专利名称：准好氧生物反应床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种污水处理装置，具体涉及一种用于处理填埋场渗滤液的准好氧生物反应床；该反应床利用了矿化垃圾处理填埋场渗滤液技术。
背景技术：
城市每天会产生大量生活垃圾，这些垃圾的出路主要是送至填埋场进行卫生填埋。卫生填埋是垃圾土地填埋处理的一种，是从传统的垃圾堆放和填地处理发展起来的一项最终处理技术。
在垃圾进入填埋场后，由于自身的好氧或厌氧发酵、降水的淋溶、冲刷以及地表水、地下水的浸泡，而产生了大量的渗沥液，这部分渗沥液被称为垃圾渗滤液。渗滤液的外观呈深褐色乃至黑色，色度深且有恶臭，并具有以下的特征(1)有机污染物种类繁多，总量大；(2)氨氮含量较高；(3)磷含量偏低，营养元素比例失调；(4)溶解性固体含量较高；(5)色度较高；(6)其水质变化较大，渗滤液的水质取决于填埋场的构造方式、垃圾的种类、质量、数量以及填埋时间等。由于以上渗滤液特殊的水量水质特点，渗滤液处理一直是垃圾卫生填埋的一个棘手的难以解决的问题。
通常对垃圾渗滤液的处理方法主要有四大类一、生物处理；生物处理原理是利用微生物氧化分解有机物质并将其转化为无机物质。水的生物化学处理就是在特定的条件下，使微生物大量繁殖，降解渗滤液中的有机物，以达到净化渗滤液的目的。由于渗滤液是一种以有机污染物为主的废水，因此，生物处理是垃圾渗滤液的主要处理方式。生物处理包括好氧处理、厌氧处理及两者的结合。
二、物理处理；物化处理法常采用混凝沉淀、吸附、过滤、膜分离、氨氮吹脱等方法去除水中的SS、色度、NH3-N、重金属离子等，特别是对一些生物难降解的CODCr具有较高的去除效果。但是这些方法大多都因为运行成本高、运行管理具有难度、或处理能力小，需要消耗能量等缺点，而不适于大水量的垃圾渗滤液的处理。
三、化学处理；化学法是根据渗滤液污染物的化学性质，加入特定的化学药剂，通过化学反应调节废水的pH值等特性，将有毒有害的污染物从水中分离出来，或者转化成无毒害或低毒害的物质，有利于进一步处理、处置。它包括有中和法、光氧化法、化学沉淀法、电化学法等。
四、土地处理；土壤净化渗滤液是在物理、化学和生物的协同作用下完成的，其中，尤以生物作用为主。这主要依赖于土壤的三相多孔结构，以及其中生存的数量庞大、种类繁多的微生物体系。土壤是由无机物、有机质与微生物系统组成的团粒结构，通过过滤、吸附、离子交换和和化学沉淀等作用对废水中的污染物进行综合处理。土地处理在实践中被证明是一种经济有效，既可取代三级处理、又能取代二级处理的技术。人们开发出了地表漫流系统(OF)、快速渗滤系统(RI)、慢速渗滤系统(SR)、地下渗滤土地系统(HG)和人工土层快速渗滤系统(ARI)等多种土地处理系统。
近年来，人们在土地处理的基础上进行了近一步研究，开发出了新型的以矿化垃圾来处理垃圾渗滤液的技术。国家专利局于2003年9月3日公告了一份专利号为00127298.5，名称为《一种垃圾填埋场渗滤水的净化处理方法》的发明专利，该技术方案公开的处理步骤是首先将矿化垃圾筛选、剔除其中颗粒较大的石子、碎玻璃、未降解的橡胶、塑料、木棍后装入底部填有碎石的生物反应床内；然后将收集在水箱内的垃圾渗滤液用泵抽提到生物反应床顶端的布水器，利用泵的水压力将渗沥水均匀喷洒在矿化垃圾上。该方案开创性地提出了一种以矿化垃圾来处理垃圾渗滤液、以废(垃圾)治废(废水)的渗滤液处理工艺。
