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一种深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510762745.6

申请日:

2015.11.11

公开号:

太阳城集团CN105236585A

公开日:

2016.01.13

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 3/32申请日:20151111|||公开
IPC分类号: C02F3/32 主分类号: C02F3/32
申请人: 辽宁石油化工大学
发明人: 陈佳勃; 李法云; 范志平; 王艳杰; 王冬智
地址: 113000辽宁省抚顺市望花区丹东路西段1号
优先权:
专利代理机构: 沈阳亚泰专利商标代理有限公司21107 代理人: 郭元艺
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201510762745.6

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.10.31|||2016.02.10|||2016.01.13

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明属农业生活污水处理技术领域,尤其涉及一种深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,包括三层基质结构,上下层结构均采用普用型基质,中层结构采用氮优选型基质和磷优选型基质;普用型基质包括粗砂和砾石;氮优选型基质包括沸石和碱加热的有机碳源;磷优选型基质包括蛭石、石灰石及煤灰渣;上层结构高度为10~20cm;中层结构高度为40~100cm,从上到下依次是高度为20~55cm的等体积的蛭石及沸石混合料,高度为20~45cm的等体积的石灰石、煤灰渣、沸石和适量碱加热的有机碳源混合料;下层结构高度为10~20cm。本发明可同时处理污水中的多种污染物、运行稳定、填料不易堵塞、经济高效。

权利要求书

权利要求书
1.  一种深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,其特征在于:包括三层基质结构,上层结构采用普用型基质,中层结构采用氮优选型基质和磷优选型基质,下层结构采用普用型基质;所述普用型基质包括粗砂和砾石;所述氮优选型基质包括沸石和碱加热的有机碳源;所述磷优选型基质包括蛭石、石灰石及煤灰渣。

2.  根据权利要求1所述的深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,其特征在于:所述上层结构高度为10~20cm,是等体积的砾石粗砂混合料;所述中层结构高度为40~100cm,从上到下依次是高度为20~55cm的等体积的蛭石及沸石混合料,高度为20~45cm的等体积的石灰石、煤灰渣、沸石和适量碱加热的有机碳源混合料;所述下层结构高度为10~20cm,是粗砂、砾石、碎石及碎砖的混合料。

3.  根据权利要求2所述的深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,其特征在于:所述上层结构中砾石粒径为20~30mm;所述中层结构中基质填料粒径为3~20mm;所述下层结构中砾石、碎砖及碎石粒径均为15~40mm。

4.  根据权利要求2所述的深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,其特征在于:所述碱加热的有机碳源为加碱并80~90℃恒温加热处理0.8~1.0小时的有机碳源。

5.  根据权利要求4所述的深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,其特征在于:所述有机碳源为水洗除尘、剪碎、105℃烘干1.5小时的玉米秸秆、稻草和芦苇。

6.  根据权利要求4或5所述的深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,其特征在于:所述碱为质量百分含量1%的NaOH,以质量份计,有机碳源与碱液的固液比为1:25。

