一种多级土壤渗漏系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种多级土壤渗漏系统及其应用，采用有机玻璃板制作，无盖底部打孔，总开孔面积占底部面积的20％‑30％，多级土壤渗漏系统底部先填充卵石层，而后向上顺序依次交替填充沸石层、铁屑层、土壤模块层，所述卵石层、沸石层、铁屑层、土壤模块层的层数分别为1‑2层、2‑4层、2‑4层、2‑4层，多级土壤渗漏系统超高60‑90mm。该系统是一种典型的利用土壤和微生物净化污水的方法，通过合理设计反应器构型，在反应器内合理构建载体填料，可以有效去除污水中的有机物和氮磷。

【技术实现步骤摘要】
一种多级土壤渗漏系统及其应用
本专利技术属于农村污水处理
，涉及一种多级土壤渗漏系统及其应用。
技术介绍
我国广大农村人口居住分散，生活污水量小、收集困难、污染面广，处理效率低、缺乏专业技术人员。为此，农村生活污水应以就地处理为主，避免大规模管网建设、减少专业化管理维护，处理设施应具备运营管理简便、能耗低、能适应冲击负荷，能同步去除有机物和氮磷营养盐等特点。目前，农村生活污水多采用人工干预的生物生态技术，如：厌氧发酵技术、土地处理技术。厌氧发酵技术对氮磷去除效果差；土地处理技术是利用土壤、微生物、植物构成的生态系统对污染物进行综合处理，需占用大量土地、易造成地下水污染，且需定期收割处理生长的植物，否则会导致氮磷去除效果下降。开发环境可持续、易控制氮磷营养盐的技术至关重要。
技术实现思路
针对农村生活污水的处理现状，本专利技术提供一种多级土壤渗漏系统及其应用。该系统是一种典型的利用土壤和微生物净化污水的方法，通过合理设计反应器构型，在反应器内合理构建载体填料，可以有效去除污水中的有机物和氮磷。其技术方案如下：一种多级土壤渗漏系统，采用有机玻璃板制作，无盖底部打孔，总开孔面积占底部面积的20％-30％，多级土壤渗漏系统底部先填充卵石层6，而后向上顺序依次交替填充沸石层7、铁屑层8、土壤模块层9，所述卵石层6、沸石层7、铁屑层8、土壤模块层9的层数分别为1-2层、2-4层、2-4层、2-4层，多级土壤渗漏系统超高60-90mm。进一步，所述多级土壤渗漏系统的规格为长×宽×高：450mm×250mm×700mm。进一步，所述打孔的孔径为5-8mm。进一步，所述卵石层6的层高为80-100mm，沸石层7的层高为40-60mm，铁屑层8的层高为5-10mm，土壤模块层9的层高为60-80mm。本专利技术所述多级土壤渗漏系统在处理农村生活污水过程中的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术将多级土壤渗漏系统反应器设计为滴滤池结构(以解决系统堵塞问题)，在反应器内构建沸石渗滤层和以浅红壤和锯末为主的土壤模块层，并创新地在其间均匀摊铺铁屑，使多级土壤渗漏系统同时具有生物降解有机物和生物脱氮除磷功能。此外，多级土壤渗漏系统中的铁屑经过腐蚀作用转变为Fe3+，易与PO43-反应生成沉淀FePO4，进而去除污水中的磷。本专利技术公布了多级土壤渗漏系统处理农村生活污水的性能，包括多级土壤渗漏系统挂膜特征、进水水力负荷对多级土壤渗漏系统处理农村生活污水性能的影响、多级土壤渗漏系统系统对生活污水中有机物和氮磷的去除途径、以及多级土壤渗漏系统中生物膜的特征。附图说明图1为本专利技术多级土壤渗漏系统的实验装置结构示意图；图2为本专利技术多级土壤渗漏系统的结构示意图；图3为多级土壤渗漏系统挂膜前(a)后(b)生物膜的特征；图4为挂膜期间多级土壤渗漏系统出水COD、氨氮、TN、TP的变化，其中，图4a为COD、图4b为氨氮、图4c为TN、图4d为TP；图5为不同水力负荷条件下多级土壤渗漏系统对COD的去除；图6为不同水力负荷条件下多级土壤渗漏系统对氨氮的去除；图7为不同水力负荷条件下多级土壤渗漏系统对TN的去除；图8为不同水力负荷条件下多级土壤渗漏系统对TP的去除；图9为不同水力负荷条件下多级土壤渗漏系统(未填充铁屑)对TP的去除；图10为多级土壤渗漏系统稳定运行期间污水pH的变化；图11为多级土壤渗漏系统沿程高度溶解氧(a)和氧化还原电位(b)的变化规律；图12为多级土壤渗漏系统运行稳定期间沿程高度100mm(a)、200mm(b)、300mm(c)、400mm(d)处生物膜的特征；图13为多级土壤渗漏系统沿程高度生物量的变化规律；图14为多级土壤渗漏系统沿程高度COD(a)和氨氮(b)的变化规律；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。