專利名稱：分散型生活污水的生態(tài)—人工滲濾水處理系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分散型生活污水的處理系統(tǒng)與方法，屬于環(huán)境保護中污水處理 技術(shù)。
背景技術(shù)：
多年來，我國生活污水處理的重心一直在城市污水的處理上，而忽略了高 速公路收費站、服務(wù)區(qū)等分散型生活污水的處理。城市污水處理廠處理污水已 有多種成熟工藝可供選擇，如傳統(tǒng)的活性污泥法、氧化溝、A/0法等；但是這些 工藝中有污泥回流、混合液回流，還須定期排放剩余污泥，并采用加藥和機械 脫水工藝，才能保證處理效果，所有這些都需要高昂的投資與運行費用并配備 專業(yè)管理人員隊伍，這對高速公路收費站、服務(wù)區(qū)等分散型生活污水的處理是 無法實現(xiàn)的。
針對此類型分散性生活污水的處理，近年來，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了一系列的
研究并取得了一些重要成果，人工快速滲濾系統(tǒng)(Constructed Rapid Infiltration,簡稱CRI)與生態(tài)滲濾技術(shù)(Ecology Filter)則是這些成果的集 中體現(xiàn)。人工快速滲濾系統(tǒng)(CRI)屬于土地處理的一種類型，它是指有控制地 將污水投放于人工構(gòu)筑的滲濾介質(zhì)的表面，使其在向下滲透的過程中經(jīng)歷不同 的物理、化學(xué)和生物作用，最終達(dá)到污水凈化目標(biāo)的過程。其核心是采用滲透 性能較好的天然河砂、陶粒、煤矸石等為主要滲濾介質(zhì)代替天然土層，從而大 大提高了水力負(fù)荷(1 3 m/d)，增強了實用性。CRI系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)土地處理 系統(tǒng)水力負(fù)荷低的缺點，保留了其設(shè)備簡單、投資少、能耗低和出水水質(zhì)好等優(yōu)點，因而具有廣闊發(fā)展前景。與CRI系統(tǒng)相比，生態(tài)滲濾技術(shù)利用以微生物 和蚯蚓為代表的微型動物組成的人工生態(tài)系統(tǒng)代替CRI系統(tǒng)中的天然河砂、陶 粒、煤矸石等濾介質(zhì)，實現(xiàn)污水的降解。蚯蚓生態(tài)濾池的作用原理主要是利用 蚯蚓的活動實現(xiàn)濾池通氣供氧和解決濾池堵塞問題。另外，通過蚯蟲引對濾池中 生物污泥的取食可以實現(xiàn)生物濾池運行過程中剩余污泥的就地削減，省去污泥 處理構(gòu)筑物及其相應(yīng)的運行費用。
雖然單一的人工快速滲濾系統(tǒng)和蚯蚓生態(tài)滲濾系統(tǒng)在國內(nèi)外確實有較多的 學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，然而，在實際工程的污水處理中，單一的人工快速滲濾 系統(tǒng)和蚯弼l生態(tài)滲濾系統(tǒng)明顯存在著各自的技術(shù)缺陷，其具體表現(xiàn)為(1)人 工快速滲濾技術(shù)在運行過程中存在著濾料容易堵塞的問題，這導(dǎo)致系統(tǒng)水力負(fù)
荷較低、占地面積大，并在一定程度上限制污水土地處理與利用的發(fā)展；(2)
以蚯蚓為代表的生態(tài)滲濾技術(shù)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性較差， 一般需要幾個月的時間 才能達(dá)到較好的效果，且系統(tǒng)對污水中氮、磷的去除效果較差，面對日益嚴(yán)峻 的水體富營養(yǎng)化問題，單獨的生態(tài)滲濾工藝也有待改進(jìn)。本發(fā)明的第一發(fā)明人 及其研究小組經(jīng)過認(rèn)真總結(jié)分析，本著解決工程實際問題的原則，在單一人工 快速滲濾技術(shù)和蚯蚓生態(tài)滲濾技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了生態(tài)一人工滲濾技術(shù)
(Eco-CRI)，雖然此技術(shù)在理論上沒有較大的創(chuàng)新，但在工程應(yīng)用中尚屬首次， 國內(nèi)外均未見類似的工程實例報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種分散型生活污水的 生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)與方法，它是在原有人工快速滲濾技術(shù)、生態(tài)滲濾 技術(shù)的基礎(chǔ)上，克服其原有的工藝缺點和限制條件而研發(fā)的投資少、管理維護 簡單、出水水質(zhì)穩(wěn)定的工藝，可有效降低分散型生活污水處理的建設(shè)和運行費用，適合于高速公路收費站、服務(wù)區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等分散型生活污水的處理。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是，所述分散型生活污水的生態(tài)一人工滲濾水處理 系統(tǒng)從上至下由以下四層組成
