一種高效脫氮除磷的土地處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統(tǒng)的方法，其步驟：A、區(qū)域選擇；B、主體框架構(gòu)建；C、結(jié)構(gòu)組成構(gòu)建；D、布水管網(wǎng)與進出水設置；E、植被種植：植被種類為寬泛；F、污水調(diào)配；G、運行：污水經(jīng)引水管道進入調(diào)節(jié)池并調(diào)配，隨后引入進水管網(wǎng)，經(jīng)土地處理系統(tǒng)凈化后在出水口排出系統(tǒng)；H、維護與管理。該土地處理的系統(tǒng)在主體框架一側(cè)開有進水管網(wǎng)和出水口，進水管網(wǎng)與調(diào)節(jié)池相連，在主體框架底部與碎石層相接，細砂層分別與碎石層、粗砂層相接，碳源層分別與細砂層、砂壤層相接，砂壤層分別與碳源層、吸附層相接，在吸附層上種植植被。方法簡便，操作方便，投資成本低，污水處理效果好，具有重要的環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益。
【專利說明】
一種高效脫氮除磷的土地處理方法及系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明屬于污水治理工程技術(shù)領域，更具體涉及一種用于污水處理的土地處理系統(tǒng)的方法，同時還涉及一種用于污水處理的土地處理的系統(tǒng)，適合農(nóng)村生活污水、初期雨水以及農(nóng)業(yè)面源污染等污水的高效處理。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)用于農(nóng)村生活污水、初期雨水以及農(nóng)業(yè)面源污染的處理方式多為濕地系統(tǒng)、多塘系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)，而后者由于投資小、運行費用低、操作管理方便、出水水質(zhì)好、增加綠地面積、不改變土地用途、改善和美化生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點，在國外格外受青睞，被廣泛應用于生活、面源甚至是工業(yè)污水的二級處理。土地處理系統(tǒng)是一種污水處理的生態(tài)工程技術(shù)。其原理是通過農(nóng)田、林地、蘆葦?shù)氐韧寥酪晃⑸镆恢参锵到y(tǒng)的生物、化學、物理等固定、降解作用對污水中的污染物實現(xiàn)凈化并對污水中氮、磷等資源加以利用，促進綠色植物生長并使其增產(chǎn)，實現(xiàn)廢水資源化與無害化。同時由于土地處理系統(tǒng)從土表層到土壤內(nèi)部形成了好氧、缺氧和厭氧的多項系統(tǒng)，有助于各種污染物質(zhì)在不同的環(huán)境中發(fā)生作用，最終達到去除或削減污染物的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是在于提供了一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的方法，對土地處理系統(tǒng)的傳統(tǒng)工藝進行改良，包括增加碳源層和吸附層，分別用于提高反硝化速率和磷吸附能力，同時通過提高出水深度和滯留時間來增強系統(tǒng)內(nèi)的反復除磷和厭氧反硝化，另外通過進水中有機碳的引入誘導反硝化細菌和聚磷菌的生長，提高了脫氮除磷效率，該技術(shù)氮磷處理效果明顯、工程造價低，且系統(tǒng)表面土層可用于種植農(nóng)作物或綠地，景觀效果好且不影響土地原有用途，適用于大范圍內(nèi)的低污染水處理。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是在于提供了一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，易建造，操作方便，投資低，效果顯著，能同時同步脫氮除磷，總磷去除率在60 %以上，總氮去除率在50 %以上，同時不改變土地的原有屬性。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統(tǒng)的方法，其步驟是:
[0007]1、區(qū)域選擇。工程實施區(qū)域應選擇靠近污水、初期雨水、面源污染的匯集區(qū)為佳，根據(jù)污水排放量確定實施面積和規(guī)模；