矿化垃圾在形成过程中经历了好氧、兼氧和厌氧的变化过程，其各种物质间不断发生着各种生物化学等相互作用，其中尤以多阶段降解性生物反应过程为主，同时，经过渗滤液的长期产生和洗沥，这使得它逐渐成为一个微生物数量种类繁多(尤以多阶段降解性微生物为主)、水力渗透性能优良、多相多孔的生物活体，它同土壤一样属于三相多孔自然净化体系，因此，矿化垃圾对渗滤液的净化机理与土壤处理有类似之处。矿化垃圾处理渗滤液的工艺所需设备简单，投资费用小、运行成本低，并且还具有管理操作方便、吸附效果好、净化出水质稳定等等优点。因此，这种以矿化垃圾处理渗滤液，以废治废的处理技术的发展前景广阔。
在矿化垃圾处理填埋场渗滤液技术中，最重要的设备就是矿化垃圾的生物反应床，因此，设计出合理的生物反应床是开发利用矿化垃圾处理填埋场渗滤液技术的首要任务。
发明内容
本实用新型目的是提供一种准好氧生物反应床，该反应床结构合理、占地面积小，投资低，以填补现有矿化垃圾处理填埋场渗滤液技术中反应床结构设计的空白。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种准好氧生物反应床，包括一由四周墙体和防渗底面构成的敞口床体，在该床体内从下至上依次铺设有碎石集水层、网砂布层二、生物填料层二、碎石分隔层、网砂布层一和生物填料层一；所述床体敞口的上方和床体的防渗底面上分别设置有布水装置和集排水装置，并且，该反应床内还设置有通气管，上述碎石集水层和碎石分隔层均通过通气管与外界相通。
上述技术方案的有关内容和变化解释如下1、上述技术方案中，所述反应床内通气管的设置方案为在墙体的根部间隔分布有横向通气管，该通气管一头连接碎石集水层，一头与外界相通；所述生物填料层一与墙体相接触处间隔分布有竖向通气管，该通气管一头连接碎石分隔层，一头与外界相通；其中，所述“横向、竖向”参见附图1，附图1的上下方向为竖向，其左右方向为横向。
2、上述技术方案中，所述布水装置为间隔排列的给水管组，该给水管组通过支架平行间隔设置在床体敞口的上方，每根给水管的管体上间隔开设有喷淋孔。
3、上述技术方案中，所述集排水装置由集水管与床体的防渗底面配合构成，所述床体防渗底面上设置有斜坡，在斜坡的低端铺置有管体上带集水孔的集水管，该集水管位于碎石集水层中，且集水管[13]向出水口方向倾斜；所述斜坡和倾斜的坡度大于2％。其中，集排水装置结构的最佳方案是将防渗底面的横截面设计成V字型，在其V字型的谷底处铺设一集水管。但当床体底面面积较大时，为加快集排水速度，有另一方案可选择将防渗底面的横截面设计成锯齿型，在锯齿型的每一谷底内铺设一集水管。
4、上述技术方案中，所述防渗底面为铺设了高密度聚乙烯膜的地面。
5、上述技术方案中，所述生物填料层一和生物填料层二可为各种多相多孔的生物活体，最佳为矿化垃圾，其厚度应小于或大于1000mm。
6、上述技术方案中，为减少死角和造成流体短路的可能，所述墙体的横截面为梯形，上窄下宽，并且，为了节省材料以废物再利用的原则，所述墙体中部为垃圾，外壁为水泥墙面，内壁为塑料薄膜墙面。
7、上述技术方案中，所述集水管下方设置有集水管基础，以增强集水管的固定牢度。
8、上述技术方案中，所述碎石集水层从下至上石块的粒度由粗到细，总厚度为300mm以上。
本实用新型工作原理是本实用新型为节省占地面积、减少投资设计，特别采用了上下双层结构，通过生物填料层一和生物填料层二二次处理垃圾渗滤液；生物填料层一和生物填料层二之间以碎石分隔层分隔开，并在床体底部铺设碎石集水层。碎石集水层的作用主要有两方面一是在反应床底部起承托生物层的作用，使生物层架空，便于滤出水顺畅排出，以利于渗滤过程的持续进行；二是通过滤液的排出使空气由通气管的进入，促进生物介质层内的气体交换。本实用新型中床体生物填料层厚度的确定，生物填料层的厚度与反应床处理效果、水力负荷及投资成本均直接相关，厚度越小，水力负荷越高，投资成本越低，但出水水质下降；当生物填料层为矿化垃圾层时，由测试结果得知，填埋场渗滤液通过1000mm厚的垃圾床层时，不同高度出水COD去除率随床层厚度的增加表现出的变化规律为起始增长速率较大，随后逐渐趋于一定值。由层间平均去除率看，反应床对渗滤液COD的去除主要集中在表层200mm之内，该层对COD的去除率约达床层总体去除率的50％。其后其层间去除率迅速下降，当床层达1000mm后，反应床深度的增加对COD去除率的提高作用已不明显。根据反应床的这一特点，结合具体处理水质目标，并综合考虑基建投资因素，故将床体垃圾层厚度选择在1000mm之内。
