一種高效脫氮除磷的土地處理方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統的方法，其步驟：A、區域選擇；B、主體框架構建；C、結構組成構建；D、布水管網與進出水設置；E、植被種植：植被種類為寬泛；F、污水調配；G、運行：污水經引水管道進入調節池并調配，隨后引入進水管網，經土地處理系統凈化后在出水口排出系統；H、維護與管理。該土地處理的系統在主體框架一側開有進水管網和出水口，進水管網與調節池相連，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，具有重要的環境、社會和經濟效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于污水治理工程
，更具體涉及一種用于污水處理的土地處理系統的方法，同時還涉及一種用于污水處理的土地處理的系統，適合農村生活污水、初期雨水以及農業面源污染等污水的高效處理。
技術介紹
目前國內用于農村生活污水、初期雨水以及農業面源污染的處理方式多為濕地系統、多塘系統、土地處理系統，而后者由于投資小、運行費用低、操作管理方便、出水水質好、增加綠地面積、不改變土地用途、改善和美化生態環境等優點，在國外格外受青睞，被廣泛應用于生活、面源甚至是工業污水的二級處理。土地處理系統是一種污水處理的生態工程技術。其原理是通過農田、林地、蘆葦地等土壤—微生物—植物系統的生物、化學、物理等固定、降解作用對污水中的污染物實現凈化并對污水中氮、磷等資源加以利用，促進綠色植物生長并使其增產，實現廢水資源化與無害化。同時由于土地處理系統從土表層到土壤內部形成了好氧、缺氧和厭氧的多項系統，有助于各種污染物質在不同的環境中發生作用，最終達到去除或削減污染物的目的。
技術實現思路
本專利技術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，對土地處理系統的傳統工藝進行改良，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內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，該技術氮磷處理效果明顯、工程造價低，且系統表面土層可用于種植農作物或綠地，景觀效果好且不影響土地原有用途，適用于大范圍內的低污染水處理。本專利技術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，結構簡單，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。為了達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統的方法，其步驟是：1、區域選擇。工程實施區域應選擇靠近污水、初期雨水、面源污染的匯集區為佳，根據污水排放量確定實施面積和規模；2、主體框架構建。主體框架包括土地處理系統和調節池。調節池容積根據處理規模而定。調節池和土地處理系統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，圍堰內部的四周和底部均需做防水處理并鋪設PE防滲膜；3、結構組成構建。該土地處理系統結構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9-11cm、49-51cm、9-11cm、9-11cm、9-11cm和9-11cm，合計99-101cm。吸附層采用具高磷吸附能力的鐵錳顆粒土壤，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氮進行硝化作用，將銨態氮轉化為硝態氮；碳源層的主要目的是為污水中的硝態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的截留。該系統可種植農作物和觀賞植被，根系可在砂壤層中生長；4、布水管網與進出水設置。污水首先通過引水管道進入調節池，在調節池內對污水進行沉淀和污水調配后將污水通過提升泵提升到進水管網，進水量通過閥門控制，之后進入土地處理系統的布水管網。出水設置兩個出水口，一處出水口位于系統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；5、植被種植。土地處理系統地面可種植植被，植被種類的選擇較為寬泛，既可以根據季節和雨水考慮種植農作物(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)，具體選擇依據季節、雨水。若從氮磷去除的角度出發，并考慮當地土著植被，建議種植艾草、燈芯草、狗牙根、小飛蓬、狗尾草、牛鞭草、白茅等；6、污水調配。污水進入土地處理系統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之間對銨態氮和硝態氮的去除效果較好，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；7、運行。污水調配完后引入進水管網和布水管網，經土地處理系統凈化削減后在出水口排出系統。污水進入系統后可根據污水滲濾速率快慢通過進水閥門調節進水流量，避免污水大量滯留在系統表面，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。系統運行完畢后，關閉泵站電源、進出水閥門；8、維護與管理。采取一定的維護管理措施：1)定期檢查(每月一次)維護進出水管道和閥門、進水管網、出水口、布水管網，確保管道暢通；2)定期(每年一次)檢查調節池和土地處理系統主體框架，確保主體工程穩固且不漏水；3)定期(每年一次)維護土地處理系統結構，尤其是吸附層、砂壤層和碳源層，發現問題，及時調整或補充結構組成中相應的填料；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內作為后備碳源。該技術方法能夠實現氮磷在同一系統內有效去除的目的，同時大幅提高氮磷的去除效率(50％以上)并長期穩定，系統內部不易堵塞，運行維護成本低，且不改變土地原有屬性。一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統，它由調節池和土地處理系統的主體框架、碎石層、粗砂層、細砂層、碳源層、砂壤層、吸附層、引水管道、提升泵、閥門、植被、進水管網、出水口、布水管網組成。其特征在于：在土地處理系統主體框架一側開有進水管網和出水口，并在土地處理系統主體框架分別裝有進水閥門和出水閥門，進水管網將土地處理系統主體框架和調節池主體框架