[0008]2、主體框架構(gòu)建。主體框架包括土地處理系統(tǒng)和調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池容積根據(jù)處理規(guī)模而定。調(diào)節(jié)池和土地處理系統(tǒng)的主體框架以土方或磚混或混凝土圍堰為好，在滲水嚴重區(qū)域用混凝土，型號為C20或C25或C30為佳，主體框架的厚度為30-40cm，圍堰外部素土夯實，圍堰內(nèi)部的四周和底部均需做防水處理并鋪設PE防滲膜；
[0009]3、結(jié)構(gòu)組成構(gòu)建。該土地處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自上而下包括吸附層、砂壤層、碳源層、細砂層、粗砂層和碎石層，各個層次的深度分別設定為9-11 cm、49-51 cm、9-11 cm、9-11 cm、9-11cm和9-11 cm，合計99-101 cm。吸附層采用具高磷吸附能力的鐵猛顆粒土壤，主要目的是去除污水中的磷和重金屬，為砂壤層植被根系的生長提供保障。砂壤層為主要的磷吸附層和硝化作用反應層，該層主要成分為富鐵砂壤，可有效吸附污水中的磷，同時該層由于接近地面且空隙較大，空氣通透性較好，有利于污水中的銨態(tài)氮進行硝化作用，將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮;碳源層的主要目的是為污水中的硝態(tài)氮進行反硝化作用提供碳源底物，同時也為底層中的微生物(尤其是反硝化細菌和聚磷菌)提供生長的條件，確保底層厭氧狀態(tài)下的反硝化作用可以有效進行;細砂層和粗砂層以及碎石層主要用于磷的吸附和上次滲濾下來的雜質(zhì)的截留。該系統(tǒng)可種植農(nóng)作物和觀賞植被，根系可在砂壤層中生長；
[0010]4、布水管網(wǎng)與進出水設置。污水首先通過引水管道進入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)對污水進行沉淀和污水調(diào)配后將污水通過提升栗提升到進水管網(wǎng)，進水量通過閥門控制，之后進入土地處理系統(tǒng)的布水管網(wǎng)。出水設置兩個出水口，一處出水口位于系統(tǒng)的最底層并由閥門控制，該出水口只在污水量較大或沖洗時打開使用，另一處出水口為常用出水口并由閥門控制，該出口距離底層28-32cm，其作用是增加污水滯留時間并形成厭氧飽和層來促進反硝化脫氮作用；
[0011]5、植被種植。土地處理系統(tǒng)地面可種植植被，植被種類的選擇較為寬泛，既可以根據(jù)季節(jié)和雨水考慮種植農(nóng)作物(如花生、紅薯、小白菜、油麥菜、水芹菜等)，又可種植耐濕性綠化景觀植物(艾草、燈芯草、狗牙根、小飛蓬，牛鞭草、狗尾草、黑麥草、蘆葦、香蒲、各種野花、矮生百慕大、酸模等)，具體選擇依據(jù)季節(jié)、雨水。若從氮磷去除的角度出發(fā)，并考慮當?shù)赝林脖?，建議種植艾草、燈芯草、狗牙根、小飛蓬、狗尾草、牛鞭草、白茅等；
[0012]6、污水調(diào)配。污水進入土地處理系統(tǒng)前需提前配置適宜的碳氮磷比以便達到最佳氮磷去除效果。污水碳磷比為100:1 -150:1之間對磷的去除效果最好，可達到90 %以上，碳氮比為150:1-200:1之間對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的去除效果較好，可達到70%以上，添加的有機碳種類以葡萄糖、麥芽糖、甲醇、乙酸銨等效果為佳；
[0013]7、運行。污水調(diào)配完后引入進水管網(wǎng)和布水管網(wǎng)，經(jīng)土地處理系統(tǒng)凈化削減后在出水口排出系統(tǒng)。污水進入系統(tǒng)后可根據(jù)污水滲濾速率快慢通過進水閥門調(diào)節(jié)進水流量，避免污水大量滯留在系統(tǒng)表面，最佳滯留時間為2或3或4小時。若處理效果不理想，可通過關閉出水閥門適當延長污水滯留時間。系統(tǒng)運行完畢后，關閉栗站電源、進出水閥門；
