一種微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷預處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應用于微污染水處理人工濕地的強化脫氮除磷預處理方法和裝置，該方法適用于微污染湖（河）水、污水處理廠尾水等的深度處理，該裝置從上到下分別為植物浮床層，微生物床填料，填充粒層和承托層，另外還有反沖洗設備。本實用新型裝置充分利用了裝置內空間，植物-微生物可攔截、吸附、吸收富集、分解部分污染物；沸石-鋼渣-石灰石填料的組合能有效去除水中的氮、磷等污染物，以確保后續人工濕地的出水水質指標均能達到相關高品質水使用標準；設置反沖洗流程，有助于提高凈化效率，延長裝置使用壽命。
【專利說明】一種微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷預處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及環境工程污水處理領域，特別涉及一種微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理方法及裝置，適用于處理微污染水:污水處理廠尾水、微污染湖(河)水
坐寸O
【背景技術】
[0002]隨著我國工業化和城鎮化的迅速發展，人們在生產、生活過程中排放出來的污染物對水環境的污染已經愈演愈烈，水中的污染物不斷增多，這些污染物在水中分布廣泛、濃度低、難降解、作用持久，導致水體富營養化，水華現象時有發生。根據最小因子定律:低于某種生物需要的最少量的任何特定因子，是決定該種生物生存和分布的根本因素。而氮、磷正是水中生物所需最少量的物質，因此水中的氮、磷量決定著水體富營養化的程度，也是水環境惡化最舉足輕重的因素。污水深度處理的目的:一是去除懸浮和有機物質、脫色除臭，使出水進一步澄清和穩定；二是脫氮除磷、消毒、殺菌，消除能夠導致水體富營養化的因素和有毒有害物質；三是去除某些無機成分，滿足回用的具體要求。由于微污染水體中氮、磷含量較低，而常規處理工藝脫氮除磷存在著相互制約的因素，同步脫氮除磷效率不高，且對于低含量的氮、磷去除效率更低，而對于人工濕地深度處理工藝而言，微污染水脫氮除磷更為不易，尤其是脫氮，因此為降低人工濕地投資，提高人工濕地處理效率及使用壽命，使得出水氮、磷指標等能完全達到相關高品質水使用標準，需要在人工濕地前設置高效脫氮除磷的預處理裝置。當前用于深度處理的人工濕地預處理裝置脫氮除磷效率均很低，而加藥的方式對氮的去除率低，且運行費用高，產生的化學污泥容易造成二次污染。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于針對用于深度處理的人工濕地預處理裝置脫氮除磷效率低的不足，提供一種應用于微污染水處理人工濕地的強化脫氮除磷預處理方法及裝置。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置，設置在處理池中，包括池壁，在所述的池壁內從上到下依次設置的植物浮床層、微生物床填料層、高吸附性、高離子含量的填料層、承托層；
[0005]所述的植物浮床層上種植水生植物；所述的微生物床填料層中附著生物膜；所述的高吸附性、高反應活性離子含量的填料層由所述的承托層支撐；所述的承托層為穿孔濾板；
[0006]在所述的池壁還設置有將池壁內的水排走的虹吸排水設備。
[0007]進一步的，上述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置中:所述的水生植物包括風車草、美人蕉、香蒲、水蔥等。
[0008]進一步的，上述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置中:所述的高吸附性、高反應活性離子含量的填料層中填充有沸石、鋼渣和石灰石顆粒。
[0009]進一步的，上述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置中:在所述的高吸附性、高離子含量的填料層從上到依次是沸石填充層、鋼渣填充層和石灰石填充層。
[0010]進一步的，上述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置中:沸石的粒徑范圍為16?32mm ;鋼渣的粒徑范圍為16?32mm ;石灰石的粒徑范圍為32?50mm。
