貴陽污水設(shè)備:本發(fā)明公開一種通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)。針對(duì)現(xiàn)有人工快速滲濾系統(tǒng)對(duì)氮磷去除效果較差的缺陷，通過殼聚糖改性蛭石以及系統(tǒng)工藝參數(shù)的優(yōu)化來提高系統(tǒng)對(duì)氮磷的去除能力。該技術(shù)將改性后的蛭石與土壤河沙按比例混合，以水力負(fù)荷為2m/d，每48h布水一次，一次進(jìn)水3h，落干45h，土層厚度為70～100cm，在土層下30cm處以2:1的比例分段進(jìn)水，在該工藝條件下實(shí)現(xiàn)人工快速滲濾系統(tǒng)對(duì)氮磷污染物的達(dá)標(biāo)處理?？傮w而言，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，處理效果好。

　　貴陽污水設(shè)備:權(quán)利要求書

　　1.一種通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，由上端的溢流層、中間介質(zhì)層以及底部的排水層組成，其中介質(zhì)層包含土壤、河沙、蛭石以及石灰石，在介質(zhì)層表面以及介質(zhì)層內(nèi)部分別設(shè)置進(jìn)水管，排水層底部一側(cè)設(shè)置出水口。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，介質(zhì)層中介質(zhì)為均勻混合，土壤經(jīng)晾曬后過2mm篩、河沙、蛭石和石灰石的粒徑均為1～2mm。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，土壤和河沙的添加體積比為1:1，蛭石摻雜量為土壤和河沙總體積的15%，石灰石的摻雜量為土壤和河沙總體積的8%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，介質(zhì)層厚度為70～100cm，溢流層厚度20～30cm，排水層厚度20～30cm。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，排水層填充填料為鵝卵石，排水層填充的鵝卵石粒徑為2～4cm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，在介質(zhì)層與排水層鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)以及土工布。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，所述蛭石為改性蛭石，改性過程包括以下步驟：蛭石用2mm篩分，采用1mol/L的HNO3攪拌浸泡2h，取出并沖洗，去除可溶性雜質(zhì)，在烘箱中烘干至恒重，然后取上述預(yù)處理后的蛭石和殼聚糖，按照殼聚糖與蛭石的質(zhì)量比為1:20-50于燒杯中，加入1mol/L的NaOH溶液，攪拌24h后用蒸餾水浸泡、沖洗至pH恒定，在烘箱中干燥至恒重后待用。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，介質(zhì)層內(nèi)部的進(jìn)水管設(shè)置在距介質(zhì)層上表面30cm處。

　　9.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的人工快速滲濾系統(tǒng)進(jìn)行雨水中氮磷等污染物處理的方法，其特征在于，待處理污水從介質(zhì)層表面和介質(zhì)層內(nèi)部的進(jìn)水管同時(shí)進(jìn)水，再由設(shè)置于排水層一側(cè)的出水口排出，進(jìn)水采用淹水-落干交替運(yùn)行的方式，水力負(fù)荷2m/d，水力負(fù)荷周期48h，其中布水時(shí)間為3h，落干時(shí)間為45h，系統(tǒng)出水由排水層一側(cè)的出水口排出。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人工快速滲濾系統(tǒng)進(jìn)行雨水中氮磷等污染物處理的方法，其特征在于，介質(zhì)層表面與介質(zhì)層內(nèi)部的進(jìn)水比例為2:1。

　　貴陽污水設(shè)備:說明書

　　一種通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)

　　貴陽污水設(shè)備:技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)。

　　貴陽污水設(shè)備:背景技術(shù)

　　人工快速滲濾系統(tǒng)(Constructed rapid infiltration system，簡(jiǎn)稱：CRI)為土地處理的一種類型，它是指有控制地將污水投放于人工構(gòu)筑的滲濾介質(zhì)的表面，使其在向下滲透的過程中經(jīng)歷不同的物理、化學(xué)和生物作用，最終達(dá)到凈化污水的目的。它是在對(duì)各類土地處理和快速滲濾系統(tǒng)研究總結(jié)的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)污水土地處理系統(tǒng)普遍存在的水力負(fù)荷低、單位面積處理能力小等缺點(diǎn)，借鑒了污水快速滲濾土地處理系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，逐步發(fā)展起來的一種具有自身特色的新型污水處理技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展空間。

