[實用新型]高水力負荷去除水中抗生素磺胺甲惡唑的人工土層快滲系統

有效

• 申請號: 201820041992.6
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN208071530U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 李淼;劉芹芹;余和春;劉翔
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/38
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種高水力負荷去除水中磺胺類抗生素磺胺甲惡唑的人工土層快滲系統，主體結構以有機玻璃柱體為載體，柱體整體高度65cm，包括溢流空間10cm和密實填充人工混合土壤及砂石濾料55cm，填充物自上而下為15cm的粉質粘土、中粗砂、火山巖按比例混合物，25cm沸石，15cm粗砂礫卵石，處理水依次經過柱體，通過土壤天然微生物降解、濾料物理吸附實現去除水中SMX。該系統對20?30μgL^?1去離子水SMX平均去除率為44.75％,對20?30μgL^?1再生水中SMX平均去除率為58.17％，水力負荷高，場地條件要求低；堵塞問題是影響人工土層快滲系統處理系統工程應用性的重要因素，本實用新型系統在高水力負荷下長時間運行，持久有效去除目標污染物SMX。

技術領域

本實用新型屬于水處理技術領域，特別涉及一種高水力負荷條件下去除水中抗生素磺胺甲惡唑(SMX)的人工土層快滲系統、方法和實驗裝置。

背景技術

SMX是一種磺胺類抗生素，以對氨基苯磺酰胺為基本化學結構，由人工合成的一類抗菌劑，具有抗菌譜較廣以及化學性質穩定等優點而被廣泛應用于家畜疾病預防與治療，通過與細菌葉酸代謝循環過程中對氨基苯甲酸會產生競爭作用而抑制細菌繁殖，對大部分革蘭氏陰、陽性菌均有抑制作用。SMX通常與甲氧芐氨嘧啶聯合用于廣譜抗性菌，用于對抗常見的尿路病原體，呼吸道病原體等，目前在環境中頻繁被檢出。污水處理廠排水是SMX進入環境水體重要途徑，Hirsch等調查了德國某污水廠二級出水中SMX進出濃度達到6μg L^-1。在我國廣州和香港4個污水處理廠出水中，SMX被檢出最高濃度達到2μg L^-1以上。環境水體中長期存在的低濃度SMX可能會誘導微生物產生抗藥性，對人體健康及生態環境都具有很大潛在風險。

土地處理系統被定義為廢水到土地表面與植物-土-水體系結合物理、化學和生物過程而完成具有一定可控的處理能力的應用方法。大部分土地處理系統規模比較大，較小的處理系統通常也達到1000m³/d，并且水力負荷因場地滲透速率限制一般比較小，而現有的土柱處理系統水力負荷較高時容易出現系統堵塞導致連續運行困難、去除持久效果較差等現象，規模化應用受到限制。

實用新型內容

為了克服上述現有系統裝置容易堵塞的缺點，本實用新型的目的在于提供一種高水力負荷去除水中抗生素磺胺甲惡唑(SMX)的人工土層快滲系統，針對目標污染物，高水力負荷下運行，系統滲透速率保持良好，借助于濾料為主的介質與污染物之間的物理、化學、生物等作用達到去除SMX污染物并改善水質的目的，具有去除率較高、原料成本低廉、連續運行時間長等優點。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種高水力負荷去除水中抗生素磺胺甲惡唑的人工土層快滲系統，主體結構為有機玻璃柱體及其內填充的土壤濾料，所述土壤濾料自上而下包括：

位于最上層人工混合土壤1，包括粉質粘土、中粗砂和火山巖按體積比1:3:2比例混合，用于強化土壤天然微生物降解污染物磺胺甲惡唑SMX，并防止堵塞，保持高的水力負荷；

位于中間的沸石2，對污染物磺胺甲惡唑SMX有物理吸附去除作用；

位于最下的粗砂礫卵石3，具有承托土壤濾料和過濾出水作用；

所述有機玻璃柱體的上端設置有進水口5，下端設置有出水口6。

所述人工混合土壤1的高度15cm；所述沸石2的高度25cm；所述粗砂礫卵石3的高度15cm。

所述人工混合土壤1采自北京市高碑店污水處理廠再生水回灌示范場地地表2-3米間的粉質粘土與中粗砂、火山巖按體積比1:3:2的比例均勻混合而成。

所述人工混合土壤1中粉質粘土的理化性質為：