專利名稱：小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生活污水處理技術(shù)，尤其涉及一種小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雖然人工濕地處理技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但是大多還局限于單一的平流式或立流式的蘆葦床系統(tǒng)，這些濕地床系統(tǒng)占地面積大，水力負(fù)荷和污染負(fù)荷較低，系統(tǒng)的運(yùn)行壽命較短，脫氮除磷效果不好。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種占地面積小、負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、脫氮除磷效果好的小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本實(shí)用新型的小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)，包括下向流裝置和上向流裝置，所述下向流裝置與上向流裝置的底部相互連通，所述下向流裝置的上部設(shè)有進(jìn)水口，所述上向流裝置的上部設(shè)有出水口；所述下向流裝置自上而下依次為:土壤層、陶粒層、石英砂層、卵石層；所述上向流裝置自上而下依次為:土壤層、礫石層、沸石層、卵石加碳源層。
由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)，由于包括下向流裝置和上向流裝置，下向流裝置與上向流裝置的底部相互連通，下向流裝置的上部設(shè)有進(jìn)水口，上向流裝置的上部設(shè)有出水口 ；下向流裝置自上而下依次為:土壤層、陶粒層、石英砂層、卵石層；上向流裝置自上而下依次為:土壤層、礫石層、沸石層、卵石加碳源層。占地面積小、負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、脫氮除磷效果好。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)，其較佳的具體實(shí)施方式
是:包括下向流裝置和上向流裝置，所述下向流裝置與上向流裝置的底部相互連通，所述下向流裝置的上部設(shè)有進(jìn)水口，所述上向流裝置的上部設(shè)有出水口 ；所述下向流裝置自上而下依次為:土壤層、陶粒層、石英砂層、卵石層；所述上向流裝置自上而下依次為:土壤層、礫石層、沸石層、卵石加碳源層。[0015]所述下向流裝置和上向流裝置的土壤層中分別設(shè)有植物，所述植物包括紫背天葵。本實(shí)用新型利用復(fù)合垂直流人工濕地處理生活污水，建立一個(gè)單獨(dú)的小型復(fù)合垂直流濕地系統(tǒng)，處理后的出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB19818-2002) —級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。占地面積小、負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、脫氮除磷效果好。具體實(shí)施例:1、系統(tǒng)原理:如圖1所示，原水先經(jīng)下向流濕地，后經(jīng)上向流濕地達(dá)標(biāo)排放或回用。在下向流過(guò)程中會(huì)隨水流帶入空氣，有利于好氧微生物的生長(zhǎng)，所以在下向流內(nèi)主要發(fā)生有機(jī)物的好氧降解、氮的硝化作用；在上向流內(nèi)水中溶解氧已被消耗掉，處于缺氧/厭氧環(huán)境，生長(zhǎng)的微生物為缺氧/厭氧微生物，發(fā)生的反應(yīng)主要為氮的反硝化和有機(jī)物的厭氧降解。復(fù)合垂直流人工濕地內(nèi)這種好氧、厭氧交替的環(huán)境，有利于水中有機(jī)污染物的去除，尤其是氮磷的去除。2、填料的選擇:污水土地處理系統(tǒng)一般采用天然土層作為滲透介質(zhì)，用作土地處理系統(tǒng)的回填介質(zhì)一般可采用天然砂、人工砂、爐渣和粉煤等。本實(shí)用新型也是采用人工回填介質(zhì)，下向和上向流裝置中的濾料是系統(tǒng)的核心，因此，選擇合適的滲濾介質(zhì)是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。滲濾介質(zhì)的選擇一般考慮以下幾方面的因素:I)價(jià)格因素:用作系統(tǒng)的滲 濾介質(zhì)首先必須便宜，且容易獲得。