第一層有機填料層，厚度為38cm—42cm;該層由泥碳土、粒徑2mm—3mm 的陶粒、粒徑1.5 mm—2.0mm的天然砂混合組成，且泥碳土、陶粒、天然砂的 體積比為5.8—6.2:1:2.8—3.2 (即泥碳土體積陶粒體積天然砂體積二5. 8 一6. 2:1:2.8—3. 2;按1500-1800條/m2的數(shù)量在該有機填料層中投放蚯蚓，并 在該層以棵間距為500cm的間距種植水生生物蘆葦；
第二層毛細(xì)水阻斷層，厚度為18cm—22cm;該層由粒徑為5mm—30mm的 碎石組成；
第三層飽水帶滲層，厚度為58cm—62cm;由粒徑為0. 5rnm—1. 5mm的天 然砂與粒徑為2mm—4mm的蛭石混合組成，且天然砂與蛭石的體積比為7:2. 8— 3. 2 (即天然砂體積蛭石體積=7:2. 8—3. 2)。
第四層承托層，厚度為28cm—32cm;由粒徑為5mm—40ram的碎石組成。 本發(fā)明的技術(shù)方案之二是，所述分散型生活污水的生態(tài)一人工滲濾水處理
方法按如下步驟進(jìn)行
1、 生活污水經(jīng)粗細(xì)格柵攔截大顆粒懸浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，穩(wěn)定水質(zhì)；
2、 打開污水提升泵，抽取調(diào)節(jié)池中的污水對所述生態(tài)一人工滲濾水處理系 統(tǒng)配水，配水時間為110分鐘一130分鐘，水流量9. 5 m7h—10. 5 mVh;所述 配水結(jié)束，關(guān)閉污水提升泵；生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)進(jìn)入落干期，且該系 統(tǒng)在濕干比(配水期/落干期)為1:3、水力負(fù)荷為1.5 m3/ m2 d的條件下運 行，落干期時間為5.5小時一6.5小時；
3、 污水經(jīng)所述生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)處理后(即落干期結(jié)束)，即可直接排放；
4、待落干期結(jié)束后，再次打開污水提升泵進(jìn)行配水，如此循環(huán)。 以下對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的核心在于優(yōu)化改進(jìn)的生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)(Eco-CRI)的應(yīng) 用，污水流經(jīng)此系統(tǒng)后通過物理吸附過濾、微生物降解以及化學(xué)沉淀等協(xié)同作 用，實現(xiàn)污水處理的目的。不僅解決了單一人工快速滲濾技術(shù)在運行過程中濾 料容易堵塞的問題，而且解決了蚯蚓生態(tài)滲濾技術(shù)穩(wěn)定性差、氮磷去除效果差 等問題。
與傳統(tǒng)的生活污水處理工藝相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點-
(1) 工藝簡單，不需投加化學(xué)藥品，沒有復(fù)雜的機械設(shè)備，工程周期短， 易于施工，基建費用低；
(2) 系統(tǒng)管理簡單方便，污水只需一次提升，隨后依靠重力自流進(jìn)而達(dá)標(biāo) 排放，污泥排放量少；
(3) 處理效果好，系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠。 具體實施方案
本發(fā)明的一種分散型生活污水的生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)從上至下由以 下四層組成
第一層有機填料層，厚度為40cm;該層由泥碳土、粒徑2mm—3mm的陶 粒、粒徑1.5 mm—2.0mm的天然砂混合組成，且泥碳土、陶粒、天然砂的體積 比為6:1:3(即泥碳土體積陶粒體積天然砂體積二6:1:3;按1600條/m2-1700 條Ai2的數(shù)量在該有機填料層中投放蚯蚓，并在該層以棵間距為500cm的間距種 植水生生物蘆葦；
第二層毛細(xì)水阻斷層，厚度為020cm;該層由粒徑為5mm—30mm的碎石組成；
第三層飽水帶滲層，厚度為060cm;由粒徑為0. 5mm—1. 5mm的天然砂與 粒徑為2mm—4mm的蛭石混合組成，且天然砂與蛭石的體積比為7:3即天然砂體 積蛭石體積二7: 3)。
第四層承托層，厚度為30cm;由粒徑為5mm—40mm碎石組成。 本發(fā)明的技術(shù)方案之二是，所述分散型生活污水的生態(tài)一人工滲濾水處理 方法按如下步驟進(jìn)行
1、 生活污水經(jīng)粗細(xì)格柵攔截大顆粒懸浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，穩(wěn)定水質(zhì)；其 中，粗格柵間隙可以是50mm;細(xì)格柵間隙可以是20mm;
2、 打開污水提升泵，抽取調(diào)節(jié)池中的污水對所述生態(tài)一人工滲濾水處理系 統(tǒng)配水，配水時間為2小時，水流量9. 5 mVh—10. 5 mVh;所述配水結(jié)束，關(guān) 閉污水提升泵；生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)進(jìn)入落干期，且該系統(tǒng)在濕干比(配 水期/落干期)為1:3、水力負(fù)荷為1.5 m3/ m2 d的條件下運行，落干期時間 為6小時；