[0014]8、維護與管理。采取一定的維護管理措施:I)定期檢查(每月一次)維護進出水管道和閥門、進水管網(wǎng)、出水口、布水管網(wǎng)，確保管道暢通;2)定期(每年一次)檢查調(diào)節(jié)池和土地處理系統(tǒng)主體框架，確保主體工程穩(wěn)固且不漏水;3)定期(每年一次)維護土地處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，尤其是吸附層、砂壤層和碳源層，發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整或補充結(jié)構(gòu)組成中相應的填料；4)定期(每月一次)維護管理植被，重點防范害蟲對植被的破壞，在蟲害多發(fā)期，定期打藥防蟲害。同時避免外界人為因素對植被的破壞與損傷。在植被衰亡后，無需收割移除，而是盡量將植物殘體剪斷切碎，讓其快速腐爛后隨雨水進入土地處理系統(tǒng)內(nèi)作為后備碳源。
[0015]該技術(shù)方法能夠?qū)崿F(xiàn)氮磷在同一系統(tǒng)內(nèi)有效去除的目的，同時大幅提高氮磷的去除效率(50%以上)并長期穩(wěn)定，系統(tǒng)內(nèi)部不易堵塞，運行維護成本低，且不改變土地原有屬性。
[0016]一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，它由調(diào)節(jié)池和土地處理系統(tǒng)的主體框架、碎石層、粗砂層、細砂層、碳源層、砂壤層、吸附層、引水管道、提升栗、閥門、植被、進水管網(wǎng)、出水口、布水管網(wǎng)組成。其特征在于:在土地處理系統(tǒng)主體框架一側(cè)開有進水管網(wǎng)和出水口，并在土地處理系統(tǒng)主體框架分別裝有進水閥門和出水閥門，進水管網(wǎng)將土地處理系統(tǒng)主體框架和調(diào)節(jié)池主體框架相連。調(diào)節(jié)池主體框架一側(cè)開有引水管道，在調(diào)節(jié)池主體框架池內(nèi)設有提升栗。土地處理系統(tǒng)主體框架底部與碎石層相接，細砂層分別與碎石層、粗砂層相接，碳源層分別與細砂層、砂壤層相接，砂壤層分別與碳源層、吸附層相接，在吸附層上種植植被。布水管網(wǎng)與進水管網(wǎng)相連并固定在吸附層內(nèi)。土地處理系統(tǒng)和調(diào)節(jié)池的主體框架以土方或磚混或混凝土圍堰為好，建議在滲水嚴重區(qū)域用混凝土，型號為C20或C25或C30為佳，土地處理系統(tǒng)主體框架和調(diào)節(jié)池主體框架呈u型或梯形，厚度均為30-40cm，圍堰外部素土夯實，圍堰內(nèi)部的四周和底部均需做防水處理并鋪設PE防滲膜，圍堰底層和底層向上30cm處分別設置兩個出水口，一處位于系統(tǒng)的最底層并由閥門控制，只在污水量較大或沖洗時打開使用，另一處為常用出水口并由閥門控制，該出口距離底層28-32cm。主體框架建成后，自底部向頂部鋪設基質(zhì)材料。首先鋪設的最底層為碎石層，由20或24或26或28或30mm碎石組成，高度為1cm，依次往上為粗砂層，由細度模數(shù)3.1或3.3或3.5或3.7的粗砂組成，高度為10cm。第三層為細砂層，由細度模數(shù)1.6或1.8或2或2.2的細砂組成，高度為10cm。第四層為碳源層，由I或2cmX 5或7或9或1cm規(guī)格大小的植物碎肩或木肩或樹皮或秸桿或稻殼或花生殼或玉米芯等組成，植被碎肩選自蘆葦、狗牙根、艾草、香蒲、水花生等，并配以當?shù)匚廴緡乐氐暮斓啄嗪丸F錳顆粒，且鐵錳顆粒和碳源(干重)質(zhì)量比為20:1-40:1時效果更佳，該層鋪設高度為1cm;第五層為砂壤層，主要由富鐵砂壤土(含沙量70%以上，粘土含量20%以下)組成，高度為50cm;第六層為高效吸附層，主要由高磷吸附能力的鐵錳顆粒土壤組成，高度為10cm?；|(zhì)鋪設完成后，構(gòu)建布水管網(wǎng)(由多孔UPVC管與三通構(gòu)成)，其包括一個中央管網(wǎng)和20-50個分支管網(wǎng)，中央管網(wǎng)和分支管網(wǎng)垂直分布且由三通相連，分支管網(wǎng)間隔60cmo
[0017]該技術(shù)工藝目前已在合肥市大圩鎮(zhèn)1000平米的試驗區(qū)進行應用，效果顯著，主要用于處理農(nóng)村生活污水、雨水和面源污染的混排水，處理規(guī)模為200t/d，根據(jù)第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，總磷去除率在60%以上，最高可達到85%，總氮去除率在50%以上，最高可達到70%。同時，試驗區(qū)內(nèi)設置的各種農(nóng)作物(如花生、紅薯、小白菜、油麥菜、水芹菜等)和綠化景觀植被(如艾草、狗牙根、黑麥草、蘆葦、香蒲、各種野花、矮生百慕大、酸模、燈芯草等)均長勢良好。目前試驗區(qū)已運行近三年，各項指標運行良好且穩(wěn)定。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較有以下優(yōu)點和效果:
