一种处理微污染水的透水系统、复合透水砖及其制备方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种处理微污染水的透水系统、复合透水砖及其制备方法。

背景技术：

随着社会的不断发展，我国工业化和城镇化的迅速发展，人民生活水平日益提高，用水量也不断增加，近年来由于地下水的过度开采利用，地下水位急剧下降，各种地表水源逐渐成为人们用水的主要来源，但由于地表水极易受污染，水资源短缺，微污染水的净化问题迫在眉睫。

微污染水主要是指受到有机污染的水源水，一部分有机污染物是由生活性有机污染而来，主要污染指标为cod（化学需氧量）、氮、磷和高锰酸钾；另一部分来源于工业性有机污染，主要污染指标为人工合成的有机物，对于水质净化工艺要求高，对人体健康危害较大。

与此同时，为解决当今城市面临日益严重的生态、生活环境恶化、水资源短缺等问题，创建海绵城市也是有效方法之一。透水砖除了起到一般园林铺装的基本功能外，采用透水砖作为海绵城市建设的典型雨水促渗措施，还能够体现出其在保护和改善城市生态环境等方面体现出的巨大经济、生态和环保价值，将透水砖铺装在地面与常规硬化地面保水效益进行对比，结果显示，相同条件下透水砖地面比混凝土硬化地面下渗雨水里高出3-4倍，对于减轻地面径流效果明显。但是，当短时间内集中降雨时，雨水只能通过下水设施排入河流，排水设施的负担加重，且雨水夹杂着路面上的污染物，如cod、氮磷等易对水源造成二次污染，增大了水质净化处理的难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种处理微污染水的透水系统、复合透水砖及其制备方法，采用废弃物制备复合透水砖，节能环保，所提供的复合透水砖和透水系统吸附能力强，能够有效净化微污染水。

本发明提供了如下的技术方案：

一种复合透水砖，包括以下原料：粉煤灰、粉矸石、炉渣、干化污泥、复合固废材料和活性炭粉，各原料的质量比为粉煤灰：粉矸石：炉渣：干化污泥：复合固废材料：活性炭粉=40：15：20：10：10：5。

优选的，所述复合固废材料包括等质量份的废石、矿渣、花生壳、梧桐叶和秸秆。

一种复合透水砖的制备方法，包括以下步骤：

按40：15：20质量比称取粉煤灰、粉矸石和炉渣于搅拌容器中搅拌，获得母体材料；

按10：10：5质量比称取干化污泥、复合固废材料和活性炭粉，用蒸馏水和水解聚马来酸酐作为分散剂进行溶解和超声分散，获得功能填料；

将所述母体材料和所述功能填料混合，在搅拌容器中搅拌均匀，然后放入压力容器中成型，获得复合透水砖。

优选的，所述干化污泥的制备方法包括：

使用氯代十六烷基吡啶对铝污泥粉末进行改性；

将铝污泥粉末造粒得到颗粒状的铝污泥基质；

将铝污泥基质与粉煤灰以73：27的质量比混合均匀；

在1000~1020℃条件下煅烧获得干化污泥。

优选的，所述母体材料制备时的搅拌时间为30分钟，所述功能填料制备时的超声时间为40分钟，所述母体材料和功能填料的混合搅拌时间为30分钟。

优选的，所述复合透水砖成型时的压力为25mpa，成型后在105~110℃下干燥，在1080℃下烧结温度并保温30min。

一种处理微污染水的透水系统，包括透水处理机构、集水机构和排水机构；所述透水处理机构包括透水外壳和设于所述透水外壳内的复合透水砖，所述透水外壳下方连接所述集水机构的进口端，所述集水机构的出口端与所述排水机构相连。

优选的，所述透水处理机构还包括设于所述透水外壳上方的煤质活性炭层以及设于所述煤质活性炭层上方的初级过滤网。

优选的，所述集水机构包括与所述透水外壳底部相连的集水漏斗以及与所述集水漏斗相连的集水管；所述排水机构包括排水管，所述排水管末端设有排水口，所述集水管与所述排水管相连通。

优选的，所述透水外壳还连接有应急水管，所述应急水管与所述排水管相连通，所述应急水管上设有应急阀门。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的复合透水砖，采用了炉渣、干化污泥、复合固废材料等废弃物作为原材料，变废为宝，节约能源，降低成本；且各原料具有透水性和强吸附能力，能够对微污染水进行净化处理；

（2）本发明提供的复合透水砖的制备方法，采用搅拌、超声分散等物理技术手段，不需要添加任何二次污染化工原料，没有挥发性有机物产生，不会造成新的环境污染，环保性强；

（3）本发明提供的处理微污染水的透水系统，通过复合透水砖的物理吸附，使微污染水获得净化，经过集水机构和排水机构实现净化后地下水的回收利用，节能环保。

附图说明

图1是透水系统的外部结构示意图；

图2是透水系统的内部结构示意图；

图中标记为：1、透水处理机构；1-1、煤质活性炭层；1-2、应急水管；1-3、复合透水砖；1-4、透水外壳；1-5、应急阀门；1-6、初级过滤网；2、集水机构；2-1、集水漏斗；2-2、集水管；3、排水机构；3-1、排水管；3-2、排水口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。

