人工快速土地渗滤处理系统及应用其净化河水的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种人工快速土地渗滤处理系统及应用其净化河水的方法。该处理系统由进水泵、调节池、流量计、渗滤池、集水池、进入渗滤池的布水管和流出渗滤池的集水管组成，渗滤池中采用天然沙子以及选自沸石和火山岩中的至少一种为填料。运行时，预先采用自然挂膜的方式对渗滤池进行生物驯化与培养，交替进行１２－７２ｈ淹水和１２－７２ｈ落干，共驯化２０－８０天；随后将河流污水经进水泵抽水进入调节池，在调节池中沉降０．５－５小时；经沉降处理后的污水通过布水装置布水，并以自流方式进入渗滤池内，经１２－７２ｈ淹水和１２－７２ｈ落干后，渗滤液通过集水管收集最后出水入河。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种河流污水净化处理技术，特别是涉及采用土地渗滤法去除河流污水中有机物和氨氮的系统和方法，属于污水土地处理

技术介绍
自20世纪70年代以来，由于人口、资源和环境的挑战给土地处理技术带来新的机 遇，污水土地处理已经发展成可替代二级处理甚至深度处理的重要污水处理途径之一。污 水土地处理系统可分为六类，即慢速渗滤处理系统(SR)、快速渗滤处理系统(RI)、地表漫 流处理系统(OF)、污水湿地处理系统(WL)、地下渗滤土地处理系统(UG)和人工土层快速渗 滤处理系统(ARI)。人工快速土地渗滤系统(CRI)是一种由其中的快速渗滤处理系统发展 而来的污水土地处理技术，现归属于ARI系统，其是指有控制地将污水投配到人工构筑的 土地渗滤介质表面，使其在从上向下渗透的过程中经历不同的物理、化学和生物作用，最终 达到污水净化的目标，其核心是采用了渗透性能较好的沙子、陶粒等为主要渗滤介质来代 替天然土层，从而大大提高了水力负荷(l-3mVd)，增强了实用性。其目的是为了提高系统 的处理负荷，从而提高单位面积上污水的处理能力。 尽管人工快速渗滤系统在河流污水资源化中的研究虽已有报道，但其实际应用仍 处于起步阶段。河流污水相对于工业废水、生活污水而言，污染物和有机物浓度较低，成分 也有所不同，这些都对传统人工快速渗滤系统处理效果造成一定影响。例如，系统对污染物 的去除主要还是依靠填料介质表面微生物的降解作用，而微生物的生长繁殖需要足够的营 养物质， 一般污水有机物浓度含量高，碳源充足，但河流污水有机物浓度相对较低，营养不 足可能会影响微生物的繁殖生长，从而影响处理效果。同时，河流水质随季节和气候影响较 大，水质很不稳定，一直处于变化状态，给处理效果的稳定性又增加了难度。因此，常规的高 效水处理技术由于针对性和适用性不足，在很多情况下并不能适应低浓度污染水体的处理 需求。灵活选择合适工艺和运行条件，并因地制宜的适应目标河流水质特点，是在河流水质 净化工艺中发挥人工快速渗滤系统的最佳效能和达到最佳处理效果的有效途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有人工快速渗滤系统技术的水力负荷在对河流污水资 源化过程中针对性和适用性不强的不足，提供一种人工快速土地渗滤处理系统及应用其净 化河水的方法。 为此，一方面，本专利技术提供一种人工快速土地渗滤处理系统， 其包括进水泵1 、调节池2 、流量计3 、渗滤池4和集水池5 ; 该进水泵的入口 11通过管道与河流水域连接，进水泵的出口 12通过管道与调节 池的入水口 21连接； 该调节池顶部具有入水口 21，底部具有出水口 22 ; 该调节池的出水口 22通过管道与流量计的入口 31连接，该流量计的出口 32通过管道与渗滤池入水口 41连接； 该渗滤池顶部具有入水口 41，该入水口连接布水装置42 ;该渗滤池内采用沙子以及至少一种选自沸石和火山岩为填料43;其中当填料为沙子和沸石时，沙子的体积占50% -85%，沸石的体积占15% -50% ;当填料为沙子和火山岩时，沙子的体积占 50% _85%，火山岩的体积占15% -50% ;当填料为沙子、沸石和火山岩三种时，沸石的体积 占7% _25%，火山岩的体积占7% _25%，其余为沙子；该填料底部埋设集水管44，该集水 管出口 45通过管道与集水池入水口 51连接； 该集水池具有入水口 51和出水口 52，且入水口 51位置高于出水口 52，该集水池 的出水口通过管道与下游河流水域连接。 如上所述的人工快速土地渗滤处理系统，其中该填料的厚度优选为l-4m。 如上所述的人工快速土地渗滤处理系统，其中沸石或火山岩的粒径优选为4-6mm。 如上所述的人工快速土地渗滤处理系统，其中该布水装置42可以是相互平行且 等距布置于渗滤池顶部的复数个布水管，每个布水管下部具有均匀分布的复数个出水孔， 该出水孔的孔径优选为2-10mm，孔间距优选为5-20cm。 