[0019]1、該發(fā)明對土地處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成進行優(yōu)化，在原有土地處理系統(tǒng)的基礎上增加吸附層和碳源層，有效增強土地處理系統(tǒng)對磷的吸附能力和氮的反硝化作用；
[0020]2、材料的選用既考慮經(jīng)濟節(jié)約又突出效果，如吸附層采用鐵錳顆粒，碳源層采用當?shù)赝林脖凰榧绾秃旄粻I養(yǎng)化底泥等，均為當?shù)爻Ｒ姴牧锨逸^容易獲??；
[0021]3、通過出水水位調(diào)控在土地處理系統(tǒng)的底層形成飽和層，人為制造底層厭氧狀態(tài)，讓污水自上而下分別經(jīng)過好氧和厭氧環(huán)境，從而有利于污水中的銨態(tài)氮發(fā)生硝化和反硝化反應，最終實現(xiàn)高效脫氮效果；
[0022]4、通過調(diào)整優(yōu)化土地處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有效增加土地處理系統(tǒng)的滯留時間，如土地處理系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)自上而下分別為砂壤、細砂、粗砂和碎石，從而使污水在砂壤和細砂中有足夠時間滯留，有利于磷的吸附和反硝化作用的發(fā)生。同時，底層大顆粒基質(zhì)的鋪設能有效防止系統(tǒng)內(nèi)上層細小顆粒沖刷下來后形成的堵塞；
[0023]5、系統(tǒng)內(nèi)上層基質(zhì)的鋪設有助于各種農(nóng)作物、綠化景觀植被的生長和繁盛，不影響土地的基本功能，同時，設置的特定土著植被對氮磷的削減亦有一定的貢獻，另外，植被死亡后的殘體無需收割管理，腐爛后隨雨水進入土地處理系統(tǒng)作為后備碳源；
[0024]6、本發(fā)明在合肥試驗區(qū)已良好運行三年，總磷去除率在60%以上，總氮去除率在50%以上，對周邊環(huán)境無污染，景觀效果佳，具有顯著的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。
【附圖說明】
[0025]圖1為一種高效脫氮除磷的土地處理技術(shù)新工藝示意圖。
[0026]其中:1-土地處理系統(tǒng)主體框架、2-碎石層、3-粗砂層(普通砂)、4-細砂層(普通河砂)、5_碳源層(植物碎肩或木肩或樹皮或秸桿或稻殼或花生殼或玉米芯等)、6_砂壤層、7-吸附層(鐵錳顆粒土)、8_引水管道、9-提升栗、10-進水管網(wǎng)、11-進水閥門、12-布水管網(wǎng)、13-出水口、14-出水閥門、15-出水口、16-出水閥門、17-植被、18-調(diào)節(jié)池主體框架。
【具體實施方式】
[0027]實施例1:
[0028]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明做進一步詳細描述。
[0029]一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統(tǒng)的方法，其步驟是:
[0030]1、區(qū)域選擇。工程實施區(qū)域應選擇靠近污水、初期雨水、面源污染的匯集區(qū)為佳，根據(jù)污水排放量確定實施面積和規(guī)模，以本技術(shù)研發(fā)試驗區(qū)為例，1000平米的工程區(qū)域可處理污水規(guī)模為200t/d;
[0031 ] 2、主體框架構(gòu)建。主體框架包括土地處理系統(tǒng)I和調(diào)節(jié)池18。調(diào)節(jié)池容積根據(jù)處理規(guī)模而定，以200t/d的處理規(guī)模的話，調(diào)節(jié)池容積應為50-100方為佳。調(diào)節(jié)池和土地處理系統(tǒng)的主體框架以土方或磚混或混凝土圍堰為好，在滲水嚴重區(qū)域用混凝土，型號為C20或C25或C30為佳，主體框架的厚度為30-40cm，圍堰外部素土夯實，圍堰內(nèi)部的四周和底部均需做防水處理并鋪設PE防滲膜；