实施例1

一种复合透水砖，包括以下原料：粉煤灰、粉矸石、炉渣、干化污泥、复合固废材料和活性炭粉，各原料的质量比为粉煤灰：粉矸石：炉渣：干化污泥：复合固废材料：活性炭粉=40：15：20：10：10：5。

其中复合固废材料包括等质量份的废石、矿渣、花生壳、梧桐叶和秸秆。花生壳、秸秆等原料的加入，能够大幅度增大材料比表面积，高效去除水体中的氮和磷。

一种复合透水砖的制备方法，包括以下步骤：

按等质量比称取废石、矿渣、花生壳、梧桐叶和秸秆，混合后获得复合固废材料；

使用氯代十六烷基吡啶对铝污泥粉末进行改性，将铝污泥粉末造粒得到颗粒状的铝污泥基质，然后将铝污泥基质与粉煤灰以73：27的质量比混合均匀；在1000~1020℃条件下煅烧获得干化污泥；

按40：15：20的质量比称取粉煤灰、粉矸石和炉渣，于搅拌容器中搅拌30分钟，获得母体材料；

按10：10：5的质量比称取干化污泥、复合固废材料和活性炭粉，用蒸馏水和水解聚马来酸酐作为分散剂进行溶解和超声分散40分钟，获得功能填料；

将所述母体材料和所述功能填料混合，在搅拌容器中搅拌30分钟，然后放入压力容器中成型，成型时的压力为25mpa，成型后在105~110℃下干燥，在1080℃下烧结温度并保温30min，获得复合透水砖。

复合透水砖制备原料中的粉煤灰、粉矸石、炉渣使其具有良好的透水能力；干化污泥和复合固废材料（秸秆、花生壳等）为废物利用，环保性强，其中干化污泥具有氮磷吸附作用，复合固废材料具有大的比表面积，吸附能力强，能高效去除水体中的磷氮，能够显著降低微污染水中的氮磷含量；活性炭粉能够进一步增强复合透水砖的吸附能力。

本实施例所制备的复合透水砖，透水系数为1.12×10^-2cm/s，抗折强度31.2mpa，总氮和总磷的最大去除率分别达到63.00%和75.00%。

实施例2

一种处理微污染水的透水系统，包括透水处理机构1、集水机构2和排水机构3；透水处理机构1包括透水外壳1-4和设于透水外壳1-4内的复合透水砖1-3，透水外壳1-4下方连接集水机构2的进口端，集水机构2的出口端与排水机构3相连。

透水处理机构1还包括设于透水外壳1-4上方的煤质活性炭层1-1以及设于煤质活性炭层1-1上方的初级过滤网1-6，初级过滤网1-6通过粘结的方式固定在煤质活性炭层1-1表面；初级过滤网1-6用于滤除体积较大的杂质，煤质活性炭层1-1填充着大量煤质活性炭，在常温下（28℃）去除cod与浊度的效率很高，能够降低微污染水中cod与浊度含量。

集水机构2包括与透水外壳1-4底部相连的集水漏斗2-1以及与集水漏斗2-1相连的集水管2-2，集水管2-2内设有填充磁粉与絮凝剂的处理包，进行磁加载沉淀水处理，主要去除污染水中的微小杂物和有色污染物；排水机构3包括排水管3-1，排水管3-1末端设有排水口3-2，集水管2-2与排水管3-1相连通，便于处理后水的收集和循环利用。

透水外壳1-4为传统的透水砖材料，还连接有应急水管1-2，应急水管1-2与排水管3-1相连通，应急水管1-2上设有应急阀门1-5，在雨量过大时，应急阀门1-5开启，微污染水经过复合透水砖1-3处理后，通过应急水管1-2直接进入排水管3-1，防止雨水聚集难以排出。

使用时，冲刷过地面的微污染雨水首先经初级过滤网1-6过滤，将雨水中泥沙、塑料袋等体积较大的杂质去除，随后进入煤质活性炭层1-1，有效降低微污染水中cod与浊度含量，实现微污染水的初步净化，使用一段时间后，煤质活性炭饱和，可人工更换煤质活性炭，操作简单，大大降低净化处理成本；经煤质活性炭层1-1净化处理后的微污染水通过透水外壳1-4继续下渗，进入复合透水砖1-3进行第二次净化处理，再由集水漏斗2-1将雨水收集，经过集水管2-2进入排水管3-1；当降雨量过大时，为避免地面积水，可打开应急阀门1-5，使雨水通过应急水管1-2直接进入排水管3-1中，人工调控，避免路面积水，从排水口3-2排出的水再进行一些简单处理后即可实现水资源回收利用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。