说明书

说明书一种深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料
技术领域
本发明属农业生活污水处理技术领域,尤其涉及一种深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料。
背景技术
在我国经济欠发达的农村地区,由于缺乏污水收集管网和相应的治理设施,大部分生活污水未经任何处理直接排入受纳水体。在部分流域,特别是饮用水源保护区,排放的生活污水已经成为主要的污染源。因此,对这些分散型生活污水的处理就显得十分紧迫。农村生活污水的特点是:污水的季节性比较强,水量波动大,有机负荷和水力负荷变化也大,营养物的含量较高,可生化性好,污水中基本上不含有毒有害物质。农村污水量小且分散,农村地区经济实力有限,缺乏环境污染治理的专业设施和技术人员,污染防治的基础设施薄弱。
人工湿地用于污水处理,具有效率高、能耗低、投资少及运行管理方便及景观美化功能等优点,是小城镇污水处理较经济合理的选择。不同类型的人工湿地,因其结构及运行方式不同,使得床体氧环境和污染物的去除效果具有明显差异。潮汐流人工湿地是近年来发展起来的一种新型人工湿地类型,其运行过程中依靠床体饱和浸润面周期性变化产生的基质孔隙吸力将大气强迫吸入床体,可显著提高湿地床的复氧能力。填料是人工湿地的重要组成部分,它不仅通过过滤、吸附作用截留污水中的污染物,而且还是植物和微生物生存的介质,对净水效果起到关键作用。因而有针对性的开发处理农村生活污水中的特征污染物,筛选相应经济、高效的人工湿地基质填料,成为潮汐流人工湿地有效处理农村生活污水的关键。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足而提供的一种可同时处理污水中的多种污染物、运行稳定、填料不易堵塞、经济高效的深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料。
为达到上述技术目标,本发明是这样实现的。
一种深度处理农村生活污水的潮汐流人工湿地基质填料,其特征在于:包括三层基质结构,上层结构采用普用型基质,中层结构采用氮优选型基质和磷优选型基质,下层结构采用普用型基质;所述普用型基质包括粗砂和砾石;所述氮优选型基质包括沸石和碱加热的有机碳源;所述磷优选型基质包括蛭石、石灰石及煤灰渣。
作为一种优选方案,本发明所述上层结构高度为10~20cm,是等体积的砾石粗砂混合料;所述中层结构高度为40~100cm,从上到下依次是高度为20~55cm的等体积的蛭石及沸石混合料,高度为20~45cm的等体积的石灰石、煤灰渣、沸石和适量碱加热的有机碳源混合料;所述下层结构高度为10~20cm,是粗砂、砾石、碎石及碎砖的混合料。
作为一种优选方案,本发明所述上层结构中砾石粒径为20~30mm;所述中层结构中基质填料粒径为3~20mm;所述下层结构中砾石、碎砖及碎石粒径均为15~40mm。
进一步地,本发明所述碱加热的有机碳源为加碱并80~90℃恒温加热处理0.8~1.0小时的有机碳源。
进一步地,本发明所述有机碳源为水洗除尘、剪碎、105℃烘干1.5小时的玉米秸秆、稻草和芦苇。
进一步地,本发明所述碱为质量百分含量1%的NaOH,以质量份计,有机碳源与碱液的固液比为1:25。
本发明对村镇生活污水进行分析测定,通过实验室人工湿地模拟试验,在采用优化的人工湿地基质填料配方条件下,应用人工湿地处理生活污水,分析人工湿地出水的水质。本发明通过人工湿地基质的吸附、过滤、沉淀,微生物的氨化、硝化与反硝化作用和植物的吸收与挥发作用等途径去除污水中的营养物和有机物等污染物,从而达到快速、彻底、安全去除污水中的主要污染物的目的。
与现有技术相比,本发明具有如下优点。
1、根据农村生活污水的特点,有针对性的应用本基质填料的潮汐流人工湿地处理农村生活污水,可同时处理污水中的多种污染物,处理效率高。采用本发明基质填料的潮汐流人工湿地处理农村生活污水,在水力负荷为0.02~0.30m3/(m2﹒d)范围内,出水均达到或超过《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。
2、本发明所需原材料易获取、成本低,部分原材料可实现固体废弃物的资源化利用。蛭石、石灰石和沸石市场价格较便宜;煤灰渣为工业废渣,不加处理会污染环境;大部分有机碳源为农业废弃物,焚烧或在水体中腐烂又转化成为环境中新的污染源;砾石、碎砖、碎石和砂是常见的建筑废弃物或原材料,不加处理会占用土地资源,影响社会经济和生态环境协调发展。
3、运行稳定,填料不易堵塞。本填料所用的基质具有粒径较大、通透性好、比表面积大的特点,因此采用本填料的潮汐流人工湿地处理农村生活污水具有运行稳定,填料不易堵塞的优点。
4、本发明人工湿地基质填料生产技术要求低。只需将所需原材料进行简单的处理与配比,不需要大型的仪器设备和复杂的加工工艺。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
实施例1受试水体为某校园生活污水。
试验装置为模拟的圆柱体潮汐流人工湿地系统,柱体由有机玻璃制成,高130cm,内径20cm。柱体底部铺设10cm~15cm高砾石、碎石和碎砖垫层(含少量粗砂),砾石、碎石和碎砖的粒径为15~40mm;中层结构高度为80~90cm,从上到下依次是高度为45~50cm的等体积的蛭石、沸石混合料,高度为35~40cm的等体积的石灰石、煤灰渣、沸石和适量碱加热的有机碳源混合料(碱加热的有机碳源制备方法:玉米秸杆200g,水洗除尘,剪碎,105℃烘干1.5小时,加质量百分含量为1%的NaOH,85℃恒温加热0.9小时,以质量份计,有机碳源与碱液固液比为1:25),粒径为3~20mm;上层覆盖10cm~15cm高等体积的砾石粗砂混合料,砾石粒径为20~30mm,辅助过滤和固定植物;柱体上部10cm~30cm为超高设计,以避免污水外溢;植物选择根系发达、当地生长良好的芦苇。
实验装置提前二个月进行试运行,并对基质进行挂膜。污水停留太阳城集团与排空太阳城集团比为5h:10h,回流比为1:1,进水方式由上而下,单次周期内进水水量和回流水量均为9L,反应器运行温度为15~28℃。试验期间进水、出水主要污染物浓度及污染物去除效率见表1。与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)相比,NH4+、TN和CODMn达到一级A标准,BOD5和TP达到一级B标准。
表1污染物去除效率。