　　該系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用滲透性能較好的人工滲濾介質(zhì)作為材料替代天然土，并加入一些特殊功能的填料，運(yùn)行采用干濕交替方式進(jìn)行，保證既有較高的水力負(fù)荷，又能滿足出水的要求。目前國(guó)內(nèi)外在對(duì)降雨徑流污染控制技術(shù)上的研究進(jìn)度不同，但是土地處理系統(tǒng)已成為各國(guó)控制和削減降雨徑流污染的主要手段之一。這一技術(shù)既解決了采用沉淀池或調(diào)蓄池會(huì)造成旱天閑置、占地面積大且雨水直接利用可行性、經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn);也充分利用了土壤的凈化能力，從而達(dá)到削減降雨徑流污染的目的。

　　由于受不同地區(qū)的氣候以及土壤質(zhì)地的影響，各地的最優(yōu)工藝參數(shù)有所差異，由此導(dǎo)致對(duì)于人工快速滲濾系統(tǒng)的應(yīng)用并沒有確定的工藝參數(shù)范圍，另外，現(xiàn)有技術(shù)中的人工快速滲濾系統(tǒng)對(duì)氮磷等污染物質(zhì)去除效率仍然較低，經(jīng)過人工快速滲濾系統(tǒng)的出水中污染物并未得到徹底的去除，從而造成出水排入自然水體后造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、黑臭等惡劣影響，基于此，現(xiàn)有技術(shù)中的人工快速滲濾系統(tǒng)并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水徑流中污染物進(jìn)行迅速?gòu)氐變艋哪康摹?/p>

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，通過適宜的滲濾介質(zhì)比例、工藝參數(shù)和運(yùn)行方式的搭配，構(gòu)建一套高效脫氮除磷的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人工快速滲濾系統(tǒng)對(duì)雨水徑流中污染物的凈化。

　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種通過介質(zhì)改性提高對(duì)雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，由上端的溢流層、中間介質(zhì)層以及底部的排水層組成，其中介質(zhì)層包含土壤、河沙、蛭石以及石灰石，在介質(zhì)層表面以及介質(zhì)層內(nèi)部分別設(shè)置進(jìn)水管，排水層底部一側(cè)設(shè)置出水口。

　　優(yōu)選的，介質(zhì)層中介質(zhì)為均勻混合，土壤經(jīng)晾曬后過2mm篩、河沙、蛭石和石灰石的粒徑均為1～2mm。

　　優(yōu)選的，土壤和河沙的添加體積比為1:1，蛭石摻雜量為土壤和河沙總體積的15%，石灰石的摻雜量為土壤和河沙總體積的8%。

　　適當(dāng)?shù)尿问瘬诫s比例可以在保證系統(tǒng)對(duì)污染物去除效率的同時(shí)保證經(jīng)濟(jì)性。

　　優(yōu)選的，介質(zhì)層厚度為70～100cm，溢流層厚度20～30cm，排水層厚度 20～30cm。

　　滲濾介質(zhì)上鋪一層小粒徑的鵝卵石，有利于避免進(jìn)水沖刷上層填料;底部設(shè)有承托排水層，填裝空隙率大、滲透性能好的礫石層，該層的主要作用是支撐上部的滲濾介質(zhì)、收集底層出水和讓出水順利流出系統(tǒng)。

　　優(yōu)選的，排水層填充填料為鵝卵石，排水層填充的鵝卵石粒徑為2～4cm。

　　優(yōu)選的，在介質(zhì)層與排水層鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)以及土工布;其作用為承托介質(zhì)層，防止介質(zhì)層內(nèi)介質(zhì)落入排水層。

　　優(yōu)選的，所述蛭石為改性蛭石，改性過程包括以下步驟：蛭石用2mm篩分，采用1mol/L的HNO3攪拌浸泡2h，取出并沖洗，去除可溶性雜質(zhì)，在烘箱中烘干至恒重，然后取上述預(yù)處理后的蛭石和殼聚糖，按照殼聚糖與蛭石的質(zhì)量比為1:20-50于燒杯中，加入1mol/L的NaOH溶液，攪拌24h后用蒸餾水浸泡、沖洗至pH恒定，在烘箱中干燥至恒重后待用。

　　采用HNO3預(yù)處理，一方面可以使蛭石骨架中的K+、Mg2+等金屬陽離子溶出，另一方面也可以溶解蛭石表面附著的少量碳酸楊等雜質(zhì);而適當(dāng)?shù)腘aOH 預(yù)處理則可以中和酸處理環(huán)節(jié)被交換到蛭石上的H+，避免使用過程中pH產(chǎn)生影響。另外氫氧化鈉溶液在改性過程中會(huì)使Na+進(jìn)入蛭石內(nèi)部，從而提高蛭石的離子交換性能，有利于對(duì)氮磷的去除。

