本發(fā)明專利技術(shù)公布了一種兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，包括前段系統(tǒng)和后段系統(tǒng)；前段系統(tǒng)為曝氣好氧敞開式池體，包括進(jìn)水槽、進(jìn)水布水管、滲濾層、混合模塊層、底部墊層、底部排水管和曝氣系統(tǒng)；后段系統(tǒng)為非曝氣缺氧封閉式池體，包括進(jìn)水布水管、滲濾層、添加新型固相碳源的混合模塊層、底部墊層和底部排水管；前段和后段系統(tǒng)通過連接管相連接，兩段池體的垂直高度相差為20～50cm。本發(fā)明專利技術(shù)使得硝化作用與反硝化作用在不同環(huán)境中獨(dú)立進(jìn)行，能夠強(qiáng)化脫氮效果；同時(shí)采用可降解聚合物作為新型固相碳源，具有反硝化速率高、出水無色度影響等顯著優(yōu)點(diǎn)；系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)成本低，運(yùn)行效果穩(wěn)定，維護(hù)方便。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及污水處理系統(tǒng)，尤其涉及一種兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
土地處理系統(tǒng)是一種基于“土壤-植物-微生物”系統(tǒng)凈化污水功能的處理技術(shù)，其投資少，運(yùn)營(yíng)成本低，已廣泛應(yīng)用于生活污水、河流湖泊水質(zhì)改善及面源污染控制等多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)有機(jī)物去除效果好，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。但傳統(tǒng)土地處理技術(shù)方法存在很多缺陷，如水力負(fù)荷低、處理能力低，易堵塞等，這在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)(Multisoillayeringsystem，MSL)是日本學(xué)者在20世紀(jì)90年代針對(duì)傳統(tǒng)土地處理技術(shù)存在的缺陷而研究開發(fā)出的一種新型、高效的人工強(qiáng)化土壤滲濾系統(tǒng)，它克服了傳統(tǒng)土地處理系統(tǒng)占地面積大，處理負(fù)荷低、易堵塞、脫氮效果差等問題。該系統(tǒng)以其獨(dú)特的“磚砌”式內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)分為混合模塊層(mixturelayers，ML)和滲濾層(permeablelayers，PL)。通常情況下，PL層由沸石、陶粒等粒徑較大的顆粒填料組成，填料間間隙較大，有很好的滲水性，同時(shí)復(fù)氧效果較好，有利于有機(jī)物的好氧降解及硝化作用進(jìn)行。ML層一般為人工選擇配比的土壤填料，主要由土壤和其他填料組合而成，常見的有木炭、鋸木屑、鐵屑、洋麻等材料，其孔隙率小，厭氧條件好，有利于系統(tǒng)反硝化脫氮。因此，MSL系統(tǒng)也可以看作是由PL層填料形成的好氧區(qū)和ML層填料形成的厭氧區(qū)組成，系統(tǒng)內(nèi)部形成的無數(shù)個(gè)微“好氧-厭氧”環(huán)境，使得系統(tǒng)具有較好的污染物去除效果。在長(zhǎng)期運(yùn)行的情況下，MSL系統(tǒng)能持續(xù)保持對(duì)生活污水中COD和總磷的高效去除，然而對(duì)污水中總氮(totalnitrogen，TN)的去除明顯受到進(jìn)水水質(zhì)、通氣情況和溫度等因素的影響。由于反硝化過程需要消耗有機(jī)碳源，MSL系統(tǒng)對(duì)于一些碳氮比較低的污水，脫氮效率并不高，主要是受到碳源不足的影響。現(xiàn)有技術(shù)主要通過向系統(tǒng)中模塊添加鋸木屑、玉米芯、洋麻等天然碳源，但這類天然碳源存在反硝化速率低、產(chǎn)生色度等；或者通過分段進(jìn)水，直接往系統(tǒng)中端輸送一定流量未處理的原水以達(dá)到補(bǔ)充有機(jī)碳源來部分提高脫氮效率；另外，在過度曝氣充氧條件下，反硝化過程受到一定的抑制，總氮去除率會(huì)受到一定的影響。總體來說，目前MSL系統(tǒng)深度脫氮效率還沒有達(dá)到最優(yōu)化、最大化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，通過采用“曝氣段+非曝氣段”的兩段式多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，同時(shí)將一種反硝化脫氮高速率的新型可生物降解聚合物作為固相碳源添加進(jìn)混合模塊層(ML)中，從而達(dá)到強(qiáng)化多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)脫氮效果的目的。