例的有益效果是：将渗滤装置的硝化处理装置和反硝化处理装置通过设置有阀门的连接管连通，实现了硝化处理装置和反硝化处理装置的间接连通，从而使得渗滤装置可以通过调节阀门延长污水在反硝化处理装置中的反硝化处理时间，进而提高总氮去除率。因此，包括有上述渗滤装置的渗滤系统不但具有设计简单、制作方便、适应性强和便于推广应用的优点，而且氮去除率高，具有较强的污水处理能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供渗滤装置的平面结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供渗滤系统的平面结构示意图；

图3为本发明第二实施例提供渗滤装置的平面结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供渗滤系统的平面结构示意图。

图标：10-渗滤系统；20-渗滤系统；100-渗滤装置；200-渗滤装置；110-配水池；112-提升泵；114-布水系统；120-硝化处理装置；121-第一出水口；122-第一进水口；124-好氧滤层；126-卵石层；130-连接管；230-连接管；132-阀门；140-反硝化处理装置；141-第二进水口；240-反硝化处理装置；241-第二进水口；142-第二出水口；242-第二出水口；144-厌氧滤层；244-厌氧滤层；145-碳源补充口；148-卵石层；248-卵石层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供了一种渗滤装置100，其主要用于污水的快速净化处理领域，其主要包括硝化处理装置120和反硝化处理装置140，其中，硝化处理装置120主要是在好氧环境下发生硝化作用，将氨氮以及含氮有机物转化为硝酸盐；反硝化处理装置140主要是在厌氧环境下发生反硝化作用，将硝酸盐转化为氮气。故通过对污水先后进行硝化处理和反硝化处理能够极大的提高总氮去除率，实现对污水的有效净化。

进一步地，硝化处理装置120设置有第一进水口122，通过第一进水口122可将污水引入到硝化处理装置120内的第一腔室；反硝化处理装置140设置有第二出水口142，通过第二出水口142可以将最终过滤净化后的水排出。需要强调的是，硝化处理装置120还设置有第一出水口121，反硝化处理装置140还设置有第二进水口141，第一出水口121和第二进水口141之间通过设置有阀门132的连接管130连接，当阀门132打开时，第一腔室和第二腔室连通，故通过控制阀门132可以实现将硝化处理装置120内的硝化处理污水定量输入到反硝化处理装置140内的目的。

进一步地，当通过第一进水口122将污水引入到硝化处理装置120内部后，会经过设置在第一腔室的好氧滤层124的硝化作用进行分解过滤，从而转化为主要含硝酸盐的污水。需要说明的是，好氧滤层124是由天然河沙沿硝化处理装置120内壁密封堆砌固定而成，且硝化处理装置120引入污水的一端是敞开的，空气能够渗入到好氧滤层124内，为天然河沙内所负载的微生物(主要为硝化细菌)提供一个有氧环境，以促进微生物的硝化分解。

进一步地，为了提高好氧滤层124的过滤净化效果，本实施例提供的硝化处理装置120内部设置的好氧滤层124厚度限定为44-46cm，且优选地好氧滤层124厚度为45cm。需要说明的是，之所以对好氧滤层124的厚度进行限定，是因为好氧滤层124厚度太小或太大都不利于好氧滤层124硝化作用的实现，具体地，好氧滤层124太薄，影响好氧滤层124硝化阶段的时间，容易造成硝化处理的不彻底；而好氧滤层124太厚，又会阻碍上层氧气的进一步渗入，致使好氧滤层124底部缺乏有氧环境，从而影响好氧滤层124的整体处理效果。

进一步地，由于经过硝化处理装置120上层好氧滤层124的硝化分解过滤后，污水中含有颗粒物杂质，因此，本实施例提供的硝化处理装置120底部还设置了用于过滤颗粒物杂质的卵石层126。需要说明的是，卵石层126的设置不但是单纯为了过滤颗粒物杂质本身，更重要的是，可以防止污水向反硝化处理装置140输送过程中，造成连接管130或阀门132的堵塞，影响整个渗滤装置100的正常工作。