本实用新型通过通气管将碎石分隔层、碎石集水层与外界相接通，在正常工作时，给水管中喷洒出渗滤液，这些渗滤液在反应床内从上向下渗透，直至集水管将收集到的滤出水排出，整个过程中，渗滤液的流走会造成反应床内呈负压状态，此时，通气管即会自动向反应床内补充氧气，以此形成反应床内的大量空气水分的不断流通，达到准好氧状态，其工作机理同准好氧填埋场的工作机理相似，因此，本实用新型带有准好氧反应的优点。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、由于本实用新型的碎石分隔层、碎石集水层通过通气管与外界相通，实现了准好氧，提高了处理效率。
2、由于本实用新型特殊的结构，特别是其上、下双层结构，使占地面积减小、总的建设投资费用、运营费用及处理成本都降低。
3、由于本实用新型给水装置和集排水装置的设计，操作简单易行，便于实现自动化。
附图1为本实用新型结构剖面图；附图2为本实用新型的通气管的分布示意图，该图为本实用新型的俯视状态；附图3为本实用新型集水管的示意图；附图4为本实用新型给水管的示意图。
以上附图中1、墙体；2、防渗底面；3、碎石集水层；4、网砂布层二；5、生物填料层二；6、碎石分隔层；7、网砂布层一；8、生物填料层一；9、横向通气管；10、竖向通气管；11、给水管；12、喷淋孔；13、集水管；14、集水孔；15、高密度聚乙烯膜；16、地面；17、集水管基础。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例参见附图1～附图4所示，一种准好氧生物反应床，该反应床包括一由四面墙体1和防渗底面2构成的方形敞口床体，在该床体内从下至上依次铺设有碎石集水层3、网砂布层二4、生物填料层二5、碎石分隔层6、网砂布层一7和生物填料层一8；所述床体敞口的上方和床体的防渗底面2上分别设置有布水装置和集排水装置，并且，在墙体1的根部每间隔1m嵌设一横向通气管9，该通气管一头连接碎石集水层3，一头与外界相通；在矿化垃圾层一8与墙体1相接触处每间隔1m嵌设一竖向通气管10，该通气管一头连接碎石分隔层6，一头与外界相通。所述布水装置为间隔排列的给水管组，该给水管组通过支架平行间隔设置在床体敞口的上方，每根给水管11的管体上间隔开设有喷淋孔12；集排水装置由集水管13与床体的防渗底面2配合构成，且集水管13向出水口方向倾斜；倾斜的坡度大于2％；防渗底面2横截面为V字型，在其V字型的谷底铺设一集水管13，该集水管13位于碎石集水层3中，其管体上间隔开设有集水孔14，其管口穿过墙体1通向床体外，并且，构成V字型防渗底面2的两斜坡的坡度都应大于2％；墙体1的横截面为梯形，上窄下宽，其中部为垃圾，外壁为水泥墙面，内壁为塑料薄膜墙面；并在集水管13下方设置有集水管基础17。
上述防渗底面2为铺设了0.5mm高密度聚乙烯膜15的地面16；生物填料层一8和生物填料层二5均为矿化垃圾层，其厚度小于或等于1000mm，并均采用矿化垃圾的细料；碎石集水层的物料采用粒径10～20mm的破碎石块，铺设时较大石块放置在底层，上层以小石块为主，总厚度为300mm以上；碎石分隔层为100mm；网砂布层一和网砂布层二采用孔径为5mm的网砂布。