2)滲透性能:滲濾介質(zhì)要求具有良好的滲透性能，以提高水力負(fù)荷，減少占地面積。滲透系數(shù)K值越大，水力負(fù)荷越高，出水質(zhì)量也會(huì)越差。粗砂的K值大，水力負(fù)荷也高，但是不能保證出水質(zhì)量。細(xì)砂粒徑小，機(jī)械過(guò)濾效果好，但K值較小，系統(tǒng)容易被堵塞。3)污染物去除效果:介質(zhì)的滲透性能越好，其水力負(fù)荷越高。但水力負(fù)荷太高，又難以保證系統(tǒng)的出水水質(zhì)。因此，所選擇的滲濾介質(zhì)既要有很好的滲透性能，又要含有一定量的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)，來(lái)加強(qiáng)其對(duì)污染物的截留和吸附作用，同時(shí)也可以保證滲濾介質(zhì)具較大的比表面積和高濃度的生物量，從而具有較好的污染物去除效果。此外，氨氮的轉(zhuǎn)化，需要消耗堿度，因此，所選擇的滲濾介質(zhì)應(yīng)含有一定量的鈣質(zhì)，以緩沖PH值。所以，在選擇滲濾介質(zhì)時(shí)，不僅要考慮介質(zhì)的價(jià)格、粒徑大小、滲透性能，還要考慮介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。綜合以上因素和以往關(guān)于介質(zhì)特性的研究，本實(shí)用新型選擇填料為:下向流自上而下依次為:土壤一陶粒一石英砂一卵石，上向流裝置自上而下依次為:土壤一碌石一沸石一卵石+碳源。3、植物的選擇:在本實(shí)用新型中，所選擇的植物需達(dá)到以下要求:I)具有較發(fā)達(dá)的根系，可以對(duì)系統(tǒng)中填料起到松動(dòng)防堵的作用；2)適合在潮濕的環(huán)境中生長(zhǎng)；[0034]3)抗逆性強(qiáng)，生長(zhǎng)期短，可多茬輪作；4)生長(zhǎng)迅速，能促進(jìn)系統(tǒng)對(duì)N、P等污染物的吸收去除；5)景觀效果明顯。通過(guò)文獻(xiàn)查詢和研究，突破以單純景觀植物為選點(diǎn)，在本實(shí)用新型中選用作為蔬菜栽培有較長(zhǎng)的歷史的紫背天葵作為系統(tǒng)中所種植植物。它具有抗逆性強(qiáng)、喜濕潤(rùn)環(huán)境、分枝性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、側(cè)根多、再生能力較強(qiáng)、易種植、掐枝插植成活等特點(diǎn)，是一種環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、便于輪茬栽植的植物。因此，紫背天葵是一種適于系統(tǒng)的植物。4、系統(tǒng)運(yùn)行效果分析為驗(yàn)證本實(shí)用新型的處理效果，配制的生活污水中TN、NH3-N, NO3-N濃度分別為19.6mg/L、13.8mg/L、4mg/L，COD進(jìn)水平均濃度為95mg/L，進(jìn)水流量為12.5L/d，水力負(fù)荷為
0.1m3/ (m2.d)。
(I)下向流裝置內(nèi)氮素量變化:曝氣前，下向流裝置內(nèi)氨氮的含量保持在100mg/d左右，去除率約為50%，剩余的氨氮都要靠上向流裝置的基質(zhì)的吸附作用去除，而曝氣后好氧區(qū)內(nèi)的氨氮含量非常低，絕大部分轉(zhuǎn)化成了硝酸鹽。曝氣前，下向流裝置內(nèi)的硝酸鹽量不但不增加反而降低，而曝氣后硝酸鹽的濃度明顯增加。曝氣后好氧區(qū)內(nèi)氮的存在形式與進(jìn)水呈現(xiàn)出完全不同的狀態(tài)。在進(jìn)水中占主要部分的是氨氮，而在好氧區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)曝氣后，硝酸鹽占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，是水中氮的主要存在形式。(2)上向流裝置內(nèi)的氮變化:上向流裝置內(nèi)主要是硝酸鹽進(jìn)行反硝化反應(yīng)，把硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氣體。在增加碳源前，雖然硝酸鹽濃度有大幅度的降低，但最終出水中硝酸鹽的濃度仍較高。說(shuō)明反硝化反應(yīng)不夠徹底。上向流裝置內(nèi)處于厭氧環(huán)境，停留時(shí)間(約72h)滿足反硝化反應(yīng)的條件，分析認(rèn)為是碳源不足影響了反硝化反應(yīng)的進(jìn)行。