本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案是：一種兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，包括前段系統(tǒng)和后段系統(tǒng)；所述前段系統(tǒng)為曝氣好氧敞開式池體，包括進(jìn)水槽、前段進(jìn)水布水管、滲濾層(PL)、混合模塊層(ML)、底部墊層、底部排水管和曝氣系統(tǒng)；所述后段系統(tǒng)為非曝氣缺氧封閉式池體，包括后段進(jìn)水布水管、滲濾層(PL)、添加新型固相碳源的混合模塊層(ML)、底部墊層和底部排水管；前段系統(tǒng)和后段系統(tǒng)之間通過連接管相連接，連接管的一端連接前段系統(tǒng)的出水口，另一端連接后段系統(tǒng)的進(jìn)水口。上述兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)中，前段系統(tǒng)的出水口和后段系統(tǒng)的進(jìn)水口不在一個(gè)水平面上，兩段池體的垂直高度可相差20～50cm。前段系統(tǒng)中的曝氣系統(tǒng)包括微型空氣壓縮機(jī)、微孔曝氣頭和曝氣軟管；前段系統(tǒng)通過微型空氣壓縮機(jī)連接曝氣軟管進(jìn)行曝氣，曝氣軟管置于曝氣段多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)的墊層上部；微孔曝氣頭有一個(gè)或多個(gè)，分別置于池體內(nèi)部的不同位置。前段系統(tǒng)中的滲濾層(PL)，其填料可以為大顆粒天然沸石或重質(zhì)陶粒等，粒徑為10～20mm；混合模塊層(ML)可以由陶砂、紅壤或腐殖質(zhì)土、鋸木屑、石灰石、鐵屑、木炭等填料組合混合而成。在本專利技術(shù)的實(shí)施例中，前段系統(tǒng)中的混合模塊層(ML)由陶砂、紅壤或腐殖質(zhì)土、鋸木屑、石灰石、煉鋼高爐水洗渣、木炭按照干重比為30：40：10：10：5：5均勻混合而成。底部墊層可填充3～5cm的公分石，填充高度10cm。后段系統(tǒng)中的滲濾層(PL)，其填料可以為大顆粒天然沸石或重質(zhì)陶粒或輕質(zhì)陶粒等，粒徑為10～20mm；混合模塊層(ML)可由陶砂、紅壤或腐殖質(zhì)土、新型固相碳源、石灰石、煉鋼高爐水洗渣、木炭等填料組合混合而成。在本專利技術(shù)的實(shí)施例中，后段系統(tǒng)中的滲濾層(PL)填料由陶砂、紅壤或腐殖質(zhì)土、石灰石、煉鋼高爐水洗渣、木炭、新型固相碳源按照干重比30：40：10：10：5：5均勻混合而成。所述新型固相碳源是基于PHBV、PCL、PBS、淀粉、竹粉等單一可降解聚合物或多種可降解聚合物的混合物。系統(tǒng)底部墊層填充30～50mm的公分石，填充高度為100mm。后段系統(tǒng)非曝氣缺氧封閉式池體通過密封，并采用上流式出水，使其維持淹水水位，形成缺氧環(huán)境。前段池體的進(jìn)水槽為溢流式進(jìn)水槽。前后兩段系統(tǒng)之間的連接管為PVC管。本專利技術(shù)提供的兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)在工作時(shí)，首先，污水從前段的溢流式進(jìn)水槽流入前段的進(jìn)水布水管，均勻布水，在前段(曝氣段)池體中的填料吸附和好氧微生物分解的共同作用下，去除污水中大部分的SS、COD；同時(shí)，主要通過氨氮吸附和硝化作用，將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；然后污水從前段出水口通過連接管經(jīng)后段進(jìn)水口流入后段池體的進(jìn)水布水管，在后段(非曝氣段)缺氧條件下進(jìn)行反硝化作用，同時(shí)后段的混合模塊層(ML)中添加的固相碳源能緩慢釋放出碳，從而補(bǔ)充進(jìn)水中的有機(jī)碳，進(jìn)水中的硝態(tài)氮在缺氧和碳源充足的條件下，經(jīng)反硝化菌的作用轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)猓瓿蓪?duì)TN的去除。污水中的磷及其他污染物在填料和厭氧菌的作用下得到進(jìn)一步去除。