[0011]進一步的，上述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置中:所述的沸石、鋼渣、石灰石體積比為1:1:1。
[0012]進一步的，上述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置中:所述的池壁內還設有反沖洗排渠。
[0013]利用本方法設計的預處理裝置運行效果穩定，方便操作，利用沸石-鋼渣-石灰石填料對氨氮的吸附、離子交換、絡合配位、增溶作用，對磷的沉淀-化學吸附-物理吸附作用，產生強化脫氮除磷的效果，且上層的植物浮床-微生物床系統也能去除部分污染物，使得后續人工濕地的處理負荷降低，從而提高其凈化效率，使系統出水能達到相關高品質水使用標準
[0014]下面結合具體實施例對本實用新型作較為詳細的描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例1處理池底部平面布置示意圖。
[0016]圖2為本實用新型實施例1承托層平面布置示意圖。
[0017]圖3為本實用新型實施例1填料層平面布置示意圖。
[0018]圖4為本實用新型實施例1植物浮床層平面布置示意圖。
[0019]圖5為圖4中Al-Al剖面結構示意圖。
[0020]圖6為圖4中A2-A2剖面結構示意圖。
[0021]圖7為圖4中B-B剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1，為實現強化脫氮除磷降低污染負荷的目的，本實施例采用了以下技術措施:
[0023]在一個處理池中，利用墻壁圍成一塊長方形的處理區，如圖1所示，外圍的墻壁稱為池壁1，在池壁I內被分隔成2組6格，每格內為一個相對獨立的處理區，可交替運行，每格由上而下分別為植物浮床層2、微生物床填料層3、高吸附性、高反應活性離子含量的填料層4，穿孔濾板承托層5如圖5或者圖6所示。高吸附性、高離子含量的填料層4又可以分為沸石填料層、鋼渣填料層、石灰石填料層三層。
[0024]水流自上而下逐級凈化，通過植物浮床上的水生植物直接攔截、吸附、吸收富集部分污染物。通過水生植物根系為微生物床上生物膜提供微富氧環境，使得生物膜自然形成了好氧-缺氧-厭氧的層級關系，因此同時也能夠去除污水中小部分氮，并且通過生物膜-微生物床填料層的吸附、攔截等作用也能去除少部分磷，同時也能去除部分有機物。
[0025]污水通過沸石-鋼渣-石灰石這幾種具有高吸附性、高反應活性離子含量的填料可去除大部分氨氮和磷，使得出水的氮、磷含量降低，利于后續人工濕地處理效率的提高，從而保證系統的出水水質。穿孔濾板承托5下的出水通過濾板集水系統的收集后自流進入人工濕地系統進行深度處理。由于填料有過濾作用，因此在一定的周期內必須進行適度反沖洗，以延長其使用壽命，保證系統處理效率，因此，在每個小格中設置虹吸排水設備6，排水設備采用真空泵創造虹吸條件，將格子中的水排出后，由于格子內的水位將較其它處理格中的水位要低，這樣，被處理過的凈化水又從本格承托層5上的孔往上回流，對高吸附性、高反應活性離子含量的填料層4進行反沖洗，稱為虹吸反沖洗系統。虹吸反沖洗系統能夠利用其它格的凈化水對本格進行水力反沖，在一定程度上節約了水資源，且節約了動能，反沖洗水還可進入后續濕地處理，不會帶來二次污染。
[0026]本實施例的特點在于水面上安置植物浮床層，浮床采用特制彩鋼板復合板材料，模塊化單體設計，單元浮塊可拼接，每個單元浮塊的規格為500mmX500mmX45mm,每個單元浮塊中間包含I個種植筐，周邊有連接扣8個，種植筐規格250mmX 250mmX 250mm，其內充填一定量砂石基質，種植筐上邊緣卡置于浮塊中間，方便拆卸，筐內種植風車草、美人蕉、香蒲、水蔥等去污能力強的挺水植物，浮塊下方周邊設置框架，框架下方懸掛微生物床填料，作為生物載體，便于生物膜的形成，從而降解一定量的污染物。由于每格內需留出反沖洗排渠的通道，因此每格內植物浮床拼裝成兩大部，沿反沖洗排水槽兩側用連接套環分別固定于豎立的槽鋼上，反沖洗時可隨水位上下移動。
[0027]每個小格內充填了具有高吸附性、高反應活性離子含量的填料，格內自上而下分別充填沸石填料、鋼渣填料、石灰石填料。沸石具有強吸附性，且所含陽離子易于被其它陽離子交換，可以去除水中的部分有機物污染物、重金屬離子等，尤其可去除水中氨氮，本實施例中選用沸石的粒徑范圍為16?32_ ;鋼渣因其具有強吸附性且富含高反應活性離子對水中的有機污染物、重金屬離子，尤其對氮、磷均有特定的去除作用，本實施例中選用鋼渣的粒徑范圍為16?32_ ;石灰石富含大量鈣元素，其離解的鈣離子可和水中磷反應形成難溶含磷固溶體，在化學反應和強吸附作用下達到降磷目的，本實施例中選用石灰石的粒徑范圍為32?50mm。沸石、鋼渣、石灰石此三種填料充填的體積比例為1: 1: 1，也可根據進水水質及出水要求適當調整充填比例。