如上所述的人工快速土地渗滤处理系统，其中该集水管44可以是相互平行且等 距布置于渗滤池底部的若干个集水管组成，每个集水管上部具有均匀分布的复数个入水 孔，其入水孔的孔径优选为2-10mm，孔间距优选为5-20cm。 如上所述的人工快速土地渗滤处理系统，其中该调节池出水口 22的位置优选高 于所述渗滤池入水口 41，且所述渗滤池出水口 45的位置高于所述集水池的入水口 51。 另一方面，本专利技术提供应用上述的人工快速土地渗滤处理系统净化河水的方法， 该方法包括如下步骤 A.采用自然挂膜的方式对渗滤池4进行生物驯化与培养，将河流污水引入渗滤池4内，交替进行12-72h淹水和12-72h落干，共驯化20-80天； B.河流污水经进水泵1抽水进入调节池2，在调节池中沉降0. 5-5小时； C.经步骤B处理后的污水通过布水装置42布水，并以自流方式进入渗滤池4内，经12-72h淹水期和12-72h落干期，渗滤液通过集水管44收集并注入集水池5内，最后出水入河。 本专利技术的有益效果在于 (1)考虑天然沙子粒径较小，水力负荷低的不足，采用大粒径的沸石和火山岩作为 渗滤池的填料能提高水力负荷。沸石和火山岩都是多孔穴结构，比表面积大，有利于微生物 的附着生长及污染物的吸附。其中，沸石是一种架状结构的多孔穴和通道的硅铝酸盐，具有 巨大的比表面积(400 800m7g)，有良好的吸附、交换性能，可为理想的生物载体并能有效 提高氮磷的去除率；火山岩(俗称浮石)是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的珍贵 的多孔形石材，抗腐蚀，具有惰性，亲水性强，表面带正电荷，有利于生物降解，具有良好的 氨氮去除效果。 (2)本专利技术的净化河水方法采用典型的CRI系统淹水(Flooding)和落干 (Drying)相交替的工作方式，并结合本专利技术的人工快速土地渗滤处理系统，提出优化的河 流水质净化工艺条件。 一方面，可以防止有机物生长和悬浮物沉淀造成的渗滤池表面堵塞， 有效恢复系统的渗透性能，保持稳定的处理水量；另一方面，可使系统内部的浅层剖面上交4替形成氧化还原环境，从而使CRI系统具有独特的污染物净化功能，污染物在这一系统中 通过土壤的过滤、吸附、挥发、化学分解与转化还有微生物的降解、吸收等作用，由复杂变简 单，由大分子变为小分子，由微生物不可利用变为可利用、吸收，进行不断更新和循环再生， 从而实现废水的充分净化和水肥资源的循环再生和有效利用。 (3)采用本专利技术的装置和方法，水力负荷适用范围为l-6mVmM，化学需氧量 (C0DCr)去除率可达到60-70 %，氨氮(NH3-N)的去除率可达到97-99 % ，总氮(TN)和总磷 (TP)的去除率均可达到30-50%。 (4)本专利技术的装置和方法适用于河流污水的原位处理，系统占地面积、处理规模和 投资较小，设备简单、操作管理方便且无二次污染。附图说明 图1为本专利技术一种优选实施方案的人工快速土地渗滤处理系统装置示意图, 图2为本专利技术一种优选实施方案中渗滤池的布水管结构示意图。 图3为本专利技术一种优选实施方案中渗滤池的集水管结构示意图。具体实施例方式在本专利技术的优选实施方式中，如图1所示，CRI系统包括进水泵1、调节池2、流量 计3、渗滤池4和集水池5。 首本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工快速土地渗滤处理系统，其特征在于：　　其包括进水泵（１）、调节池（２）、流量计（３）、渗滤池（４）和集水池（５）；　　该进水泵的入口（１１）通过管道与河流水域连接，进水泵的出口（１２）通过管道与调节池的入水口（２１）连接；　　该调节池顶部具有入水口（２１），底部具有出水口（２２）；　　该调节池的出水口（２２）通过管道与流量计的入口（３１）连接，该流量计的出口（３２）通过管道与渗滤池入水口（４１）连接；　　该渗滤池顶部具有入水口（４１），该入水口连接布水装置（４２）；该渗滤池内采用沙子以及至少一种选自沸石和火山岩为填料（４３）；其中当填料为沙子和沸石时，沙子的体积占５０－８５％，沸石的体积占１５－５０％；当填料为沙子和火山岩时，沙子的体积占５０－８５％，火山岩的体积占１５－５０％；当填料为沙子、沸石和火山岩三种时，沸石的体积占７－２５％，火山岩的体积占７－２５％，其余为沙子；该填料底部埋设集水管（４４），该集水管出口（４５）通过管道与集水池入水口（５１）连接；　　该集水池具有入水口（５１）和出水口（５２），且入水口（５１）位置高于出水口（５２），该集水池的出水口通过管道与下游河流水域连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘操，廖日红，马宁，李其军，黄赟芳，楼春华，
申请(专利权)人：北京市水利科学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]