一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法技术

本发明专利技术涉及一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法。反应器本体包括内层的土壤渗滤反应区和外层的多介质土壤层技术反应区，土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区形成同心圆柱体结构，土壤渗滤反应区和多介质土壤层技术反应区的底部设置有承托层，承托层上设置有曝气装置；土壤渗滤反应区的填料由掺杂铁屑的沸石构成；多介质土壤层技术反应区包括通水层和土壤层，通水层由沸石构成，土壤层由普通沙土、秸秆、木炭和铁屑构成，土壤层的表面覆盖粗砂，通水层与土壤层由下而上交替布置。本发明专利技术一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法，利用双层反应区的结构优化，在系统内构造较为良好的好/厌氧环境，强化了脱氮除磷流程。

Integrated multi-media soil technology reactor and its sewage treatment method

【技术实现步骤摘要】
一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法
本专利技术涉及一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法。属于废水处理

技术介绍
近年来，随着水产养殖业飞速发展，养殖带来的环境问题也越来越严重。水产养殖废水中的主要污染物来源包括残余饵料、水产动物代谢物及饲养所用药物等。这些污染物的富集会导致水体溶解氧降低、pH下降、COD上升等不利影响，不仅污染了周围水环境，也导致养殖自身受污染而难以持续。在对于养殖废水采取的各类净化技术中，生态处理技术通过生态学原理，即利用土壤-动物-植物-微生物复合系统的理化特征和生物学特征，降解水中各类污染物，使水体达到净化和回收利用。《基于人工湿地的循环水产养殖系统工艺设计及净化效能》([J].农业工程学报.2006,22(1):129-133.吴振斌)，吴振斌采用复合垂直流人工湿地与池塘养殖结合的形式，构建了养殖-湿地生态系统；运行结果表明，人工湿地对TSS、CODCr和BOD5的去除率约为80.5％、45.2％和61.0％，与此同时，对氨氮、总磷也有一定的去除效率，分别为51.5％和72.7％。但传统的土地处理技术往往占地面积较大，且处理过程中易于造成堵塞，N/P去除效率有限，受土壤类型制约较大。这些固有缺陷很大程度上限制了土壤技术的推广应用。日本学者Wakatsuki等针对传统土地处理技术存在的缺陷研究开发出多级土壤层系统(Multi-soil-layeringTreatment,简称MSL)，整体分为由颗粒较大的填料组成的通水层和由土壤及其他填料组合的混合模块层。《多介质土壤层系统(MSL)的材料选配对生活污水处理效率的影响》([J].生态与农村环境学报.2010,26(S1):1418.邹俊，陈昕，张毅敏等)，邹俊等采用沙土、木屑/秸秆、木炭、铁屑等作为混合模块，砾石/沸石作为通水层模块，通过缺氧调节-MSL系统工艺，处理农村生活污水，日处理量约60m3·d-1，稳定运行半年后，整体系统对COD、TN、NH4+-N、TP及SS的平均去除率分别为82.7％、92.2％、94.1％、89.4％及97.1％。但在该MSL系统中，水力负荷0.6m3/(m2d)，设置较低。在MSL系统中，N、P的去除除物理截留与化学吸附外，同样依赖于系统的结构设置与内部曝气情况。适当的曝气作用可极大促进系统内的硝化反应，提高氨氮去除效率，但过分曝气会导致总氮去除效率的降低。同时，MSL系统在曝气作用下，溶解性正磷酸盐以及总磷的去除效率较非曝气更高，但过分的曝气会在铁屑填料表面形成Fe2O3膜，降低污水与模块层的接触效率，从而降低了磷在物化反应下的去除率。综上，针对现有土壤技术处理工艺处理农业各类污水过程中，占地面积大、反应器水力负荷低、脱氮效率不稳定，曝气方式运行方式不易控制等问题，急需开发一种新型的MSL反应器对于土壤处理技术具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供了一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种一体化多介质土壤技术反应器，包括反应器本体，反应器本体包括内层的土壤渗滤反应区和外层的多介质土壤层技术反应区，土壤渗滤反应区为缺氧区，多介质土壤层技术反应区为好氧区，土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区形成同心圆柱体结构，且土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区的底部相通；土壤渗滤反应区和多介质土壤层技术反应区的底部设置有承托层，承托层上设置有曝气装置，曝气装置位于介质土壤层技术反应区下部；土壤渗滤反应区的填料由掺杂铁屑的沸石构成，土壤渗滤反应区的填料底部还设置有砾石层；多介质土壤层技术反应区包括通水层和土壤层，通水层由沸石构成，土壤层由普通沙土、秸秆、木炭和铁屑构成，土壤层的表面覆盖粗砂，通水层与土壤层由下而上交替布置。进一步的，反应器本体还包括盖板、布水装置和排水口，布水装置位于土壤渗滤反应区上方、盖板的下方，盖板设置在反应器本体的顶部，排水口设置在反应器本体上部侧面。进一步的，承托层的高度为0.2～0.3m，承托层侧面设置有人孔。进一步的，曝气装置具有伞状微孔。进一步的，承托层采用鹅卵石铺设，卵石的粒径为60-110mm。进一步的，承托层上方还均匀布置有气孔。进一步的，普通沙土、秸秆、木炭和铁屑四者比例为7:2:1:1。进一步的，土壤渗滤反应区的填料掺杂比重为5％干重铁屑。一体化多介质土壤技术反应器的污水处理方法包括以下步骤：步骤一、废水从反应器本体的布水装置进入土壤渗滤反应区的内层主体，在附着在沸石表面的微生物作用和铁屑水解的化学作用下，对废水中的大分子有机物等进行缺氧硝化、吸附、沉淀等，降低后续处理难度；步骤二、经土壤渗滤反应区处理过的废水从底部的承托层进入多介质土壤层技术反应区，在承托层内，曝气装置进行微孔爆气，废水进入后与气体发生激烈混合后，一同上行进入多介质土壤层技术反应区，废水在多介质土壤层技术反应区土壤层内，气、水与土壤层中各类组分充分接触，在物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、微生物分解来实现对废水的高效降解。在适当的曝气状态下，废水中的COD、NH4N+以及TP等得到高效去除；步骤三、土壤渗滤反应区内，缺氧反应产生的沼气、N2O等气体通过盖板上方设置的集气区收集后集中排放，土壤渗滤反应区的盖板在厌氧反应过程闭合，保证了此区域内的缺氧环境；步骤四、经多介质土壤层技术反应区处理过的废水，经排水口进入集水池，集水池与反应器本体之间设置有回流泵，回流泵将部分排出口排出的废水回流至反应器本体的布水装置。进一步的，步骤四中，反应器本体内流速下降后，则停止系统运行，落干土壤系统，孔隙率恢复后开机继续运行。进一步的，步骤四重，回流泵流量为进水流量的0.2-0.5倍。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法，采用同心圆柱体的结构在反应区域内设置下行缺氧土壤反应区(土壤渗滤反应区)和上行曝气土壤反应区(多介质土壤层技术反应区)，操作运行更为简便。在减小占地面积的同时，在反应系统内耦合好氧、缺氧区域，整体系统脱氮除磷效果得到强化，降低建设投资和运行成本、提高处理效率。2、本专利技术一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法，好氧区采用上行式进水，相比下行式进水方式，可最大程度缓解表层堵塞的影响。此外，上行式进水设计减少了土壤层表面的积水现象，可以提高反应区内好氧微生物活性，同时减少氨臭的发生。3、本专利技术一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法，与原有的缺氧区、好氧区一起曝气相比，通过内外层构建好/缺氧结构，优化了原有的曝气方式，减少了系统内因过度曝气导致的TN、TP去除率的降低的问题。4、本专利技术一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法，在土壤渗滤反应区内，采用比表面积较大的沸石加5％铁屑作为填料，减少了多介质土壤层技术反应区中上行水流在浅表层的堵塞问题。而沸石作为缺氧菌生物膜的附着面，在缺氧环境中强化反硝化流程；铁屑可以进一步提高系统中TP的去除率。附图说明图1为本专利技术一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法的技术反应器结构示意图。图中：反应器本体1，盖板1.1，布水装置1.2，排水口1.3，土壤渗滤反应区2，多介质土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：它包括反应器本体，反应器本体包括内层的土壤渗滤反应区和外层的多介质土壤层技术反应区，土壤渗滤反应区为缺氧区，多介质土壤层技术反应区为好氧区，土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区形成同心圆柱体结构，且土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区的底部相通；土壤渗滤反应区和多介质土壤层技术反应区的底部设置有承托层，承托层上设置有曝气装置，曝气装置位于介质土壤层技术反应区下部；土壤渗滤反应区的填料由掺杂铁屑的沸石构成，土壤渗滤反应区的填料底部还设置有砾石层；多介质土壤层技术反应区包括通水层和土壤层，通水层由沸石构成，土壤层由普通沙土、秸秆、木炭和铁屑构成，土壤层的表面覆盖粗砂，通水层与土壤层由下而上交替布置。