[0032]3、結(jié)構(gòu)組成構(gòu)建。土地處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為六層，總高度為100cm。最底層為碎石層2，由20或24或26或28或30mm碎石組成，高度為8或9或10或11或12cm。第二層為粗砂層3，由細度模數(shù)3.1或3.3或3.5或3.7的粗砂組成，高度為10cm。第三層為細砂層4，由細度模數(shù)1.6或1.8或2或2.2的細砂組成，高度為8或9或10或11或12cm。第四層為碳源層5，該層對系統(tǒng)反硝化脫氮具有重要貢獻，是脫氮效果好壞的關鍵，主要作用為反硝化細菌提供持續(xù)有效的底物，由I或2cm X 5或7或9或1cm規(guī)格大小的植物碎肩或木肩或樹皮或秸桿或稻殼或花生殼或玉米芯等組成，植被選自當?shù)赝林懮退脖?，如蘆葦、狗牙根、艾草、香蒲、水花生等，并配以當?shù)匚廴緡乐氐暮斓啄嗪丸F錳顆粒，且鐵錳顆粒和碳源(干重)質(zhì)量比為20:
1-40:1時效果更佳，這既提供有機碳源，又提供菌種引入，同時加強對磷的進一步吸附去除，達到氮磷同時同步去除的目的，該層鋪設高度為8或9或10或11或12cm;第五層為砂壤層6，主要由富鐵砂壤土(含沙量70%以上，粘土含量20%以下)組成，主要作用為硝化反應層，高度為48或49或50或51或52cm;第六層為高效吸附層7，主要由高磷吸附能力的鐵錳顆粒土壤組成，主要目的是快速有效地去除污水中的磷和重金屬，高度為8或9或10或11或12cm;
[0033]4、布水管網(wǎng)與進出水設置。污水首先通過引水管道8進入調(diào)節(jié)池18，在調(diào)節(jié)池內(nèi)對污水進行沉淀和污水調(diào)配后將污水通過提升栗9提升到進水管網(wǎng)10，進水量通過閥門11控制，之后進入土地處理系統(tǒng)的布水管網(wǎng)12(由多孔UPVC管與三通構(gòu)成)，其包括一個中央管網(wǎng)和20-50個分支管網(wǎng)，中央管網(wǎng)和分支管網(wǎng)垂直分布且由三通相連，分支管網(wǎng)間隔58或59或60或61或62cm。出水設置兩個出水口，出水口 13位于系統(tǒng)的最底層并由閥門14控制，該出水口只在污水量較大或沖洗時打開使用，出水口 15為常用出水口并由閥門16控制，該出口距離底層30cm，其作用是增加污水滯留時間并形成厭氧飽和層來促進反硝化脫氮作用；
[0034]5、植被種植。土地處理系統(tǒng)地面可種植植被17，植被種類的選擇較為寬泛，既可以根據(jù)季節(jié)和雨水考慮種植農(nóng)作物(如花生、紅薯、小白菜、油麥菜、水芹菜等)，又可種植耐濕性綠化景觀植物(艾草、燈芯草、狗牙根、小飛蓬，牛鞭草、狗尾草、黑麥草、蘆葦、香蒲、各種野花、矮生百慕大、酸模等)，具體選擇依據(jù)季節(jié)、雨水。若從氮磷去除的角度出發(fā)，并考慮當?shù)赝林脖?，建議種植艾草、燈芯草、狗牙根、小飛蓬、狗尾草、牛鞭草、白茅等；
[0035]6、污水調(diào)配。污水進入土地處理系統(tǒng)前需提前在調(diào)節(jié)池18中配置適宜的碳氮磷比以便達到最佳氮磷去除效果。污水配置碳磷比為100:1 -150:1之間對磷的去除效果最好，可達到90%以上，碳氮比為150:1-200:1之間對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的去除效果較好，可達到70%以上，添加的有機碳種類以葡萄糖、麥芽糖、甲醇、乙酸銨等效果為佳；
[0036]7、運行。污水經(jīng)引水管道8進水調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)的提升栗9的作用下經(jīng)過進水管網(wǎng)10，并打開進水閥門11，將污水引入布水管網(wǎng)12，隨后進入土地處理系統(tǒng)，在土地處理系統(tǒng)自上而下滲透，最后經(jīng)出水口 13排出系統(tǒng)。污水進入系統(tǒng)后可根據(jù)污水滲濾速率快慢通過進水閥門11調(diào)節(jié)進水流量，避免污水大量滯留在系統(tǒng)表面，最佳滯留時間為2或3或4小時。若處理效果不理想，可通過關閉出水閥門14適當延長污水滯留時間，通過情況下，出水閥門16呈關閉狀態(tài)，只在清洗時打開使用。系統(tǒng)運行完畢后，關閉栗站電源、進水閥門11和出水閥門14;