[0028]本實施例中采用穿孔濾板作為承托層，穿孔濾板為預制鋼筋混凝土板，拼裝完成后在濾板上鋪設一層尼龍網，預制穿孔濾板的規格為IOOOmmX IOOOmmX 100mm,濾板上開Φ30的濾孔，濾孔中心間距為70mm。
[0029]本實施例采用采用虹吸的反沖洗方式，每格內設置一條反沖洗排水槽，槽中設置一套虹吸排水設備，反沖洗時啟動真空設備，本格停止進水，其它格繼續進水，而其它格內清水則會由下而上后通過本格填料層，沖洗出填料層中截留的污染物，反沖洗水經反沖洗排水槽匯集，由反沖洗虹吸管吸出排走完成反沖洗過程。反沖水可在收集后自流排入后續濕地中進行處理。
[0030]本實施例所采用的方法主要有如下步驟:
[0031]第一步:采用水生植物直接攔截、吸附、吸收富集部分污染物；
[0032]第二步:利用水生植物根系為微生物床上生物膜提供微富氧環境，從而使得水中部分污染物在生物膜中得到逐層凈化；
[0033]第三步:采用具有高吸附性、高反應活性離子含量的填料去除大部分氨氮和磷；
[0034]另外，在使用過程中利用虹吸的反沖洗方式對填料進行水力反沖洗。
[0035]本實施例是一種應用于微污染水處理人工濕地的強化脫氮除磷預處理裝置，適用于微污染湖(河)水、污水處理廠尾水等的深度處理，該裝置分為兩組6格交替運行，每格由上而下分別為植物浮床層1、微生物床填料2、沸石填料、鋼渣填料、石灰石填料組成的高吸附性、高反應活性離子含量的填料層4、然后是由穿孔濾板組成的承托層5，在穿孔濾板下是集水層。水流自上而下逐級凈化，通過水生植物攔截、吸附、吸收富集少部分污染物，微生物床-生物膜吸附、攔截、分解部分污染物。污水通過由沸石-鋼渣-石灰石填充的高吸附性、高反應活性離子含量的填料層4去除大部分氮和磷，使得出水的氮、磷負荷降低，利于后續人工濕地處理效率的提高，從而保證系統的出水水質。出水通過濾板集水系統的收集后自流進入人工濕地系統進行深度處理。由于高吸附性、高反應活性離子含量的填料層4的填料有一定過濾作用，因此在一定的周期內必須進行適度反沖洗，以延長系統的運行壽命，保證系統的處理效率，每格內設置一條反沖洗排水槽7，槽中設置一套反沖洗虹吸排水設備6，反沖洗時啟動真空設備的抽水設備，本格停止進水，其它格繼續進水，而處理過的清水則會由下而上后通過本格填料層，沖洗出填料層中截留的污染物，反沖洗水經反沖洗排水槽7匯集，由反沖洗虹吸管吸出排走完成反沖洗過程。虹吸反沖洗系統在一定程度上節約了水資源，且節約了動能，反沖洗水可進入濕地處理，不會帶來二次污染。
[0036]參見圖7、圖5、圖1，本實施例裝置分為2組6格，每格獨立，并聯交替運行，每組底層積水區通過中間的匯水渠而相通，每格底層匯水區每隔Im設置濾梁，濾梁下每隔Im設置支柱，每格底部空間通過支柱間的孔洞相通，底部匯水區高度為0.3m。
[0037]參見圖7、圖6、圖5、圖2，本實施例裝置每格底部濾梁上安裝穿孔濾板作為承托層5，穿孔濾板為預制鋼筋混凝土板，拼裝完成后在濾板上鋪設一層尼龍網，穿孔濾板的規格為IOOOmmX IOOOmmX 120mm,濾板上開Φ30的濾孔，濾孔中心間距為70mm。每格中間在濾板之上設置一條反沖洗排水槽7，渠寬lm，渠高2.9m，置于填料中間。兩組中間匯水渠道分為上下兩部分，下層為過濾水的匯水渠，兩組之間以隔墻分隔；上層為反沖洗水排渠。
[0038]參見圖7、圖5、圖3，本實施例中，裝置每格穿孔濾板上方填充具有高吸附性、高反應活性離子含量的填料層4，池內自下而上分別充填石灰石填料、鋼渣填料、沸石填料。石灰石富含大量鈣元素，其離解的鈣離子可和水中磷反應形成難溶含磷固溶體，在化學反應和強吸附作用下達到降磷目的，本實施例中選用石灰石的粒徑范圍為32?50_ ;鋼渣因其具有強吸附性且富含高反應活性離子對水中的有機污染物、重金屬離子，尤其對氮、磷均有特定的去除作用，本實施例中選用鋼渣的粒徑范圍為16?32_ ;沸石具有強吸附性，且所含陽離子易于被其它陽離子交換，可以去除水中部分有機物污染物、重金屬離子等，尤其是可去除水中氨氮，本實施例中選用沸石的粒徑范圍為16?32mm。沸石、鋼渣、石灰石此三種填料充填的比例為1: 1: 1，填料總厚度為2.4m，其中石灰石填料層0.8m,鋼渣填料層0.8m,沸石填料層0.Sm。也可根據進水水質及出水要求適當調整充填比例和相應厚度。
