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1、10申请公布号CN104176882A43申请公布日20141203CN104176882A21申请号201410393265222申请日20140812C02F9/1420060171申请人中国科学院水生生物研究所地址430072湖北省武汉市武昌区东湖南路7号72发明人方涛鲍少攀汪贵和唐巍74专利代理机构武汉宇晨专利事务所42001代理人王敏锋54发明名称一种提高人工渗滤系统脱氮效率的进水方法及装置57摘要本发明公开了一种提高人工渗滤系统脱氮效率的进水方法及装置,其步骤A、原污水收集与前处理引排沟渠中的原污水由连接沉淀池的调控阀和污水泵抽取进入沉淀池,原污水在沉淀池中去除其中悬浮物及泥沙;B。
2、、水位提升在沉淀池中经预处理的原污水由污水泵将水提升至高位槽;C、深度处理高位槽经调控阀控制出水后,预处理水在快渗池填料层,达到对污水处理。沉淀池通过管道上的污水泵和调控阀与引排沟渠相连,污水泵与沉淀池相连,出水经污水泵与高位槽相连,高位槽与进水管道连接,进水管道通过管道上的调控阀与快渗池相连,穿孔布水管与出水管道相连。保证了CRI系统对氮、磷及COD的去除。结构简单,使用方便,可实现对污水的高效净化。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图2页10申请公布号CN104176882ACN104176882A1/1。
3、页21一种提高人工渗滤系统脱氮效率的进水方法,其步骤是(1)原污水收集与前处理引排沟渠(E)中的原污水(1)由连接沉淀池(A)的调控阀(D)和污水泵(2)抽取进入沉淀池(A),原污水(1)在沉淀池(A)中去除其中悬浮物及泥沙,同时漂浮植物表面附着的微生物及其本身对营养盐的吸收,去除部分N、P、BOD及COD;(2)水位提升在沉淀池(A)中经预处理的原污水(1)由污水泵(3)将水提升至高位槽(B),储于高位槽(B)中的水经调控阀(F)在重力作用下直接进入快渗池(C);(3)深度处理高位槽(B)经调控阀(F)控制出水后,进入进水管道(4),再经穿孔布水管(5)均匀布水,预处理水在快渗池(C)填料层。
4、从底层向表层渗滤,最终由表层出水进入出水管道(6),将处理后的水排入引排沟渠(E),达到对污水深度处理。2权利要求1所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置它包括沉淀池(A)、高位槽(B)、快渗池(C)、调控阀(D),引排沟渠(E)、调控阀(F)、污水泵(2)、污水泵(3)、进水管道(4)、穿孔布水管(5)、出水管道(6),填料(7),其特征在于沉淀池(A)通过管道上的污水泵(2)和调控阀(D)与引排沟渠(E)相连,污水泵(2)与沉淀池(A)相连,出水经污水泵(3)与高位槽(B)相连,高位槽(B)与进水管道(4)连接,进水管道(4)通过管道上的调控阀(F)与快渗池(C)相连,进水管道(。
5、4)与快渗池(C)底端穿孔布水管(5)连接,穿孔布水管(5)与出水管道(6)相连。3根据权利要求2所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置,其特征在于所述的快渗池(C)为高度为2M,长宽为1M的水泥池,其中填有吸附填料(7),填料(7)的深度为17M,填料层自上至下分五层上层填充400MM粒径为152MM的天然河沙,第二层填充500MM粒径为24MM天然河沙,第三层填充100MM粒径为20100MM的鹅卵石,第四层填充400MM粒径为48MM的粗砂,第五层填充300MM粒径为20100MM的鹅卵石。4根据权利要求2所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置,其特征在于所述的穿孔布。
6、水管(5)底层为一纵三横水管,其中一纵管与进水管道(4)连接。权利要求书CN104176882A1/6页3一种提高人工渗滤系统脱氮效率的进水方法及装置技术领域0001本发明涉及利用人工快速渗滤系统去除污水中氮的技术领域,更具体涉及一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水方法,还涉及一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水的装置,它适用于处理我国大部分农村、小城镇的生活污水。背景技术0002随着经济的快速发展以及人类活动日益增强,越来越多的工业废水、生活污水、生活垃圾以及农药等各种污染物排放到自然水体中,对水资源产生了不同程度的污染。人们在追求经济利益的同时,社会对水的需求不断增加,然而,我国居民环。