　　優(yōu)選的，介質(zhì)層內(nèi)部的進(jìn)水管設(shè)置在距介質(zhì)層上表面30cm處。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案之二，上述的人工快速滲濾系統(tǒng)進(jìn)行雨水中氮磷等污染物處理的方法，待處理污水從介質(zhì)層表面和介質(zhì)層內(nèi)部的進(jìn)水管同時(shí)進(jìn)水，再由設(shè)置于排水層一側(cè)的出水口排出，進(jìn)水采用淹水-落干交替運(yùn)行的方式，水力負(fù)荷2 m/d，水力負(fù)荷周期48h，其中布水時(shí)間為3h，落干時(shí)間為45h，系統(tǒng)出水由排水層一側(cè)的出水口排出。

　　優(yōu)選的，介質(zhì)層表面與介質(zhì)層內(nèi)部的進(jìn)水比例為2:1。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

　　本發(fā)明提供了適應(yīng)于雨水處理的人工快速滲濾系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)填裝合適比例的填料，采用分段進(jìn)水的方式進(jìn)行進(jìn)水，構(gòu)建成高效脫氮除磷系統(tǒng)，且改性后的蛭石進(jìn)一步提高了系統(tǒng)對(duì)污染物吸附截留的能力，提高系統(tǒng)對(duì)污染物的吸附效果。通過上部有氧段發(fā)生的硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，通過分段進(jìn)水的方式提供下部厭氧段所需要的有機(jī)物，使下部的厭氧段發(fā)生的反硝化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)硝態(tài)氮的去除，蛭石和石灰石中的陽離子可與磷酸根離子吸附沉淀，從而實(shí)現(xiàn)雨水中氮磷的去除。本發(fā)明在較高的水力負(fù)荷下運(yùn)行，介質(zhì)的混合填裝提高了系統(tǒng)的孔隙率和吸附能力，合理的土層厚度以及分段進(jìn)水位置的選擇進(jìn)一步提高了系統(tǒng)對(duì)污染物特別是氮素的去除效果。并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，占地面積小，運(yùn)行成本低，處理效果好。

　　將土壤、沙子、蛭石以及石灰石混合填裝有利于提高系統(tǒng)的孔隙率，提高系統(tǒng)復(fù)氧效果以及抗堵塞性能，改性后的蛭石可進(jìn)一步提高系統(tǒng)對(duì)氮磷等污染物的吸附截留效果，降低出水中TN和TP的濃度;隨著進(jìn)水時(shí)間的延長(zhǎng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物利用介質(zhì)截留的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行繁殖，石灰石則可有效補(bǔ)充系統(tǒng)在硝化反應(yīng)時(shí)消耗的堿度，使系統(tǒng)保持在適宜微生物生長(zhǎng)繁殖的pH范圍內(nèi)且避免系統(tǒng)出水呈酸性。采用較大的水力負(fù)荷周期以及較低的濕干比有利于系統(tǒng)在落干期將介質(zhì)吸附截留的污染物充分降解，為下一次進(jìn)水是留出足夠的吸附位點(diǎn)，保證系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效果。隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，系統(tǒng)上部與外界接觸充分為好氧段，系統(tǒng)下部逐漸變?yōu)閰捬醵?，硝化反?yīng)是在系統(tǒng)上部的好氧段完成，反硝化反應(yīng)是在厭氧條件下，通過反硝化菌的作用，是指細(xì)菌將硝酸鹽(NO3-)中的氮(N) 通過一系列中間產(chǎn)物(NO2-、NO、N2O)還原為氮?dú)?N2)的生物化學(xué)過程，因此，反硝化反應(yīng)是在系統(tǒng)的下半段完成的，通過在距表層30cm處設(shè)置進(jìn)水管進(jìn)行分段進(jìn)水，可有效補(bǔ)充系統(tǒng)厭氧段發(fā)生的反硝化反應(yīng)所需的碳源，提高該段的反硝化反應(yīng)強(qiáng)度，避免該段由于碳源不足反硝化反應(yīng)不充分造成的出水中硝氮以及TN濃度過高的情況。土層范圍選在85cm可在保證系統(tǒng)對(duì)污染物去除效率的同時(shí)保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。排水層中填充大粒徑的鵝卵石可起到快速集水、排水以及抗堵塞的作用。