权利要求1.一种准好氧生物反应床，其特征在于该反应床包括一由四周墙体[1]和防渗底面[2]构成的敞口床体，在该床体内从下至上依次铺设有碎石集水层[3]、网砂布层二[4]、生物填料层二[5]、碎石分隔层[6]、网砂布层一[7]和生物填料层一[8]；所述床体敞口的上方和床体的防渗底面[2]上分别设置有布水装置和集排水装置，并且，该反应床内还设置有通气管，上述碎石集水层[3]和碎石分隔层[6]均通过通气管与外界相通。
2.根据权利要求1所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述墙体[1]的根部间隔分布有横向通气管[9]，该通气管一头连接碎石集水层[3]，一头与外界相通；所述生物填料层一[8]与墙体[1]相接触处间隔分布有竖向通气管[10]，该通气管一头连接碎石分隔层[6]，一头与外界相通。
3.根据权利要求1所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述布水装置为间隔排列的给水管组，该给水管组通过支架平行间隔设置在床体敞口的上方，每根给水管[11]的管体上间隔开设有喷淋孔[12]。
4.根据权利要求1所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述集排水装置由集水管[13]与床体的防渗底面[2]配合构成，所述床体防渗底面[2]上设置有斜坡，在斜坡的低端铺置有管体上带集水孔[14]的集水管[13]，该集水管[13]位于碎石集水层[3]中，其管口穿过墙体[1]通向床体外，且集水管[13]向出水口方向倾斜；所述斜坡和倾斜的坡度大于2％。
5.根据权利要求4所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述防渗底面[2]的横截面为V字型，在其V字型的谷底处铺设一集水管[13]。
6.根据权利要求4所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述防渗底面[2]的横截面为锯齿型，在其锯齿型的每一谷底处铺设一集水管[13]。
7.根据权利要求1所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述防渗底面[2]为铺设了高密度聚乙烯膜[15]的地面[16]。
8.根据权利要求1所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述生物填料层一[8]和生物填料层二[5]均为矿化垃圾层，其厚度小于或等于1000mm。
9.根据权利要求1所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述墙体[1]的横截面为梯形，上窄下宽，其中部为垃圾，外壁为水泥墙面，内壁为塑料薄膜墙面。
10.根据权利要求1所述的准好氧生物反应床，其特征在于所述集水管[13]下方设置有集水管基础[17]。
专利摘要一种准好氧生物反应床，其特征在于该反应床包括一由四周墙体1和防渗底面2构成的敞口床体，在该床体内从下至上依次铺设有碎石集水层3、网砂布层二4、生物填料层二5、碎石分隔层6、网砂布层一7和生物填料层一8；所述床体敞口的上方和床体的防渗底面2上分别设置有布水装置和集排水装置，并且，该反应床内还设置有通气管，上述碎石集水层3和碎石分隔层6均通过通气管与外界相通。该反应床结构合理、占地面积小，投资低，填补了现有矿化垃圾处理填埋场渗滤液技术中反应床结构设计的空白。
文档编号C02F3/02GK2741969SQ200420080629
公开日2005年11月23日 申请日期2004年10月26日 优先权日2004年10月26日
发明者边炳鑫, 赵由才, 艾淑艳 申请人:苏州科技学院