7、保意识薄弱,降水量南北差异大,用水效率低等因素不断加剧我国水资源供需的紧张情势,致使我国水资源问题也向多样化发展,点源与面源污染问题日渐突出,突发性水污染事件频发,水生态安全受到威胁,水问题叠加和累积影响越来越严重等。0003实施污水处理无害化、资源化,处理与利用相结合,人工处理与自然处理并行的技术,是完全符合我国现有国情的。具体而言,大城市生活污水水量大,污水成分复杂,其市政经济承受能力强,应以人工处理为主,实行集中处理;而中小城市、城镇、农村的生活污水,成分简单,应实施以土地处理等技术为主的无害化、资源化污水处理政策。可以预见,污水处理无害化、资源化的实施,一方面,将使我国有限的水资源量大。
8、为增加;另一方面,它将使我们的水环境得以净化,进而实现资源、经济、环境、社会全面可持续性发展的战略目标。0004人工快速渗滤系统(CRI系统)作为土地处理系统的一种,具有不受地域地形限制,占地面积小,投资费用低,处理负荷高等优势。因此,有必要深入研究使之成为成熟、经济、高效的污水土地处理工艺,为我国小城镇生活污水以及受污染河水治理以及污水资源化做出贡献。人工快速渗滤系统作为一种新兴工艺,目前关于环境因素及运行参数对处理效果的影响认识仍然不足,其污染物的去除机理研究也不充分,这些都会对CRI系统在实际工程中的稳定运行造成不利影响。0005因此,关于CRI系统的具体运行参数、实际运行效率等方面还有。
9、诸多待改进之处。目前优化CRI系统处理效率的研究主要是从吸附介质的选择和CRI结构的设计出发,关于进水方法对CRI系统处理效率影响的研究较少。根据我们之前的研究,采用区别于传统进水方法的分段进水方法,能够有效地提高CRI系统脱氮效率(参见环境工程学报,汪贵和、方涛等分段进水方法对人工快渗系统脱氮效率的影响)。但是分段进水方法存在水力负荷较低的缺点,并且由于快渗池不同层微环境的不同,针对不同的来水水质,需要选取适当的分段进水位置及进水比例,才能够提高CRI系统对氮的去除率,这就增加了在实际运行过程中的工作量。0006在本发明中,申请人提出了一种提高CRI系统脱氮效率的进水方法及装置。发明内容00。
10、07本发明的目的是在于提供了一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水方法,能说明书CN104176882A2/6页4够提高人工快速渗滤系统脱氮效率。区别于传统下行流进水方法,即污水自上而下通过渗滤介质,本发明所涉及的一种上行流进水方法,是在CRI系统中采用底层进水,表层出水的方式。采用上行流进水方法,CRI系统对氨氮及总氮的去除率明显高于常规进水方法,并且随着进水负荷的增加,氨氮及总氮的去除率也逐渐增大。CRI系统常规进水方法对总磷、COD等有较高的去除率,但氮的去除率较低。将提出的上行流进水与传统的下行流结合,方法易行,操作简便,保证了CRI系统对氮、磷及COD的去除。0008本发明的另一个目。
11、的是在于提供了一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置,该装置占地面积小,造价低廉,结构简单,使用方便,可实现对污水的高效净化。0009一种提高人工渗滤系统脱氮效率的进水方法,其步骤是(1)原污水收集与前处理引排沟渠中的原污水由连接沉淀池的调控阀和污水泵抽取进入沉淀池,原污水在沉淀池中可去除其中悬浮物及泥沙,同时漂浮植物表面附着的微生物及其本身对营养盐的吸收,可去除部分N、P、BOD及COD;(2)水位提升在沉淀池中经预处理的原污水由污水泵将水提升至高位槽,储于高位槽中的水在需要时可经调控阀在重力作用下直接进入快渗池。0010(3)深度处理高位槽经调控阀控制出水后,进入进水管道,再经穿孔布水。
12、管均匀布水,预处理水在快渗池填料层(填料分五层,表层为粒径152MM的天然河沙,第二层为粒径24MM天然河沙,第三层为粒径20100MM的鹅卵石,第四层为粒径48MM的粗砂,第五层为粒径20100MM的鹅卵石中)从底层向表层渗滤,并最终由表层出水进入出水管道,并重新将处理后的水排入引排沟渠,达到对污水深度处理的效果。0011一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置该装置包括沉淀池、高位槽、快渗池、调控阀、引排沟渠、原污水、污水泵、进水管道、穿孔布水管、出水管道、填料(表层为粒径152MM的天然河沙,第二层为粒径24MM天然河沙,第三层为粒径20100MM的鹅卵石,第四层为粒径48MM的粗砂,。