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)的有益效果是：(1)采用兩段式多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)相結(jié)合，前段(曝氣段)系統(tǒng)微曝氣充氧、后段(非曝氣段)系統(tǒng)密封形成缺氧環(huán)境，曝氣與非曝氣分開，使硝化作用與反硝化作用在不同環(huán)境中獨(dú)立進(jìn)行，強(qiáng)化脫氮效果；(2)將可降解聚合物作為新型固相碳源引入多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，可降解聚合物相比傳統(tǒng)碳源具有反硝化速率高、出水無色度影響等顯著優(yōu)點(diǎn)；(3)在多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)中添加新型固相碳源，解決了多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)在脫氮過程中碳源不足的難題；(4)曝氣段滲濾層材料選用大顆粒天然沸石或陶粒作為填料，能防止系統(tǒng)堵塞，增強(qiáng)復(fù)氧效果，并對(duì)一些污染物具有良好的物理吸附或附著生物膜的吸附，先吸附再降解，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效果；(5)系統(tǒng)內(nèi)添加的木炭能對(duì)污染物進(jìn)行吸附，其較大的比表面積也為微生物生長(zhǎng)提供了較大的附著環(huán)境本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，包括前段系統(tǒng)和后段系統(tǒng)；所述前段系統(tǒng)為曝氣好氧敞開式池體，包括前段進(jìn)水槽、前段進(jìn)水布水管、前段滲濾層、前段混合模塊層、前段底部墊層、前段底部排水管和曝氣系統(tǒng)；所述后段系統(tǒng)為非曝氣缺氧封閉式池體，包括后段進(jìn)水布水管、后段滲濾層、添加新型固相碳源的混合模塊層、后段底部墊層和后段底部排水管；前段系統(tǒng)和后段系統(tǒng)之間通過連接管相連接，連接管的一端連接前段系統(tǒng)的出水口，另一端連接后段系統(tǒng)的進(jìn)水口。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，包括前段系統(tǒng)和后段系統(tǒng)；所述前段系統(tǒng)為
曝氣好氧敞開式池體，包括前段進(jìn)水槽、前段進(jìn)水布水管、前段滲濾層、前段混合模塊層、
前段底部墊層、前段底部排水管和曝氣系統(tǒng)；所述后段系統(tǒng)為非曝氣缺氧封閉式池體，包括
后段進(jìn)水布水管、后段滲濾層、添加新型固相碳源的混合模塊層、后段底部墊層和后段底部
排水管；前段系統(tǒng)和后段系統(tǒng)之間通過連接管相連接，連接管的一端連接前段系統(tǒng)的出水口，
另一端連接后段系統(tǒng)的進(jìn)水口。
2.如權(quán)利要求1所述兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，其特征是，所述前段系統(tǒng)的出
水口和所述后段系統(tǒng)的進(jìn)水口不在一個(gè)水平面上，兩段池體的垂直高度相差為20～50cm。
3.如權(quán)利要求1所述兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，其特征是，所述前段系統(tǒng)中的
曝氣系統(tǒng)包括微型空氣壓縮機(jī)、微孔曝氣頭和曝氣軟管；前段系統(tǒng)通過微型空氣壓縮機(jī)連接
曝氣軟管進(jìn)行曝氣，曝氣軟管置于曝氣段多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)的墊層上部；微孔曝氣頭有一個(gè)
或多個(gè)，分別置于池體內(nèi)部的不同位置。
4.如權(quán)利要求1所述兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，其特征是，所述前段系統(tǒng)中的
滲濾層的填料為大顆粒天然沸石或重質(zhì)陶粒，粒徑為10～20mm；所述前段系統(tǒng)中的混合模塊
層的填料由陶砂、紅壤或腐殖質(zhì)土、鋸木屑、石灰石、鐵屑、木炭組合混合而成。
5.如權(quán)利要求4所述兩段式強(qiáng)化脫氮多級(jí)土壤滲濾系統(tǒng)，其特征是，所述前段系...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳為中，吳浩恩，魏才倢，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11
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