注:受试水体为某校园生活污水。
实施例2受试水体为经化粪池处理后的农村生活污水。
试验装置为模拟的圆柱体潮汐流人工湿地系统,柱体由有机玻璃制成,高130cm,内径20cm。柱体底部铺设10cm~15cm高砾石、碎砖垫层(含少量粗砂),砾石和碎砖粒径为15~40mm;中层结构高度为75~85cm,从上到下依次是高度为35~40cm的等体积的蛭石、沸石混合料,高度为40~45cm的等体积的石灰石、煤灰渣、沸石和适量碱加热的有机碳源混合料(碱加热的有机碳源混合料制备方法:稻草150g,水洗除尘,剪碎,105℃烘干1.5小时,加质量百分含量为1%的NaOH,85℃恒温加热0.9小时,以质量份计,有机碳源与碱液固液比为1:25),粒径为3~20mm;上层覆盖10cm~15cm高砾石粗砂混合料,粒径为20~30mm,辅助过滤和固定植物;柱体上部15cm~35cm为超高设计,以避免污水外溢;植物选择根系发达、当地生长良好的芦苇。
实验装置提前二个月进行试运行,并对基质进行挂膜。污水停留太阳城集团与排空太阳城集团比为4h:8h,回流比为1:1,进水方式由上而下,单次周期内进水水量和回流水量均为8L,反应器运行温度为15~28℃。试验期间进水、出水主要污染物浓度及污染物去除效率见表2。与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)相比,NH4+、TN、TP和CODMn达到一级A标准,BOD5达到一级B标准。
表2污染物去除效率。

注:受试水体为经化粪池处理后的农村生活污水。
实施例3受试水体为某养殖场经预处理及厌氧消化后的畜禽废水。
试验装置为模拟的圆柱体潮汐流人工湿地系统,柱体由有机玻璃制成,高130cm,内径20cm。柱体底部铺设10cm~15cm高砾石垫层(含少量粗砂),砾石粒径为15~40mm;中层结构高度为80~90cm,从上到下依次是高度为45~50cm的等体积的蛭石、沸石混合料,高度为35~40cm的等体积的石灰石、煤灰渣、沸石和适量碱加热的有机碳源混合料(碱加热的有机碳源制备方法:芦苇200g,水洗除尘,105℃烘干1.5小时,剪碎,加质量百分含量为1%NaOH85℃恒温加热0.9小时,以质量份计,有机碳源与碱液固液比为1:25),粒径为3~20mm;上层覆盖10cm~15cm高砾石粗砂混合料,砾石粒径为20~30mm,辅助过滤和固定植物;柱体上部10cm~30cm为超高设计,以避免污水外溢;植物选择根系发达、当地生长良好的芦苇。
实验装置提前二个月进行试运行,并对基质进行挂膜。污水停留太阳城集团与排空太阳城集团比为5h:10h,回流比为1:1,进水方式由上而下,单次周期内进水水量和回流水量均为7L,反应器运行温度为15~28℃。试验期间进水、出水主要污染物浓度及污染物去除效率见表3。与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)相比,NH4+达到一级A标准,TN、TP、CODMn和BOD5达到一级B标准。
表3污染物去除效率。

注:受试水体为某养殖场经预处理及厌氧消化后的畜禽废水。
太阳城集团可以理解地是,以上太阳城集团本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。

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