13、第五层为粒径20100MM的鹅卵石)。其特征在于沉淀池通过管道上的污水泵和调控阀与引排沟渠相连,引排沟渠通过调控阀调控原污水进入沉淀池的水量,并经污水泵与沉淀池相连,原污水在沉淀池沉淀后,出水经污水泵与高位槽相连,提水至高位槽,高位槽与进水管道连接,且高位槽出水经调控阀控制进入进水管道的水量,并经进水管道与快渗池相连,进水管道与快渗池底端穿孔布水管连接,穿孔布水管将水分配至快渗池中,停留1天后,经出水管道直接排入引排沟渠。0012快渗池为高度为2M,长宽为1M的水泥池,其中填有吸附填料,填料的深度为17M(填料层从上至下分五层上层填充400MM粒径为152MM的天然河沙,第二层填充500MM粒。
14、径为24MM天然河沙,第三层填充100MM粒径为20100MM的鹅卵石,第四层填充400MM粒径为48MM的粗砂,第五层填充300MM粒径为20100MM的鹅卵石),且在快渗池不同深度(底层17M和表层02M深处)设置有穿孔布水管,并通过进水管道与高位槽连接。具体实施时,当采用上行流进水方法时,关闭表层02M深处的穿孔布水管,污水经进水管道进入底层17M深处的穿孔布水管,均匀布水后的污水从填料层底层向表层渗滤进行处理,处理后的水从表层02M排出进入出水管道;当需要对比常规进水方法时,关闭底层17M深处的穿孔布水管,污水经进水管道进入表层02M深处的穿孔布水管,均匀布水后的污水从填料层表层向底层。
15、下渗进行处理,处理后的水从底层17M排出进入出水管道。说明书CN104176882A3/6页50013一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置的具体构建过程如下(1)人工快速渗滤系统的构建,生活污水经过沉淀池、高位槽和快渗池沉淀;(2)人工快速渗滤系统中快渗池进水、出水管道的布置,在快渗池表层与底层铺设进、出水管道,其中进水管道为多孔布水管。0014(3)快渗池渗滤介质筛选,常用介质填料包括活性炭、天然沸石、生物陶粒、钢渣、粗砂(粒径为48MM)。0015(4)利用普通生活污水将快渗池成功挂膜后,优化人工快速渗滤系统运行参数,包括湿干比(湿/干4114)、渗滤层厚度(12M)、水力负荷055。
16、M/D等。0016(5)CRI系统分别采用传统进水方法和上行流进水方法,对比两种进水方法对人工快速渗滤系统脱氮效率的影响。0017(6)进水在快渗池停留1天后,分取进水和出水水样,测试水样中总氮和氨氮含量,并计算去除率,根据去除率高低得到较优进水方法。0018TN碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法;NH3N纳氏试剂比色法;去除率(进水水质出水水质)/进水水质100。0019本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果本发明可以有效地提高人工快速渗滤系统脱氮效率,从而为农村、小城镇受污染水体治理做出更大贡献,也为进一步完善和改进人工快速渗滤系统处理效果提供思路和参考,同时,本发明所涉及的上行流进水方法具。
17、有以下优点(1)CRI系统采用上行流的进水方法继承了传统进水方法下CRI系统的优势,如不受地域地形限制,占地面积小,投资费用低,处理负荷高等优势。0020(2)采取上行流的进水方法有利于污水更均匀的充满池体并与填料充分接触,在一定程度上有利于确保出水水质的稳定,另外从CRI系统表层出水有利于跟空气的对流,从而增加氧交换的比例,保证出水中含有一定浓度的氧。0021(3)因地制宜,可在有污水排放的河道附近进行原位修复,不造成二次污染,对污水预处理要求低。0022(4)由于快渗池表层更易与大气接触,复氧过程更易发生,从而保证快渗池表层含有一定浓度的氧,有利于硝化作用的进行,提高氨氮的去除率,预计氨氮。
