專利名稱：利用加氣混凝土廢渣去除人工濕地末端出水磷素的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型公布了利用建筑廢棄物加氣混凝土廢渣極強的磷吸附能力，對人工濕地末端出水實施高效除磷的技術方法，屬水環(huán)境治理和廢棄物資源化利用的技術領域。
背景技術：
人工濕地作為一項新型的污水生物處理技術，憑借其規(guī)模靈活、處理效率較高、運營成本低、便于管理等優(yōu)點尤其適合處理零星分散而不便集中處理的廣大農(nóng)村生活污水。 為此，江蘇省將該項技術作為農(nóng)村水環(huán)境整治中的首推技術在全省推廣。人工濕地凈化功能主要是通過植物吸收、填料吸附和微生物分解等過程實現(xiàn)的。其中磷素去除主要是依靠填料的吸附作用，且多項研究表明富含鈣、鋁、鐵氧化物的鋼渣、煤渣及粉煤灰等物質(zhì)有較強的磷吸附能力。但這些物質(zhì)在短期內(nèi)就會吸附飽和而停止吸附，甚至因磷素解吸導致二次磷污染。而且這些材料粒徑都較小，作填料后極易引起濕地堵塞。因此，對于使用壽命幾十年以上的人工濕地，實際應用中很少利用這些材料，而是多利用磷吸附能力相對較低的石子按不同粒徑填充濕地各層，以確保濕地內(nèi)水流持久通暢，此時磷去除主要依靠濕地植物的少量吸收，因此，在處理TP含量較高的農(nóng)村生活污水時，出水中TP指標常難以達標。加氣混凝土是一種具有保溫、防火和抗凍性能而被廣為利用的建筑材料，施工過程中產(chǎn)生的大量廢渣，常作為建筑垃圾被廢棄。該材料主要由粉煤灰、生石灰、水泥、石膏及少量發(fā)氣劑鋁粉膏組成，空隙度大，容重在400-700kg/m3范圍，可漂浮于水面，富含對磷素具有較強吸附能力的活性氧化硅、氧化鈣、氧化鐵、氧化鋁等物質(zhì)，且解吸率低，適合處理TP 常常難以達標的人工濕地末端出水(試驗測得對磷最大吸附容量為6. 06g/kg)。發(fā)明內(nèi)容技術問題本實用新型目的是通過利用具有較強磷吸附能力的加氣混凝土廢渣， 深度處理TP常常難以達標的人工濕地末端出水，解決常規(guī)人工濕地農(nóng)村生活污水處理過程中難以實現(xiàn)磷素高效去除問題。實用新型同時還實現(xiàn)了建筑廢棄物的資源化利用，具有良好的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。本實用新型中由粉煤灰、生石灰、水泥、石膏及少量發(fā)氣劑鋁粉膏組成的加氣混凝土廢渣富含對磷素具有較強吸附能力的鈣、鋁、鐵等金屬氧化物，且孔隙度大，容重小，可作為磷吸附材料深度處理人工濕地末端TP未達標出水。利用加氣混凝土廢渣去除人工濕地末端出水磷素的裝置，所述裝置為位于人工濕地末端出水處的凈化池，池內(nèi)填放加氣混凝土廢渣；其中池長、寬、深因地勢而定，但總?cè)萘繎_保池內(nèi)水力停留時間大于1.5h，池內(nèi)設計水流自下向上；凈化池自下向上分為匯水區(qū)、磷素吸附區(qū)和最終出水區(qū)三部分；其中在下部的匯水區(qū)側(cè)壁設置污水導入口，將其連接至區(qū)內(nèi)布設的PVC管網(wǎng)，匯水區(qū)上部的磷素吸附區(qū)是加氣混凝土碎塊懸浮區(qū)，而磷素吸附區(qū)與其上部的最終出水區(qū)間鋪設留有一定縫隙的固定水泥隔板和可活動木隔板，最終出水區(qū)側(cè)壁開設最終出水口，其高程至少應低于人工濕地末端床體水面40cm。本實用新型的有益效果通過加氣混凝土吸附作用，磷素含量顯著降低，最終出水 TP指標能穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》確定一級B標準，徹底解決了常規(guī)人工濕地農(nóng)村生活污水處理中難以實現(xiàn)磷素持續(xù)高效去除問題，有力地推動了廣大農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境狀況的根本好轉(zhuǎn)。本實用新型采用的加氣混凝土具有孔隙度大、容重低、比表面積大等特點，既能提高磷吸附能力，又能漂浮于水面，便于新舊廢渣更換，降低操作成本。利用原為建筑垃圾的加氣混凝土廢渣進行污水深度處理，實現(xiàn)了廢棄物資源化利用，符合當前發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的社會主旋律，具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。本實用新型的創(chuàng)新之處在于將對磷素具有強吸附能力的建筑廢棄物，應用到人工濕地生活污水處理工藝中，顯著改善了出水水質(zhì)，并通過凈化池內(nèi)水流無動力自下而上均勻流淌和加氣混凝土廢渣的定期更換，徹底解決了目前多數(shù)常規(guī)人工濕地難以實現(xiàn)對磷素持續(xù)高效去除問題。


圖1為本實用新型工藝凈化池剖面圖；其中，1匯水區(qū)，1-1導入水口，1-2布水管網(wǎng)，2磷素吸附區(qū)，2-1加氣混凝土廢渣，3最終出水區(qū)，3-1最終出水口，4隔板；圖2為匯水區(qū)PVC管布設俯視圖；其中，1-1導入水口，1-2布水管網(wǎng)；1_3流水孔；圖3為磷吸附區(qū)與最終出水區(qū)間隔板布設俯視圖；其中，4-1固定水泥隔板，4-2 可活動木隔板，4-3隔板縫隙。