[0037]8、維護與管理。采取一定的維護管理措施:I)定期(每月一次)檢查維護進出水管道和引水管道8、提升栗9、進水管網(wǎng)10、進水閥門11、布水管網(wǎng)12、出水口 13、出水閥門14、出水口 15、出水閥門16，確保管道暢通;2)定期(每年一次)檢查調(diào)節(jié)池主體框架18和土地處理系統(tǒng)主體框架I，確保主體工程穩(wěn)固且不漏水;3)定期維護(每年一次)土地處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，尤其是吸附層7、砂壤層6和碳源層5，發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整或補充結(jié)構(gòu)組成567中相應的填料;4)定期(每月一次)維護管理植被17，重點防范害蟲對植被的破壞，在蟲害多發(fā)期，定期打藥防蟲害。同時避免外界人為因素對植被的破壞與損傷。在植被衰亡后，無需收割移除，而是盡量將植物殘體剪斷切碎，讓其快速腐爛后隨雨水進入土地處理系統(tǒng)內(nèi)作為后備碳源。
[0038]該技術(shù)方法能夠?qū)崿F(xiàn)氮磷在同一系統(tǒng)內(nèi)有效去除的目的，同時大幅提高氮磷的去除效率(50%以上)并長期穩(wěn)定，系統(tǒng)內(nèi)部不易堵塞，運行維護成本低，且不改變土地原有屬性。
[0039]實施例2:
[0040]根據(jù)附圖1可知，一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，它由土地處理系統(tǒng)主體框架1、碎石層2、粗砂層3、細砂層4、碳源層5、砂壤層6、吸附層7、引水管道8、提升栗
9、進水管網(wǎng)10、進水閥門11、布水管網(wǎng)12、出水口 13、出水閥門14、出水口 15、出水閥門16、植被17、調(diào)節(jié)池主體框架18組成，其特征在于:在土地處理系統(tǒng)主體框架I 一側(cè)開有進水管網(wǎng)
10、出水口 13、出水口 15，并在主體框架I內(nèi)分別裝有進水閥門11、出水閥門14和出水閥門16，進水管網(wǎng)1與土地處理系統(tǒng)主體框架1、調(diào)節(jié)池主體框架18相連。在調(diào)節(jié)池主體框架18一側(cè)開有引水管道8，在調(diào)節(jié)池主體框架18內(nèi)設有提升栗9。土地處理系統(tǒng)主體框架I底部與碎石層2相接，細砂層4分別與碎石層2、粗砂層3相接，碳源層5分別與細砂層4、砂壤層6相接，砂壤層6分別與碳源層5、吸附層7相接，在吸附層7上種植植被17。布水管網(wǎng)12與進水管網(wǎng)10相連并固定在吸附層7內(nèi)。土地處理系統(tǒng)的主體框架I和調(diào)節(jié)池主體框架18均以土方或磚混或混凝土圍堰為好，建議在滲水嚴重區(qū)域用混凝土，型號為C20或C25或C30為佳，土地處理系統(tǒng)主體框架I和調(diào)節(jié)池主體框架18呈u型或梯形，厚度均為30-40cm，圍堰外部素土夯實，圍堰內(nèi)部的四周和底部均需做防水處理并鋪設PE防滲膜，圍堰底層和底層向上30cm處分別設置兩個出水口，出水口 15位于系統(tǒng)的最底層并由出水閥門16控制，該出水口 15只在污水量較大或沖洗時打開使用，出水口 13為常用出水口并由出水閥門14控制，該出水口 13距離底層30cm，其作用是增加污水滯留時間并形成厭氧飽和層來促進反硝化脫氮作用。土地處理系統(tǒng)主體框架I建成后，自底部向頂部鋪設基質(zhì)材料。首先鋪設的最底層為碎石層2，由20或24或26或28或30mm碎石組成，高度為10cm，依次往上為粗砂層3，由細度模數(shù)3.1或3.3或3.5或3.7的粗砂組成，高度為10cm。第三層為細砂層4，由細度模數(shù)1.6或1.8或2或2.2的細砂組成，高度為10cm。第四層為碳源層5，該碳源層5對系統(tǒng)反硝化脫氮具有重要貢獻，是脫氮效果好壞的關鍵，主要作用為反硝化細菌提供持續(xù)有效的底物(如多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂類、葡萄糖等)，由I或2cmX 5或7或9或1cm規(guī)格大小的植物碎肩或木肩或樹皮或秸桿或稻殼或花生殼或玉米芯等組成，植被碎肩選自當?shù)赝林懮退脖?