优选地，为了使卵石层126取得较佳的过滤效果，本实施例提供的卵石层126厚度限定为4-6cm，并且在卵石层126铺设过程中选用直径为2-4cm卵石进行填料。需要说明的是，根据实际的实验效果，更优选地，卵石层126的厚度为5cm时具有最佳的过滤效果。

进一步地，污水经过硝化处理装置120后，通过连接管130导入到反硝化处理装置140中。需要说明的是，连接管130上设置有用于定量控制污水流量的阀门132，具体地，阀门132为止水阀，当硝化处理装置120的水位达到一定高度时，水压会促使止水阀里边的浮球浮起，继而联动止水阀阀门开关打开放水，而当硝化处理装置120的水位下降后，止水阀阀门开关又会自动关闭，因此，从止水阀的运行原理来看，通过设置止水阀实现了向反硝化处理装置140进行污水输入的定量控制，从而延长了污水在反硝化处理装置140中的停留时间，加强了反硝化处理装置140在反硝化阶段对污水的处理效果。另外，还需要说明的是，阀门132的设置还可以起到控氧的作用，具体地，阀门132将好氧滤层124和厌氧滤层144隔离，避免氧气进入厌氧滤层144从而影响厌氧滤层144的反硝化处理效果。

进一步地，反硝化处理装置140内部主要是进行污水反硝化处理的场所。具体地，反硝化处理装置140内部设置有厌氧滤层144，厌氧滤层144包括生物炭层和橡胶层，并且反硝化处理装置140靠近厌氧滤层144的一端还设置有用于为厌氧滤层144补充碳源的碳源补充口145。其中，碳源补充口145的设置主要是方便进行人工补充碳源，以提高厌氧滤层144的反硝化效率。需要说明的是，为了加强厌氧滤层144的反硝化处理能力，本实施例提供的生物炭层和橡胶层均为多层，且每层生物炭层和每层橡胶层分别以9-11cm的厚度交替设置，其中，优选地，每层生物炭层和每层橡胶层的厚度均为10cm。需要强调的是，因为整个厌氧滤层144的工作环境需要在缺氧的环境下进行，因此，整个反硝化处理装置140都是在密封条件下进行的，即人工补充完碳源后，应该及时的将碳源补充口145进行封闭。

进一步地，为了充分的进行反硝化处理以及对污水中残留的含氮有机物进行最终的硝化处理，本实施例提供的生物碳层表面还包覆了由硝化细菌、反硝化细菌和氨氧化菌混合组成的微生物膜层，从而使得其自身形成了挂膜生物碳层。需要说明的是，挂膜生物碳层进一步强化了微生物的作用，并且由于生物炭层和橡胶层的分层铺设使得挂膜生物碳层达到了更好的处理效果，另外，多层介质的构造同时也营建了多种微生物环境，丰富了微生物的种类和数量。

进一步地，污水经过厌氧滤层144的过滤后，为了过滤残留在滤水中的颗粒物，反硝化处理装置140的底部还设置了卵石层148。需要说明的是，为了使卵石层148取得较佳的过滤效果，本实施例提供的卵石层148厚度限定为4-6cm，并且在卵石层148铺设过程中选用直径为2-4cm卵石进行填料。需要强调的是，根据实际的实验效果，更优选地，卵石层148的厚度为5cm时对来自厌氧滤层144的滤水具有最佳的过滤效果。

本实施例提供的渗滤装置100的工作原理：继续参照图1，首先将污水从第一进水口122引入到硝化处理装置120内，通过硝化处理装置120内好氧滤层124的硝化作用以及卵石层126对颗粒物的过滤后，再通过设置有止水阀的连接管130定量的将污水输入到反硝化处理装置140内；需要说明的是，在进行反硝化处理阶段的同时，通过碳源补充口145不断的补充碳源，保证反硝化处理装置140内生物碳层中微生物的正常生命活动；最后，再经过反硝化处理装置140底层的卵石层148过滤颗粒物，并从第二出水口142排出。另外，需要强调的是，本实施例提供的渗滤装置100对于污水的处理是借助污水的重力作用作为流动动力的，因此，在竖直方向上，硝化处理装置120的高度要高于反硝化处理装置140。