1材料与方法1.1实验污水水质生活污水，COD215mg/L、氨氮45mg/L、总氮(TN)60mg/L、总磷(TP)5mg/L，污水pH为6.5。1.2实验装置如图1-图2所示，实验装置包括水箱1、水泵2、入水管3、收集水箱4和布水装置5，采用有机玻璃板制作，规格为450mm×250mm×700mm(长×宽×高)，无盖底部打孔(孔径8mm)，总开孔面积占底部面积的28％-30％(模拟滴滤池结构)，多级土壤渗漏系统底部先填充卵石层100mm，而后向上顺序依次交替填充沸石层(层高60mm)、铁屑层(层高10mm)、土壤模块层(层高80mm)，卵石层6、沸石层7、铁屑层8、土壤模块层9的层数分别为1层、4层、3层、3层，多级土壤渗漏系统超高90mm。实验所采用的沸石为来自浙江缙云的斜发沸石(理化性质如表1所示)；土壤模块由浅红壤和锯末按干重比85:15混合制成，其中浅红壤在使用前需破碎为粒径约2mm的颗粒，土壤模块的密度为1.32g/cm3。浅红壤中的有机质含量为16.3g/kg，黏粒含量为84.2％；铁屑来自于成都信息工程大学金工实习基地。表1天然沸石的理化性质Table1Physicochemicalpropertiesofthenaturalzeolite1.3实验运行方法生活污水通过水泵和布水设备布散于多级土壤渗漏系统内，处理出水由多级土壤渗漏系统底部的收集水箱和排水管道收集并排出。25±2℃条件下，启动多级土壤渗漏系统，采用连续进水的方式挂膜，初始进水为模拟生活污水与活性污泥的混合液(体积比为2:1)，接种污泥来自成都科雅污水处理有限公司，待肉眼观察到沸石填料颗粒之间被一些生物絮体围绕，进水由混合液调整为模拟生活污水。多级土壤渗漏系统挂膜期间，水力负荷保持为200L/(m2·d)。挂膜成功后，通过调整水力负荷，考察水力负荷对多级土壤渗漏系统处理生活污水性能的影响，实验过程中，多级土壤渗漏系统分别在300、400、500L/(m2·d)的进水水力负荷条件下稳定运行，并在每个水力负荷条件下稳定运行7d后对出水水质进行连续监测，每个水力负荷条件下连续监测14d。2结果与讨论2.1多级土壤渗漏系统的挂膜启动多级土壤渗漏系统挂膜前，多级土壤渗漏系统内的沸石填料显示出不规则空隙结构(图3a)，有利于微生物在其中生长，并形成生物膜。多级土壤渗漏系统启动运行7d后，肉眼可明显观察到原本表面清洁边界清晰的沸石填料表面逐渐变得粗糙模糊、色泽逐渐由灰白色变成土褐色，14d后，可清晰发现沸石填料表面生长有绒状生物膜(图3b)，表明多级土壤渗漏系统内初步形成了生物膜，能够对污水中的氨氮和有机污染物起到吸附、降解作用。第15d开始，进水由混合液调整为模拟生活污水，进水水力负荷为200L/(m2·d)，对多级土壤渗漏系统进出水水质进行连续收集和监测，结果如图4所示，随着运行时间的延长，污水中COD、氨氮、TN、TP去除率分别由15d时的40.2％、32.2％、23.1％、27.6％逐渐升高至28d时的84.5％、74.7％、66.7％、76.4％，这是由于多级土壤渗漏系统中微生物不断摄取污水中有机物、氮磷等生长繁殖所造成的。在此期间，肉眼观察到生物膜量逐渐增多，且生物膜颜色不断加深。挂膜最后阶段(28-35d)，COD、氨氮、TN、TP的去除率分别可达到85％、75％、68％、78％以上(出水COD浓度低于3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级土壤渗漏系统，其特征在于：采用有机玻璃板制作，无盖底部打孔，总开孔面积占底部面积的20％‑30％，多级土壤渗漏系统底部先填充卵石层(6)，而后向上顺序依次交替填充沸石层(7)、铁屑层(8)、土壤模块层(9)，所述卵石层(6)、沸石层(7)、铁屑层(8)、土壤模块层(9)的层数分别为1‑2层、2‑4层、2‑4层、2‑4层，多级土壤渗漏系统超高60‑90mm。

【技术特征摘要】
1.一种多级土壤渗漏系统，其特征在于：采用有机玻璃板制作，无盖底部打孔，总开孔面积占底部面积的20％-30％，多级土壤渗漏系统底部先填充卵石层(6)，而后向上顺序依次交替填充沸石层(7)、铁屑层(8)、土壤模块层(9)，所述卵石层(6)、沸石层(7)、铁屑层(8)、土壤模块层(9)的层数分别为1-2层、2-4层、2-4层、2-4层，多级土壤渗漏系统超高60-90mm。2.根据权利要求1所述的多级土壤渗漏系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊元，周禺伶，张国俊，杨澜，张露，甘鹏飞，周明杰，付琳，黎坤，杜林岚，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51