18、的去除率可达到70以上。附图说明0023图1为一种提高人工渗滤系统脱氮效率的进水方法的流程示意图。0024原污水1经污水泵2提升至沉淀池A静置24H后再次提升至高位槽B,预处理污水从高位槽B沿管路流入快渗池C,经快渗池C处理1天后出水。0025图2为一种快渗池C结构示意图。0026该实施例中CRI系统中快渗池C填料的深度为17M(填料层从上至下分五层上层填充400MM粒径为152MM的天然河沙,第二层填充500MM粒径为24MM天然河沙,第三层填充100MM粒径为20100MM的鹅卵石,第四层填充400MM粒径为48MM的粗砂,第五层填充300MM粒径为20100MM的鹅卵石。)图3为一种人工。
19、渗滤系统主要处理装置示意图。说明书CN104176882A4/6页60027其中包括沉淀池A,高位槽B,快渗池C,调控阀D,引排沟渠E,调控阀F,原污水1,污水泵2,污水泵3,进水管道,4,穿孔布水管5,出水管道6,填料7(表层为粒径152MM的天然河沙,第二层为粒径24MM天然河沙,第三层为粒径20100MM的鹅卵石,第四层为粒径48MM的粗砂,第五层为粒径20100MM的鹅卵石)。其连接关系为引排沟渠E通过调控阀D调控原污水1进入沉淀池A的水量,并经污水泵2与沉淀池A相连,原污水1在沉淀池A沉淀后,出水经污水泵3与高位槽B相连,提水至高位槽B,高位槽B与进水管道4连接,且高位槽B出水经调控。
20、阀F控制进入进水管道4的水量,并经进水管道4与快渗池C相连,进水管道4与快渗池C底端穿孔布水管5连接,穿孔布水管5将水分配至快渗池C中,停留1天后,经出水管道6直接排入引排沟渠E。具体实施方式0028现将本发明的具体实施例进一步说明于后。0029实施例1根据图1可知,一种提高人工渗滤系统脱氮效率的进水方法,其步骤是(1)原污水收集与前处理引排沟渠E中的原污水1由连接沉淀池A的调控阀D和污水泵2抽取进入沉淀池A;原污水1在沉淀池A中可去除其中悬浮物及泥沙,同时漂浮植物表面附着的微生物及其本身对营养盐的吸收,可去除部分N、P、BOD及COD;(2)水位提升在沉淀池A中经预处理的原污水1由污水泵3将。
21、水提升至高位槽B,储于高位槽B中的水在需要时可经调控阀F在重力作用下直接进入快渗池C。0030(3)深度处理高位槽B经调控阀F控制出水后,进入进水管道4,再经穿孔布水管5均匀布水,预处理水在快渗池C填料层(填料7共17M深,从上至下分五层,表层为粒径152MM的天然河沙,第二层为粒径24MM天然河沙,第三层为粒径20100MM的鹅卵石,第四层为粒径48MM的粗砂,第五层为粒径20100MM的鹅卵石中)从底层向表层渗滤,并最终由表层出水进入出水管道6,并重新将处理后的水排入引排沟渠E,达到对污水深度处理的效果。0031实施例2根据图2、图3可知,一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置它包括沉。
22、淀池A,高位槽B,快渗池C,调控阀D,引排沟渠E,调控阀F,原污水1,污水泵2,污水泵3,进水管道4,穿孔布水管5,出水管道6,填料7(表层为粒径152MM的天然河沙,第二层为粒径24MM天然河沙,第三层为粒径20100MM的鹅卵石,第四层为粒径48MM的粗砂,第五层为粒径20100MM的鹅卵石)。其特征在于沉淀池A通过管道上的污水泵2和调控阀D与引排沟渠E相连,引排沟渠E通过调控阀D调控原污水1进入沉淀池A的水量,并经污水泵2与沉淀池A相连,原污水1在沉淀池A沉淀后,出水经污水泵3与高位槽B相连,提水至高位槽B,高位槽B与进水管道4连接,且高位槽B出水经调控阀F控制进入进水管道4的水量,进水。
23、管道4通过管道上的调控阀F与快渗池C相连,进水管道4与快渗池C底端穿孔布水管5连接,穿孔布水管5与出水管道6相连,穿孔布水管5将水分配至快渗池C中,停留1天后,经出水管道6直接排入引排沟渠E。0032所述的高位槽B为长方体水泥池,高度为6M,长宽为2M。高位槽可用来储存经过预处理的污水,并能够直接依靠重力作用向快渗池供水。高位槽B水深维持在4M以上说明书CN104176882A5/6页7以保证足够出水负荷。0033所述的穿孔布水管5在底层17M深处为一纵三横水管(在水管上均匀布有直径为2MM的小孔),其中一纵管与进水管道4连接,表层穿孔布水管5同深层(底层穿孔布水管5在上行流进水方法时使用,表。
24、层穿孔布水管5在下行流进水方法时使用)。0034快渗池C为高度为2M,长宽为1M的水泥池,其中填有吸附填料7,填料7的深度为17M(填料层从上至下分五层上层填充400MM粒径为152MM的天然河沙,第二层填充500MM粒径为24MM天然河沙,第三层填充100MM粒径为20100MM的鹅卵石,第四层填充400MM粒径为48MM的粗砂,第五层填充300MM粒径为20100MM的鹅卵石),且在快渗池C不同深度(底层17M和表层02M深处)设置有穿孔布水管5,并通过进水管道4与高位槽B连接。具体实施时,当采用上行流进水方法时,关闭表层02M深处的穿孔布水管5,污水经进水管道4进入底层17M深处的穿孔布。