具體實施方式
江蘇省蘇中地區(qū)某農(nóng)村居民點采用厭氧池-人工濕地技術進行生活污水處理，該居民點約500名居民，設計處理水量40m3/d，人工濕地面積100 m2，填料為不同粒徑石子，栽種蘆葦、香蒲、美人蕉等植物。在全年污水負荷最高的春節(jié)期間，出水中NH4-N和TN均能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》二級標準，但TP在全年的少數(shù)月份僅能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》三級標準。通過在人工濕地末端實施了本項實用新型，污水負荷最高的春節(jié)期間出水中TP能穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準要求。該居民點利用加氣混凝土廢渣去除人工濕地末端出水磷素的凈化池長、寬、深分別設計為2m、lm和1.8m，設計水力停留時間1. 8h，水流方向自下而上。剖面上自下而上分匯水區(qū)1 (高-1. 5一-1. 8m)、磷吸附區(qū)2 (高-0. 3一-1. 5m)、最終出水區(qū)3 (高0一-0. 3m)。 其中，濕地出水由導入水口 1-1導入?yún)R水區(qū)1后，經(jīng)三根長1.8m、Φ IlOmmPVC管組成的布水管網(wǎng)1-2及管體上每隔30cm開鉆的Φ 40mm流水孔1_3進行分流和均流，使之均勻流入磷素吸附區(qū)2 ；磷素吸附區(qū)2為加氣混凝土碎塊懸浮區(qū)，也是水體主要凈化區(qū)；磷素吸附區(qū) 2與最終出水區(qū)3間分別用長1. 2m、寬0. 3m的3塊水泥隔板4_1和3塊可活動木隔板4_2 嵌入池壁槽中，以阻止處理期間加氣混凝土廢渣2-1浮出水面，每塊隔板4間留寬約3cm隔板縫隙4-3以便于水流上行。在最終出水區(qū)3側(cè)壁開設最終出水口 3-1，最終出水口 3-1較人工濕地末端床體水面約低48cm。在實施過程中，為避免填放加氣混凝土廢渣2-1時損傷匯水區(qū)1內(nèi)的PVC管，先向凈化池內(nèi)注入半池水，后才將體積約2. 4m3、重約1噸直徑為5-6cm的加氣混凝土廢渣2_1 填入。每當吸附飽和更換加氣混凝土廢渣2-1時，開啟磷吸附區(qū)2與最終出水區(qū)3間的可活動木隔板4-2，使吸附飽和后的加氣混凝土廢渣2-1漂浮于水面以便于操作。
在污水負荷最高的春節(jié)時期，濕地出水TP含量為5. 24-5. 45之間，通過加氣混凝土廢渣2-1吸附處理后，TP含量變化范圍在0. 33-0. 62之間，出水水質(zhì)中TP穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準要求。去除效率均在90%以上，前期去除率最高，后緩慢下降，90%的去除率可維持在30天左右，總計磷吸附量約60kg以上，接近廢渣最大吸附容量。因此，在污染負荷高峰期間，加氣混凝土廢渣2-1更換時間宜為30天，而在負荷較低的月份，廢渣更換時間可因情況適當延長。
權利要求1.利用加氣混凝土廢渣去除人工濕地末端出水磷素的裝置，所述裝置為位于人工濕地末端出水處的凈化池，其特征在于池內(nèi)填放加氣混凝土廢渣；其中池長、寬、深因地勢而定，但總?cè)萘繎_保池內(nèi)水力停留時間大于1.5h，池內(nèi)設計水流自下向上；凈化池自下向上分為匯水區(qū)、磷素吸附區(qū)和最終出水區(qū)三部分；其中在下部的匯水區(qū)側(cè)壁設置污水導入口，將其連接至區(qū)內(nèi)布設的PVC管網(wǎng)，匯水區(qū)上部的磷素吸附區(qū)是加氣混凝土碎塊懸浮區(qū)， 而磷素吸附區(qū)與其上部的最終出水區(qū)間鋪設留有一定縫隙的固定水泥隔板和可活動木隔板，最終出水區(qū)側(cè)壁開設最終出水口，其高程至少應低于人工濕地末端床體水面40cm。
專利摘要本實用新型公布了利用加氣混凝土廢渣去除人工濕地末端出水磷素的裝置，所述裝置為位于人工濕地末端出水處的凈化池，池內(nèi)填放加氣混凝土廢渣；其中池長、寬、深因地勢而定，但總?cè)萘繎_保池內(nèi)水力停留時間大于1.5h，池內(nèi)設計水流自下向上；凈化池自下向上分為匯水區(qū)、磷素吸附區(qū)和最終出水區(qū)三部分；其中在下部的匯水區(qū)側(cè)壁設置污水導入口，匯水區(qū)上部的磷素吸附區(qū)是加氣混凝土碎塊懸浮區(qū)，而磷素吸附區(qū)與其上部的最終出水區(qū)間鋪設留有一定縫隙的固定水泥隔板和可活動木隔板。該裝置顯著改善了出水水質(zhì)，并通過凈化池內(nèi)水流無動力自下而上均勻流淌和加氣混凝土廢渣的定期更換，徹底解決了目前多數(shù)常規(guī)人工濕地難以實現(xiàn)對磷素持續(xù)高效去除問題。
文檔編號C02F1/28GK201981033SQ20102057641
公開日2011年9月21日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權日2010年10月26日
發(fā)明者付為國, 李萍萍, 鐘秋爽 申請人:江蘇大學