专利名称：：一种强化去除污水氮素的人工土快滤系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种去除污水氮素的人工土快滤系统，属于环境工程
技术领域：
。
背景技术：
：随着水环境中富营养化现象日趋严重，如何提高脱氮除磷效率已成为研究的热点。污水中氮的去除主要是靠硝化细菌的硝化作用和反硝化细菌的反硝化作用，其过程比较复杂，对环境的条件要求也比较高，硝化作用与反硝化作用必须合理搭配才能共同有效地完成氮的去除。现有污水处理工艺如两段式曝气生物滤池，传统SBR工艺增加一次曝气，采用连续流间歇曝气运行方式等，生成好氧--一缺氧交替环境，皆可强化除氮的效果，但这些处理工艺由于具有基建投资大、操作复杂、处理能耗和成本高等问题。人工土快速渗滤(ASRI)系统是土地处理的一种，具有良好的处理效果，且ASRI系统不受气候的限制可全年运转、投资低、能耗低、管理方便。ASRI系统工艺流程是将污水从进水井泵入调节池一--升流水解池--一沉淀池——人工土滤池一一出水(见图6)。普通ASRI系统的滤池渗滤介质从上至下比较均一，由于淹水作用，滤池中、上部基本处于缺氧环境，污水纵向渗滤过程中好氧作用不明显，因而硝化作用和对总氮的去除率较低，滤池只能通过滤池淹灌、停灌交替过程实现部分的硝化和反硝化脱氮功能。
发明内容本发明的目的是提供一种强化去除污水氮素的人工土快滤系统。为了达到本发明的目的所采取的技术方案包括沉淀池，与沉淀池相联接的人工土滤池，其特征在于，在人工土滤池中间加铺有一层或多层通气层。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，所述的通气层为水平式或倾斜式或烟囱式，或水平式、倾斜式和烟囱式的组合。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，通气层的材料为大粒径硬质材料，包括下列材料中的一种或几种卵石、陶粒、珍珠岩、煤块、钢渣。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，烟囱式为单烟囱式或多个烟囱式。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，倾斜式和烟囱式通气层的倾斜坡度为030%。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，所用大粒径硬质材料分三个粒径级配小O.51.5cm，中34cm，大68cm;铺设时，从上到下由小到大，按体积比1:35:1013。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，通气层厚度范围为10cm30cm，通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:24。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，单层通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:2.54，双层通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:23。上述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统中，通气层的边缘处与大气环境相通。在介质均一的人工土滤池中间加铺通气层，创造一个与通气口一体的自然的通气结构，改善人工土介质通气状况，增加滤池内部氧气含量，在污水纵向渗滤过程中该通气层与上下层人工土滤料构成生成好氧——缺氧交替环境，以强化污水中氮素的去除效果，提高人工土快滤系统对总氮的去除率。本发明在原人工土滤料组成不变的基础上，处理系统对化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、悬浮物(SS)的处理效果基本达到二级生化处理水平，通过改变人工土滤料层的结构，即加铺不同形式通气层，造成周期性的好氧、缺氧环境，在曝气阶段完成有机物和氨氮的氧化，在停曝阶段进行反硝化实现脱氮，可以更好地去除污水中总氮。本发明对于提高人工土快滤系统脱氮能力和整体功能以及减少面源污染具有重要作用和现实意义。图1为现有技术中的人工土滤池的结构示意图2为本发明的通气层为单层水平式时的人工土滤池结构示意图3为本发明的通气层为双层水平式时的人工土滤池结构示意图4为本发明的通气层为单层倾斜式时的人工土滤池结构示意图5为本发明的通气层为烟囱式时的人工土滤池结构示意图6为人工土快滤系统的结构简图。具体实施例方式如图1图5所示，强化除氮的人工土快滤系统结构中包括滤池上部的进水污水层、人工土滤料、通气层、汇水层。图中l为污水层，2为人工土滤料，3为汇水层，参照图25，4为水平式通气层，5为倾斜式通气层，6为烟囱式通气层，通气层的边缘处与大气环境相通。如图6所示7为污水进水井，8为泵房和调节池，9为升流水解池，IO为沉淀池，ll为人工土滤池，12为出水计量堰。实施例一、包含水平式通气层结构的人工土快滤系统具体的处理过程如下以粗砂、草炭、耕层土按一定体积配比成人工土。通气层材料采用卵石，分三个粒径级配小O.51.5cm，中34cm，大68cm;铺设时，从上到下由小到大，每层铺至厚度为1520cm。实施例中的卵石也可以用陶粒、珍珠岩、煤块、钢渣等材料中的一种或几种替代，也可以是卵石和它们的组合。每层通气层厚度范围为10cm30cm，单层通气的人工土快滤系统，通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:2.54;双层通气的人工土快滤系统，通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:23。人工土和水平式卵石通气层的位置如图2和图3所示滤池最底部为汇水卵石层，中部为通气卵石层，将通气层设置为水平式单层和双层通气层，即在人工土柱纵向上分别形成厌氧/好氧/厌氧环境，厌氧/好氧/厌氧/好氧/厌氧环境。人工土快滤系统配水由液位自动控制器控制水泵自动完成，液位自动控制器通过探头感应水位水位高时控制电路导通、水位低时控制电路断开，通过控制电路的通断，控制水泵的关开。水泵选用污水泵，因其可允许所输送流体中含有少量固体，可满足输送污水的需求。以城市生活污水为基本供试污水源，适当调配污水中C0D浓度为200300mg/L，SS为IOOmg/L左右，总氮(TN)浓度为8090mg/L。包含水平式单、双层通气层结构的人工土快滤系统的除氮效果如表l所示，表明该结构对氨氮去除效果非常好，去除率均在99%以上，单层和双层通气结构对总氮的平均去除率分别为43.1%和56.5%。