[發明專利]兩相分層式生活污水滲濾處理系統

有效

• 申請號: 201210588488.5
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103030251A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 楊春平;羅偉;陳兵兵;曾光明;呂黎;郭俊元;何慧軍
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所(普通合伙) 33221
• 代理人: 應圣義

技術領域

本發明屬于生活污水分散式處理領域，具體涉及了一種硝化反硝化兩相分離的兩段式多介質土壤層污水滲濾處理系統。

背景技術

集中式污水處理中，在處理水部分回用的情況下，考慮給水排水，污水在城市管網中至少進行了三次輸送，這種處理方式是以巨大的能量損失為代價的，尤其對于居住比較分散的中小城市?(鎮)、廣大農村及偏遠地區而言，是明顯不符合可持續發展的要求的。目前國內外科學家都積極倡導污水分散處理思想，即就地處理就地回用，實現水平衡和水循環。污水的分散式處理理念已經越來越受到人們的重視。

多介質土壤層系統?(multi?soil?layering?treatment,?MSL)是日本學者在20世紀90年代首次提出的，該系統將土壤滲濾系統分為混合模塊層(Soil?mixture?blocks,?SMB)、滲濾層(permeable?layers,?PL)，其土壤模塊呈磚塊式交錯堆疊，SMB層和PL層輪流交替排列，其內能形成多個好氧、厭氧環境促進污染物去除。該系統中，進水通過毛細管作用能均勻滲濾到系統的PL層及SMB層，相對于傳統土地處理系統，不僅可保持較大的水力負荷，還明顯改善了的堵塞問題。

已有的研究表明：在長期運行的情況下（9~10年），MSL系統能持續保持對生活污水中?BOD₅和總磷的高效去除（去除率分別在90%和80%以上）；而總氮的去除則明顯受到進水水質、通風情況及溫度等的影響。尤其在有人工通風的情況下，總氮去除有較大下降（去除率僅50%左右），這主要是由于系統中硝酸鹽氮的反硝化過程受限。有學者指出改善條件以促進反硝化反應是提高地下滲濾系統總氮去除率的關鍵。

本專利發明人通過試驗，證實了前人的結論：在MSL?系統中，NH+?4-N的吸附和硝化主要發生在系統的上層，反硝化發生在SMB層。同時證明，在較小的層厚下，系統對BOD₅的去除已經很明顯，上述結果使得MSL系統在只填充兩層介質（高度約30?cm）時，盡管進水C:N達到約(4~6):1，出水C:N也只剩下約1:1~2:1，這將造成系統中下層由于缺乏碳源而對氮的進一步去除作用微乎其微，這也許是MSL系統整體對總氮去除效果欠佳的主要原因之一。

發明內容

針對傳統MSL系統存在的問題，本專利發明人開發出兩相分層式生活污水滲濾處理系統。首先，富含COD、氨氮的生活污水經過前段天然沸石層，利用天然沸石的陽離子交換作用富集污水中的氨氮，并馴化出大量硝化菌群完成氨氮的高效硝化，并同時保證該層出水COD不至于過小；隨后，污水經過后段MSL系統，利用前段出水剩余COD及土壤模塊中的天然有機物質作為反硝化碳源,?完成COD和硝態氮的同步去除。兩段的出水均通過開孔的排水假底自然滴下，有助于污水的復氧及再分配。本發明建造和運行成本低廉，能高效去除生活污水特別是化糞池出水的COD、氮磷等污染物，適于散戶型甚至村鎮小型生活污水的凈化處理。

本發明提供了一種兩相分層式生活污水滲濾處理系統。該新型組合滲濾系統通過設置兩段不同的填料層，構建起分別適宜于自養硝化菌群和異養菌群的差異化環境，實現高效的去除生活污水中氨氮和COD的目的。

具體來看，針對上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決：

兩相分層式生活污水滲濾處理系統，包括硝化段和設置在硝化段下方的反硝化段，所述硝化段包括天然沸石填料層、鋪設在天然沸石填料層底部的前段排水卵石層以及設置在前段排水卵石層下方的前段排水假底，所述反硝化段包括滲濾層、土壤模塊層、后段排水卵石層及設置在后段排水卵石層下方的后段排水假底，所述硝化段與反硝化段之間距離為30-50cm。

作為優選，所述的所述的土壤模塊層由土壤、鋸屑和鐵屑按照干重比75:10:15的比例均勻混合而成。

作為優選，所述的前段排水假底到滲濾層的距離為30-50cm。該設計有利于污水在第二段的均勻分配，強化污水的中間滴水復氧。

作為優選，所述的天然沸石填料層的填料粒徑為1-3?mm，層高為?30-50?cm。該段濾料孔隙較大，水力停留時間較短，主要起到硝化器的作用，吸附并完成污水中相當一部分NH+?4-N的硝化并保持出水中適宜的碳氮比；

作為優選，所述的前段排水假底和后段排水假底采用鋼混結構，開孔率為20-30%。排水假底采用開孔率較大的孔隙型排水假底主要提供對填料層的支撐作用。

作為優選，所述的滲濾層采用天然沸石，粒徑為1-3?mm。