，如蘆葦、狗牙根、艾草、香蒲、水花生等，并配以當?shù)匚廴緡乐氐暮斓啄嗪丸F錳顆粒，且鐵錳顆粒和碳源(干重)質(zhì)量比為20:1-40:1時效果更佳，這既提供有機碳源，又提供菌種引入，同時加強對磷的進一步吸附去除，達到氮磷同時同步去除的目的，該層鋪設高度為1cm;第五層為砂壤層6，主要由富鐵砂壤土(含沙量70%以上，粘土含量20%以下)組成，主要作用為硝化反應層，高度為50cm;第六層為高效吸附層7，主要由高磷吸附能力的鐵錳顆粒土壤組成，主要目的是快速有效地去除污水中的磷和重金屬，高度為10cm?；|(zhì)鋪設完成后，構(gòu)建布水管網(wǎng)12(由多孔UPVC管與三通構(gòu)成)，其包括一個中央管網(wǎng)和20-50個分支管網(wǎng)，中央管網(wǎng)和分支管網(wǎng)垂直分布且由三通相連，分支管網(wǎng)間隔60 cm。
[0041 ]該技術(shù)工藝目前已在合肥市大圩鎮(zhèn)1000平米的試驗區(qū)進行應用，效果顯著，主要用于處理農(nóng)村生活污水、雨水和面源污染的混排水，處理規(guī)模為200t/d，根據(jù)第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，總磷去除率在60%以上，最高可達到85%，總氮去除率在50%以上，最高可達到70%。同時，試驗區(qū)內(nèi)設置的各種農(nóng)作物(如花生、紅薯、小白菜、油麥菜、水芹菜等)和綠化景觀植被(如艾草、狗牙根、黑麥草、蘆葦、香蒲、各種野花、矮生百慕大、酸模、燈芯草等)均長勢良好。目前試驗區(qū)已運行近三年，各項指標運行良好且穩(wěn)定。
【主權(quán)項】
1.一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統(tǒng)的方法，其步驟是: A、區(qū)域選擇:選擇靠近污水、初期雨水、面源污染的匯集區(qū)，根據(jù)污水排放量確定實施面積和規(guī)模； B、主體框架構(gòu)建:調(diào)節(jié)池和土地處理系統(tǒng)主體框架以土方或磚混或混凝土圍堰，在滲水區(qū)域用混凝土，土地處理系統(tǒng)主體框架的厚度為30-40cm，圍堰外部素土夯實，圍堰內(nèi)部的四周和底部均做防水處理并鋪設PE防滲膜； C、結(jié)構(gòu)組成構(gòu)建:土地處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自上而下包括吸附層、砂壤層、碳源層、細砂層、粗砂層和碎石層，各個層次的深度分別設定為9_11 cm、49_51 cm、9_11 cm、9_11 cm、9_11 cm和9-11cm，吸附層采用具高磷吸附能力的鐵錳顆粒土壤，砂壤層是磷吸附層和硝化作用反應層，該層為富鐵砂壤，有效吸附污水中的磷，該層接近地面空隙，將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，碳源層是反應層，該層由天然有機碳源組成，反硝化提供底物，細砂層和粗砂層以及碎石層用于磷的吸附和上層滲濾下來的雜質(zhì)的截留，該系統(tǒng)種植農(nóng)作物和觀賞植被，根系在砂壤層中生長； D、布水管網(wǎng)與進出水設置:污水通過引水管道進入調(diào)節(jié)池，在提升栗的下進入進水管網(wǎng)，進水量通過閥門控制，之后進入土地處理系統(tǒng)的布水管網(wǎng)，出水設置兩個出水口，一處出水口位于系統(tǒng)的最底層并由閥門控制，該出水口在污水量或沖洗時打開，另一處出水口并由閥門控制，該出口距離底層28-32cm; E、植被種植:土地處理系統(tǒng)地面種植植被，植被種類的選擇為寬泛，根據(jù)季節(jié)和雨水種植農(nóng)作物:花生、紅薯、小白菜、油麥菜、水芹菜，種植耐濕性綠化景觀植物:艾草、燈芯草、狗牙根、小飛蓬，牛鞭草、狗尾草、黑麥草、蘆葦、香蒲、各種野花、矮生百慕大、酸模； F、污水調(diào)配:污水進入土地處理系統(tǒng)前提前配置碳氮磷比以達到氮磷去除，污水碳磷比為100:1-150:1，碳氮比為150:1-200:1，添加的有機碳種類以葡萄糖、麥芽糖、甲醇、乙酸銨； G、運行:污水調(diào)配完后引入進水管網(wǎng)和布水管網(wǎng)，經(jīng)土地處理系統(tǒng)凈化削減后在出水口排出系統(tǒng)，污水進入系統(tǒng)后根據(jù)污水滲濾速率通過進水閥門調(diào)節(jié)進水流量，滯留時間為2-4小時，系統(tǒng)運行完畢后，關閉栗站電源、進出水閥門； H、維護與管理:I)定期檢查維護進出水管道和閥門、進水管網(wǎng)、出水口、布水管網(wǎng)，確保管道暢通;2)定期檢查調(diào)節(jié)池和土地處理系統(tǒng)主體框架，主體工程穩(wěn)固不漏水;3)定期維護土地處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，調(diào)整或補充填料;4)定期維護管理植被，定期打藥防蟲害，在植被衰亡后，無需收割移除，將植物殘體剪斷切碎，讓腐爛后隨雨水進入土地處理系統(tǒng)內(nèi)作為碳源。