表i水平式通气层人工土快滤池进出水中氮含量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2h进水DL2h出水DL6h进水SL6h出水SL6h进水DL6h出水DL8h进水SL8h出水SL8h进水DL8h出水DL16.80.02317.90.05817.9-0.02219.7-0.01721.90.00299.999.710010010082.745.886.959.187.132.482.459.383.338.1■44.532.062.828.054.3注1、SL、DL分别代表铺有水平单层、双层卵石通气层的人工土滤池;2、表中的"h"代表小时。实施例二、包含倾斜式通气层结构的人工土快滤系统具体的处理过程与实施例一基本相同。通气层铺设方式与实施例一不同，通气层为倾斜式，倾斜坡度为030%，通气层位置与结构如图4所示。包含倾斜式通气层结构的人工土快滤系统的除氮效果如表2所示，表明该结构对氨氮去除率达到97%以上，对总氮的平均去除率可达65.1%。表2倾斜式人工土快滤池进出水中氮含量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例三、包含烟囱式通气层结构的人工土快滤系统具体的处理过程与实施例一基本相同。通气层铺设方式与实施例一不同，通气层为烟囱式，通气层位置与结构如图5所示。包含倾斜式通气层结构的人工土快滤系统的除氮效果如表3所示，表明该结构对氨氮去除率达到98%以上，对总氮的平均去除率可达70.6%。表3烟囱式人工土快滤池进出水中氮含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>将普通人工土处理系统处理效果与上述三个实施例比较除氮效果的比较结果如表4所示，加铺通气层后，人工土污水处理系统的脱氮能力的确得到了提高。在基本一致的进水总氮含量下，加铺卵石通气层的人工土快滤系统的总氮去除率，都明显高于未铺卵石通气层的人工土处理系统。表4人工土快滤处理系统总氮去除效果比较<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>出水36.8进水88.2倾斜式通气层65.1出水31.38进水88.2烟囱式通气层70.6__^__25.93___注表中数据均为多次数据平均值按日处理污水500m3的规模建污水处理池，滤料及通气材料粗砂、草炭、卵石等分别按目前市场价50、400、100元/m3进行计算。由于加设通气层能提高滤池的渗滤速度，滤池面积可相应减小，因而减少了基建投资成本；而加设无动力通气层，无需增加处理过程中的耗能，操作工序未改变，故处理成本不变。表5本发明的投资和处理费用与原人工土系统的经济效益比较项目渗滤速度Kt(cm/min)滤池占地面积(m2)基建投资(万元)投资指标(元/d-m3)处理成本(元'd/m3)原人工土0.332627,51.99.619920.415单层通气层0.462450.9492.518500.415双层通气层0,468445.1695.419080.415倾斜式通气层0.475438.6093.618720.415烟囱式通气层0.479434.9391.818360.415最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。权利要求1、一种强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，在人工土滤池中间加铺有一层或多层通气层。2、根据权利要求l所述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，所述的通气层为水平式或倾斜式或烟囱式，或水平式、倾斜式和烟囱式的组合。3、根据权利要求l所述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，通气层的材料为大粒径硬质材料，包括下列材料中的一种或几种卵石、陶粒、珍珠岩、煤块、钢渣。4、根据权利要求2或3所述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，烟囱式为单烟囱式或多个烟囱式。5、根据权利要求2或3所述的去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，倾斜式和烟囱式通气层的倾斜坡度为030%。6、根据权利要求3所述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，所用大粒径硬质材料分三个粒径级配小O.51.5cm，中34cm，大68cm;铺设时，从上到下由小到大，按体积比1:35:1013。7、根据权利要求1或2或3所述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，通气层厚度为10cm30cm，通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:24。8、根据权利要求l所述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，单层通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:2.54，双层通气层厚度与人工土滤料厚度比例为l:23。9、根据权利要求l所述的强化去除污水氮素的人工土快滤系统，其特征在于，通气层的边缘处与大气环境相通。全文摘要本发明涉及一种强化去除污水氮素的人工土快滤系统，属于环境工程
技术领域：
。所采取的技术方案主要包括人工土快滤池，在滤池中间加铺一层或多层通气层。所述的通气层为水平式或倾斜式或烟囱式，或水平式、倾斜式和烟囱式的组合。本发明在原人工土滤料组成不变的基础上，处理系统对化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、悬浮物(SS)的处理效果基本达到二级生化处理水平，通过改变人工土滤料层的结构，即加铺不同形式通气层，造成周期性的好氧、缺氧环境，在好氧环境完成有机物和氨氮的氧化，在缺氧环境进行反硝化实现脱氮，可以更好地去除污水中总氮。本发明对于提高人工土快滤系统脱氮能力和整体功能以及减少面源污染将有重要的现实意义。文档编号C02F3/02GK101172697SQ200710176818公开日2008年5月7日申请日期2007年11月5日优先权日2007年11月5日发明者南张,李国学,灿汤,沈玉君申请人:中国农业大学