相連。調節池主體框架一側開有引水管道，在調節池主體框架池內設有提升泵。土地處理系統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。布水管網與進水管網相連并固定在吸附層內。土地處理系統和調節池的主體框架以土方或磚混或混凝土圍堰為好，建議在滲水嚴重區域用混凝土，型號為C20或C25或C30為佳，土地處理系統主體框架和調節池主體框架呈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，另一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統的方法，其步驟是：A、區域選擇：選擇靠近污水、初期雨水、面源污染的匯集區，根據污水排放量確定實施面積和規模；B、主體框架構建：調節池和土地處理系統主體框架以土方或磚混或混凝土圍堰，在滲水區域用混凝土，土地處理系統主體框架的厚度為30?40cm，圍堰外部素土夯實，圍堰內部的四周和底部均做防水處理并鋪設PE防滲膜；C、結構組成構建：土地處理系統結構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?11cm、49?51cm、9?11cm、9?11cm、9?11cm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，將銨態氮轉化為硝態氮，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的截留，該系統種植農作物和觀賞植被，根系在砂壤層中生長；D、布水管網與進出水設置：污水通過引水管道進入調節池，在提升泵的下進入進水管網，進水量通過閥門控制，之后進入土地處理系統的布水管網，出水設置兩個出水口，一處出水口位于系統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：土地處理系統地面種植植被，植被種類的選擇為寬泛，根據季節和雨水種植農作物：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、污水調配：污水進入土地處理系統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：污水調配完后引入進水管網和布水管網，經土地處理系統凈化削減后在出水口排出系統，污水進入系統后根據污水滲濾速率通過進水閥門調節進水流量，滯留時間為2?4小時，系統運行完畢后，關閉泵站電源、進出水閥門；H、維護與管理：1)定期檢查維護進出水管道和閥門、進水管網、出水口、布水管網，確保管道暢通；2)定期檢查調節池和土地處理系統主體框架，主體工程穩固不漏水；3)定期維護土地處理系統結構，調整或補充填料；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內作為碳源。...

【技術特征摘要】
1.一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理系統的方法，其步驟是：A、區域選擇：選擇靠近污水、初期雨水、面源污染的匯集區，根據污水排放量確定實施面積和規模；B、主體框架構建：調節池和土地處理系統主體框架以土方或磚混或混凝土圍堰，在滲水區域用混凝土，土地處理系統主體框架的厚度為30-40cm，圍堰外部素土夯實，圍堰內部的四周和底部均做防水處理并鋪設PE防滲膜；C、結構組成構建：土地處理系統結構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9-11cm、49-51cm、9-11cm、9-11cm、9-11cm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，將銨態氮轉化為硝態氮，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的截留，該系統種植農作物和觀賞植被，根系在砂壤層中生長；D、布水管網與進出水設置：污水通過引水管道進入調節池，在提升泵的下進入進水管網，進水量通過閥門控制，之后進入土地處理系統的布水管網，出水設置兩個出水口，一處出水口位于系統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：土地處理系統地面種植植被，植被種類的選擇為寬泛，根據季節和雨水種植農作物：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、污水調配：污水進入土地處理系統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：污水調配完后引入進水管網和布水管網，經土地處理系統凈化削減后在出水口排出系統，污水進入系統后根據污水滲濾速率通過進水閥門調節進水流量，滯留時間為2-4小時，系統運行完畢后，關閉泵站電源、進出水閥門；H、維護與管理：1)定期檢查維護進出水管道和閥門、進水管網、出水口、布水管網，確保管道暢通；2)定期檢查調節池和土地處理系統主體框架，主體
\t工程穩固不漏水；3)定期維護土地處理系統結構，調整或補充填料；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內作為碳源。2.權利要求1所述的一種碳介導的高效脫氮除磷的土地處理的系統，它由土地處理系統主體框架(1)、碎石層(2)、粗砂層(3)、細砂層(4)、碳源層(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋春雷，周易勇，曹秀云，汪志聰，周子俊，
申請(專利權)人：中國科學院水生生物研究所，
類型：發明
國別省市：湖北;42