【技术特征摘要】
1.一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：它包括反应器本体，反应器本体包括内层的土壤渗滤反应区和外层的多介质土壤层技术反应区，土壤渗滤反应区为缺氧区，多介质土壤层技术反应区为好氧区，土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区形成同心圆柱体结构，且土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区的底部相通；土壤渗滤反应区和多介质土壤层技术反应区的底部设置有承托层，承托层上设置有曝气装置，曝气装置位于介质土壤层技术反应区下部；土壤渗滤反应区的填料由掺杂铁屑的沸石构成，土壤渗滤反应区的填料底部还设置有砾石层；多介质土壤层技术反应区包括通水层和土壤层，通水层由沸石构成，土壤层由普通沙土、秸秆、木炭和铁屑构成，土壤层的表面覆盖粗砂，通水层与土壤层由下而上交替布置。2.根据权利要求1所述的一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：反应器本体还包括盖板、布水装置和排水口，布水装置位于土壤渗滤反应区上方、盖板的下方，盖板设置在反应器本体的顶部，排水口设置在反应器本体上部侧面。3.根据权利要求1所述的一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：承托层的高度为0.2～0.3m，承托层侧面设置有人孔。4.根据权利要求1所述的一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：曝气装置具有伞状微孔。5.根据权利要求1所述的一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：承托层采用鹅卵石铺设，卵石的粒径为60-110mm。6.根据权利要求1所述的一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：承托层上方还均匀布置有气孔。7.根据权利要求1所述的一种一体化多介质土壤技术反应器，其特征在于：普通沙土、秸秆、木炭和铁屑四者...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丹，陈梦天，魏启航，
申请(专利权)人：南京市水产科学研究所，南京国农环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32