[0039]參見圖7、圖5、圖4，本實施例裝置水面上設置植物浮床層1，浮床采用特制彩鋼板復合板材料，模塊化單體設計，單元浮塊可以拼接，每個單元浮塊的規格為500mmX500mmX45mm,每個單元浮塊中間包含I個種植筐，周邊連接扣8個，種植筐規格250mmX250mmX250mm，內充填一定量的砂石，種植筐上邊緣卡置于浮塊中間，方便拆卸，筐內種植風車草、美人蕉、香蒲、水蔥等去污能力強的挺水植物，浮塊下方周邊設置框架，框架下方懸掛微生物床填料層3，作為生物載體，便于生物膜的形成，從而降解一定量的污染物。微生物床填料層3高度為lm，底部垂以重物，以在垂直方向上懸掛住微生物床填料層3，使其免受水流影響。由于每格內需留出反沖洗排渠的通道，因此每格內植物浮床拼裝成兩大部，沿反沖洗排水槽7兩側用連接套環分別固定于豎立的槽鋼上，反沖洗時可隨水位上下移動。
[0040]參見圖7、圖6、圖4，本實施例裝置采用虹吸的反沖洗方式，每格內設置一條反沖洗排水槽7，槽中設置一套反沖洗虹吸排水設備6，反沖洗時本格停止進水，其它格繼續進水，啟動真空設備進行虹吸排水，則其它格內清水則會由下而上后通過本格填料層，沖洗出填料層中截留的污染物，反沖洗水經反沖洗排水槽7匯集，由反沖洗虹設備吸出排走完成反沖洗過程。反沖水可經過排渠收集自流排入后續濕地中進行處理。
[0041]在本實施例的一個實施例中，作為人工濕地預處理裝置處理污水處理廠尾水，處理規模為2萬m3/d，本預處理裝置填料負荷為6.2m3/m3填料.d，總停留時間為4.6h (填料孔隙率以40%計)，有效接觸時間為1.6h，進水CODcr為60 mg/L, BOD5為20 mg/L, SS為20mg/L, NH3-N為8mg/L，TP為1.0mg/L,通過預處理裝置后，出水CODra為45 mg/L,去除率為20% ;出水BOD5為14 mg/L,去除率為30%，出水SS為10 mg/L,去除率為50%，出水有機物與懸浮物均得到一定程度地去除，而出水NH3-N為3mg/L，去除率為62.5% ;出水TP為0.4mg/L，去除率為60%，可見NH3-N與TP濃度均得到高效去除，充分證明了本裝置對微污染水中的氮和磷具有較高的去除效率。而本實施例中整個系統(預處理裝置+人工濕地)的最終出水水質達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中III類水質標準，因此本裝置非常適合作為微污染水處理人工濕地的強化脫氮除磷預處理裝置。
【權利要求】
1.一種微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置，設置在處理池中，其特征在于:包括所述的處理池的池壁(1)，在所述的池壁(I)內從上到下依次設置的植物浮床層(2)、微生物床填料層(3)、高吸附性、高反應活性離子含量的填料層(4)、承托層(5)； 所述的植物浮床層(2)上種植水生植物；所述的微生物床填料層(3)中附著的生物膜；所述的高吸附性、高反應活性離子含量的填料層(4)由所述的承托層(5)支撐；所述的承托層(5)為穿孔濾板； 在所述的池壁(I)還設置有將池壁(I)內的水排走的虹吸排水設備(6)。
2.根據權利要求1所述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置，其特征在于:在所述的高吸附性、高反應活性離子含量的填料層(4)從上到依次是沸石填充層、鋼渣填充層和石灰石填充層。
3.根據權利要求1或2所述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置，其特征在于:沸石的粒徑范圍為16?32mm ;鋼洛的粒徑范圍為16?32mm ;石灰石的粒徑范圍為32?50_。
4.根據權利要求3所述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置，其特征在于:所述的沸石、鋼渣、石灰石體積比為1:1:1。
5.根據權利要求1所述的微污染水處理人工濕地強化脫氮除磷的預處理的裝置，其特征在于:所述的池壁(I)內還設有反沖洗虹吸排水設備(6)和反沖洗排渠(7)。
【文檔編號】C02F9/14GK203451334SQ201320514991
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】王小江, 莫鳳鸞, 林武, 廖波, 朱寶玉, 劉洋, 何藝, 林靜 申請人:深圳市環境科學研究院