在上向流裝置進(jìn)水中COD保持在20 50mg/L之間，濃度不高。此時(shí)對(duì)應(yīng)的硝酸鹽濃度在3 7mg/L之間，由理論可知反硝化Ig硝酸鹽氮需要C0D3.7g，根據(jù)此關(guān)系計(jì)算水中剩余硝酸鹽所需的COD在10 30mg/L之間，而水中實(shí)際剩余的COD也在此范圍內(nèi)，理論上足夠反硝化反應(yīng)的需要，但是實(shí)際反應(yīng)沒有進(jìn)行，說(shuō)明剩余的COD難以被微生物加以利用。于是在上向流和下向流裝置中間增加碳源反應(yīng)器。以增加反應(yīng)所需的有機(jī)物量，增加后，反硝化反應(yīng)進(jìn)行的非常徹底，出水硝酸鹽濃度在lmg/L以下。增加碳源反應(yīng)器后，為驗(yàn)證是否對(duì)出水的COD產(chǎn)生影響，對(duì)增加前后的反應(yīng)器內(nèi)的COD量進(jìn)行了對(duì)比。碳源反應(yīng)器的出水COD略有增加，說(shuō)明樹枝釋放的有機(jī)物速度緩慢，水解出的有機(jī)物很快被反硝化細(xì)菌利用，只有極少一部分隨水流流走。在上向流裝置中剩余的有機(jī)物逐漸被微生物利用掉，最終出水COD未出現(xiàn)升高的現(xiàn)象。NH3-N進(jìn)水平均濃度為llmg/L，出水平均濃度0.33mg/L，濕地整體去除率為97%，下向流裝置的去除率為64%，上向流裝置去除率為33%。NO3-N進(jìn)水平均濃度為2.58mg/L,出水平均濃度0.14mg/L，濕地整體去除率為95%，出水硝酸鹽保持較低的水平。TN進(jìn)水平均濃度為15mg/L，出水平均濃度0.5mg/L，濕地整體去除率為97%，下向流裝置的去除率為42%，碳源反應(yīng)器和上向流裝置的總體去除率為55%。下向流裝置內(nèi)主要依靠植物的吸收以及介質(zhì)的吸附、截留，剩余的氮主要以硝酸鹽的形式存在，水流進(jìn)入碳源反應(yīng)器和上向流裝置后，由于碳源充足，反硝化反應(yīng)進(jìn)行充分。出水TN保持在lmg/L以下，達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量III類標(biāo)準(zhǔn)。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的 保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括下向流裝置和上向流裝置，所述下向流裝置與上向流裝置的底部相互連通，所述下向流裝置的上部設(shè)有進(jìn)水口，所述上向流裝置的上部設(shè)有出水口； 所述下向流裝置自上而下依次為:土壤層、陶粒層、石英砂層、卵石層； 所述上向流裝置自上而下依次為:土壤層、礫石層、沸石層、碳源層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述下向流裝置和上向流裝置的土壤層中分別設(shè)有植物。
3.根據(jù)權(quán)利 要求2所述的小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述植物包括紫背天葵。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小型生活污水復(fù)合垂直流一體化系統(tǒng)，包括下向流裝置和上向流裝置，下向流裝置與上向流裝置的底部相互連通，下向流裝置的上部設(shè)有進(jìn)水口，上向流裝置的上部設(shè)有出水口；下向流裝置自上而下依次為土壤層、陶粒層、石英砂層、卵石層；上向流裝置自上而下依次為土壤層、礫石層、沸石層、卵石加碳源層。下向流裝置和上向流裝置的土壤層的植物包括紫背天葵。是利用復(fù)合垂直流人工濕地的單獨(dú)的小型復(fù)合垂直流濕地系統(tǒng)，占地面積小、負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、脫氮除磷效果好，處理后的出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB19818-2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F9/14GK203095790SQ20122072686
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者張國(guó)臣, 王凱軍, 高志永 申請(qǐng)人:北京中地泓科環(huán)境科技有限公司