25、水管5,均匀布水后的污水从填料层底层向表层渗滤进行处理,处理后的水从表层02M排出进入出水管道6;当需要对比常规进水方法时,关闭底层17M深处的穿孔布水管5,污水经进水管道4进入表层02M深处的穿孔布水管5,均匀布水后的污水从填料层表层向底层下渗进行处理,处理后的水从底层17M排出进入出水管道6。0035一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的进水装置的具体构建过程如下(1)人工快速渗滤系统的构建,原污水1经污水泵2提升至沉淀池A静置24H后再次提升至高位槽B,污水从高位槽B沿管路流入快渗池C。0036所建中试沉淀池A高度为2M,长宽分别为4M和3M,水深维持在115M,污水在其中停留1天。0037。
26、所建高位槽B为长方体,高度为6M,长宽为2M,水深维持在4M以上以保证足够出水负荷。0038所建的快渗池C共7个单池(6用1备),高度为2M,长宽为1M,其中填料深度为17M,填料共5层,从表层至底层分别为天然河砂(细沙)、天然河砂(中沙)、鹅卵石、粗砂、鹅卵石。各层厚度从上至下分别为04、05、01、04、03米。0039(2)人工快速渗滤系统中快渗池C进水、出水管道6的布置,在快渗池C中设置进水管道4,本发明中采用底层进水方法,预处理水经高位槽B流出后,通过管道进入快渗池C底部进水口,进水管道5为一纵三横多孔步水管,进入快渗池C后慢慢向上淹没上层填料,最后保持高于填料10CM,污水在快渗池。
27、C停留1天后,从出水管道6出水,出水管道6设置在表层介质中间,即表层填料深20CM处。0040(3)快渗池C渗滤介质筛选,常用介质包括活性炭、天然沸石、生物陶粒、钢渣、粗砂,本发明实施例1中第四层所用吸附介质为粗沙(粒径48MM),它的孔隙率和含水率分别为3901,1159。0041(4)利用普通生活污水将快渗池挂膜后,优化人工快速渗滤系统运行参数,包括湿干比(湿/干4114)、渗滤层厚度(12M)、水力负荷055M/D等。在已有研究基础上(环境工程学报,2012,方涛等,新型人工快速渗滤系统处理村镇污水工艺参数优化),本实施例选择湿干比为12,渗滤层厚度为17M,水力负荷为0812M/D的运。
28、行参数。其中对照池采用常规进水最优水力负荷为1M/D。(参见环境工程学报,汪贵和、方涛等分段进水方法对人工快渗系统脱氮效率的影响)说明书CN104176882A6/6页8(5)CRI系统分别采用传统进水方法和上行流进水方法,进水在快渗池C停留1天后,分取进水和出水水样,测试水样总氮、氨氮,计算去除率,根据去除率高低得到较优进水方法。0042TN碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法;NH3N纳氏试剂比色法;去除率(进水水质出水水质)/进水水质100。0043(6)实验结果与分析实验设3个平行,实验结果表示为平均数标准误差MEANSD,如下表1所示。0044表1不同进水负荷下对污染物去除率表1是CRI系。
29、统采用上行流进水方法和常规进水方法在不同进水负荷下对污染物的去除率。由表可知,通过上行流的进水方法对氨氮及总氮的去除率均优于常规进水方法,并且随着进水负荷的增加氨氮及总氮的去除率也逐渐增大。尤其在对总氮的去除上,在进水负荷为12M/D下,采取上行流进水方法较常规进水对总氮的去除率提高了269。0045由不同进水负荷下上行流进水方法CRI系统对氨氮及总氮的去除率可知,在上行流进水方法下适当提高进水负荷有利于CRI系统对氮的去除。0046(7)最终结果上述实验结果表明,采取上行流进水方法,在一定程度上可以有效提高CRI系统的脱氮效率。且上行流进水方法下适当提高进水负荷有利于CRI系统对氮的去除。因此采用本发明中上行流进水方法及装置,可以与CRI系统常规进水方法及装置相结合,从而达到对氮、磷及COD的同步去除。该方法易行,操作简便,为CRI系统的优化和改良提供了参考。说明书CN104176882A1/2页9图1图2说明书附图CN104176882A2/2页10图3说明书附图CN104176882A10。