2.權(quán)利要求1所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，它由土地處理系統(tǒng)主體框架(I)、碎石層(2)、粗砂層(3)、細砂層(4)、碳源層(5)、砂壤層(6)、吸附層(7)、引水管道(8)、提升栗(9)、進水管網(wǎng)(10)、進水閥門(11)、布水管網(wǎng)(12)、出水口(13)、出水閥門(I4)、出水口(I5)、出水閥門(16)、植被(17)、調(diào)節(jié)池主體框架(18)組成，其特征在于:在土地處理系統(tǒng)主體框架(I)一側(cè)開有進水管網(wǎng)(10)、出水口(13)、出水口(15)，并在土地處理系統(tǒng)主體框架(I)上分別裝有進水閥門(11)、出水閥門(14)和出水閥門(16)，進水管網(wǎng)(10)與土地處理系統(tǒng)主體框架(I)和調(diào)節(jié)池主體框架(18)相連，在調(diào)節(jié)池主體框架(18) —側(cè)開有引水管道(8)，在調(diào)節(jié)池主體框架(18)內(nèi)設有提升栗(9)，在土地處理系統(tǒng)主體框架(I)底部與碎石層⑵相接，細砂層⑷分別與碎石層⑵、粗砂層⑶相接，碳源層(5)分別與細砂層(4)、砂壤層(6)相接，砂壤層(6)分別與碳源層(5)、吸附層(7)相接，在吸附層(7)上種植植被(17)，布水管網(wǎng)(12)與進水管網(wǎng)(10)相連并固定在吸附層(7)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，其特征在于:所述的土地處理系統(tǒng)主體框架(I)和調(diào)節(jié)池主體框架(18)呈u型或梯形，厚度為30-40cm，土地處理系統(tǒng)主體框架(I)的底層和底層向上30cm處分別設置兩個出水口，調(diào)節(jié)池主體框架(18)的底層設置引水管道(8)和提升栗(9)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，其特征在于:所述的碎石層(2)為20-30_碎石，高度為8-12(^1，粗砂層(3)為細度模數(shù)3.1-3.7的粗砂，高度為8-12cm，細砂層(4)為細度模數(shù)1.6-2.2的細砂，高度為8-1201105.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，其特征在于:所述的碳源層(5)為1-1Ocm的植物碎肩或木肩或樹皮或秸桿或稻殼或花生殼或玉米芯，其中植被碎肩為蘆葦、狗牙根、艾草、香蒲、水花生等，并配以湖庫底泥和鐵錳顆粒，鐵錳顆粒和碳源質(zhì)量比為20:1-40:1。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，其特征在于:所述的砂壤層(6)為富鐵砂壤土，高度為48-52cm，吸附層(7)為鐵錳顆粒土，高度為8-12cm07.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，其特征在于:所述的布水管網(wǎng)(12)包括一個中央管網(wǎng)和20-50個分支管網(wǎng)，中央管網(wǎng)和分支管網(wǎng)垂直分布由三通相連，分支管網(wǎng)間隔60 cm ο8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統(tǒng)，其特征在于:所述的植被(17)為艾草、燈芯草、狗牙根、小飛蓬、狗尾草、牛鞭草、白茅。
【文檔編號】C02F3/30GK105923783SQ201610543065
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月12日
【發(fā)明人】宋春雷, 周易勇, 曹秀云, 汪志聰, 周子俊
【申請人】中國科學院水生生物研究所