请参照图2，本实施例还提供了一种渗滤系统10，其包括配水池110、提升泵112、布水系统114和本实施例提供的渗滤装置100，需要说明的是，配水池110、提升泵112、布水系统114和渗滤装置100依次连通。

具体地，渗滤系统10的工作原理是：污水在配水池110中配置好后，通过提升泵112提升到布水系统114中，布水系统114与渗滤装置100的硝化处理装置120连通，并通过硝化处理装置120上部设置的第一进水口122对硝化处理装置120内部进行均匀布水，污水被均匀喷洒到硝化处理装置120内部，先后经过好氧滤层124的硝化过滤和卵石层126的颗粒物过滤净化后，再通过设置有止水阀的连接管130定量的将污水输入到反硝化处理装置140内；另外，需要说明的是，在进行反硝化处理阶段的同时需要通过碳源补充口145不断的人工补充碳源，保证反硝化处理装置140内生物碳层中微生物的正常生命活动，以此来通过微生物的正常新陈代谢完成最终的反硝化处理；最后，经过厌氧滤层144反硝化过滤处理后的滤水再经过反硝化处理装置140底层的卵石层148进行颗粒物的进一步过滤，并最终从第二出水口142排出。

第二实施例

请参照图3，本实施例提供了一种渗滤装置200，其与第一实施例提供的渗滤装置100大致相同，不同之处在于，本实施例提供的渗滤装置200中反硝化处理装置240的进出水方式和第一实施例相反，即改为从底部进水，从顶部出水。

具体地，为了尽可能的延长污水在反硝化处理阶段的时间，增强反硝化处理的效果，本实施例提供反硝化处理装置240的第二进水口241设置在底部，并与硝化处理装置120通过设置有止水阀的连接管230连通；反硝化处理装置240的第二出水口242设置在顶端，用于排出最终过滤出来的水。需要说明的是，由于反硝化处理装置240中的污水流动方向相对于第一实施例而言完全相反，因此，本实施例提供的反硝化处理装置240内部厌氧滤层244和卵石层248也进行了相反的布置，即卵石层248在顶端与第二出水口242相对应，而厌氧滤层244则设置于卵石层248的下部。需要强调的是，通过改变反硝化处理装置240的进出水方式，实现了反硝化时间段的进一步延长，为污水的反硝化处理充分的进行提供了保证，同时也进一步地提高了总氮去除率。

请参照图4，本实施例还提供了一种渗滤系统20，其与第一实施例提供的渗滤系统10大致相同，不同之处，在于本实施例渗滤系统20中的渗滤装置200不同，具体的不同之处已在本实施例介绍渗滤装置200时进行了阐述，故不再赘述。

试验例

为了验证本发明实施例的有益效果，试验例选取第一实施例的渗滤系统进行试验测试，具体地，试验采用配置废水与实际生活污水混合发酵而成，初始氨氮为40mg/l左右，cod为350mg/l，系统水力负荷为0.5m/d，每天布水3次，每隔8h投配一次，一个水力负荷周期为8h，厌氧段布水0.5h，好氧段布水0.5h，落干7h；采用时间继电器控制止水阀和提升泵的工作，实现定时定量布水、出水。

进一步地，待渗滤系统稳定运行20天后，测量滤出的水质，其结果为：总氮(以n计)＝4.2mg/l，氨氮(以n计)＝1.42mg/l，总氮去除率为89.5％，氨氮去除率96.3％。因此，将此结果与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)中一级a标对比后发现，无论是总氮还是氨氮都原优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)中一级a标，表现出了优异的污水处理能力。

综上所述，本发明将渗滤装置的硝化处理装置和反硝化处理装置通过设置有阀门的连接管连通，实现了硝化处理装置和反硝化处理装置的间接连通，从而使得渗滤装置可以通过调节阀门延长污水在反硝化处理装置中的反硝化处理时间，进而提高总氮去除率；通过改变反硝化处理装置的进水方式，进一步的延长了反硝化处理时间；通过将挂膜生物炭层和橡胶层进行多层交替设置，加强了厌氧滤层的反硝化处理效果。因此，包括有上述渗滤装置的渗滤系统不但具有设计简单、制作方便、适应性强和便于推广应用的优点，而且总氮去除率非常高，具有很强的污水净化处理能力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。