3、 污水經(jīng)所述生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)處理后(即落干期結(jié)束)，即可 直接排放。
a.按上述生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)和運行方法處理湖南省醴潭高速公路
某收費站生活污水。
進(jìn)水中化學(xué)需氧量(COD) 126 218mg'「1，懸浮物(SS) 123 186 mg'L—1, 氨氮19. 89 32. 69 mg*L—、總磷(TP) 2. 75 4, 53 mg'L—、 運行 后結(jié)果為出水COD為8 46 mg'L—、 SS穩(wěn)定在7 28 mg'L—、氨氮穩(wěn)定在0. 45 1.95 nig'!/1, TP濃為0.08 0.4 mg'L—、 C0D、 SS、氨氮及TP去除率分別達(dá)到 85. 6±5. 7%、 87.5 士4. 8%、 93. 2±3. 2%、 94. 7±4. 9%。b.按上述生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)和運行方法處理湖南省醴潭高速公路 某服務(wù)區(qū)生活污水。
進(jìn)水COD為150 226 mg'L-1， SS為157 218 mg'L—、氨氮22. 26 37. 68 mg'L—、 TP為3. 71~8. 16mg'L—'。
運行后結(jié)果為出水COD為16~52 mg'L-1， SS穩(wěn)定在9 26 mg'L—\氨氮 穩(wěn)定在O. 52 1.64 mg'L—S TP為0. l廣O. 47mg'L—'， C0D、 SS、氨氮及TP去除 率分別達(dá)到84. 8±6. 8%、 89. 2±5. 5%， 92.9 ±5.8%、 95. 1±5. 3%。
權(quán)利要求
1、一種分散型生活污水的生態(tài)—人工滲濾水處理系統(tǒng)，其特征是，它從上至下由以下四層組成第一層有機填料層，厚度為38cm—42cm；該層由泥碳土、粒徑2mm—3mm的陶粒、粒徑1.5mm—2.0mm的天然砂混合組成，且泥碳土、陶粒、天然砂的體積比為5.8—6.2∶1∶2.8—3.2，即泥碳土體積∶陶粒體積∶天然砂體積＝5.8—6.2∶1∶2.8—3.2；按1500-1800條/m2的數(shù)量在該有機填料層中投放蚯蚓，并在該層以棵間距為500cm的間距種植水生生物蘆葦；第二層毛細(xì)水阻斷層，厚度為18cm—22cm；該層由粒徑為5mm—30mm的碎石組成；第三層飽水帶滲層，厚度為58cm—62cm；由粒徑為0.5mm—1.5mm的天然砂與粒徑為2mm—4mm的蛭石混合組成，且天然砂與蛭石的體積比為7∶2.8—3.2，即天然砂體積∶蛭石體積＝7∶2.8—3.2；第四層承托層，厚度為28cm—32cm；由粒徑為5mm—40mm的碎石組成。
2、 一種分散型生活污水的生態(tài)一人工滲濾水處理方法，其特征是，該方法 按如下步驟進(jìn)行(1) 生活污水經(jīng)粗細(xì)格柵攔截大顆粒懸浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，穩(wěn)定水質(zhì)；(2) 打開污水提升泵，抽取調(diào)節(jié)池中的污水對權(quán)利要求1所述生態(tài)一人工 滲濾水處理系統(tǒng)配水，配水時間為110分鐘一130分鐘，水流量9. 5 m7h—10. 5 mVh;所述配水結(jié)束，關(guān)閉污水提升泵；生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)進(jìn)入落干 期，且該系統(tǒng)在濕干比為1:3、水力負(fù)荷為1.5m7m、d的條件下運行，落干期時間為6小時一6.5小時；(3) 污水經(jīng)所述生態(tài)一人工滲濾水處理系統(tǒng)處理后，即落干期結(jié)束，就可直接排放；(4) 待落干期結(jié)束后，再次打開污水提升泵進(jìn)行配水，如此循環(huán)。
全文摘要
一種分散型生活污水的生態(tài)—人工滲濾水處理系統(tǒng)與方法，系統(tǒng)由上至下為有機填料層，由泥炭土、陶粒、天然砂混合組成，在其中投放一定數(shù)量的蚯蚓并種植一定數(shù)量蘆葦；毛細(xì)水阻斷層，由粒徑為5-30mm的碎石組成；飽水帶滲層由天然砂、混合組成；承托層，由粒徑為5-40mm的碎石組成；方法是，將污水截去大顆粒懸浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池穩(wěn)定水質(zhì)，然后對所述系統(tǒng)配水，系統(tǒng)在濕干比為1∶3、水力負(fù)荷為1.5m³/m²·d的條件下運行。具有投資少、管理維護簡單、出水水質(zhì)穩(wěn)定的特點，可有效降低分散型生活污水處理的建設(shè)和運行費用，適合于高速公路收費站、服務(wù)區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等分散型生活污水的處理。
文檔編號C02F3/10GK101508507SQ200910042959
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者張子云, 波 楊, 王義軍, 王冬波, 虞桂強 申請人:湖南綠源環(huán)保工程有限公司