一种人工快速渗滤净水装置的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及到一种人工快速渗滤净水装置。


背景技术：

2.随着村镇生活水平的提高，水冲厕所在农户开始普及，洗涤用水大幅增加，社区的生活用水量和集中供水率逐年提高，农村生活污水的排放量逐年增大。大量生活污水未经严格处理排出，已成为农村环境污染、湖泊和河流富营养化等环境污染问题的主要原因之一。农村不同于城市，人口居住相对分散，地理因素差别大，致使污水收集较为困难。因此，国内外对于农村污水处理方法更多的是实行分散处理。但是，越是分散处理需要建设的处理设施就越多，耗资越大，从而导致经济成本又成了农村污水治理工程发展的制约因素。因此，在农村污水处理中选择合适的工艺设备就显得尤为重要。
3.土地处理技术是农村地区最初使用的污水处理方法，即通过把污水直接排放，然后通过渗滤扩散到土壤中，利用土壤中的微生物和土壤的层级结构进行物理生物联用的方法进行处理。以传统土壤渗滤技术为基础发展起来的人工快速渗滤技术，凭借其水力负荷高、基建成本低、运行维护简便等优势，近年来日益受到关注，特别适合农村分散污水的处理。人工快速渗滤技术通常采用淹水
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落干交替运行的方式实现自然复氧，通过滤料深度的调控来实现氧环境的分区。然而，由于复氧效率相对较低、水力停留时间相对较短、水质水量波动较大，传统的人工快速渗滤技术存在脱氮除磷效率低、运行不稳定等弊端，严重影响了该技术在农村地区的推广应用。鉴于此，研发一种复氧效率高、脱氮除磷效果好、运行稳定的人工快速渗滤净水装置，对农村分散污水的处理具有重要的现实意义。


技术实现要素：

4.针对上述不足，本实用新型的目的是提供一种人工快速渗滤净水装置，可有效解决传统的人工快速渗滤技术存在复氧效率低、脱氮除磷效果差和运行不稳定的问题。
5.为达上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种人工快速渗滤净水装置，包括渗滤池本体，渗滤池本体上部从上至下依次设置有布水区、碎石区、好氧区一、好氧区二和好氧区三，渗滤池本体下部包括有缺氧区一、缺氧区二和陶粒区一，缺氧区一顶部与好氧区三底部连通，缺氧区一通过位于底部的陶粒区一与缺氧区二相互连通，缺氧区二一侧设置有排水口。
6.进一步地，布水区的高度为10～20cm，优选为15cm。
7.进一步地，碎石区的填料为粒径为0.5～1.5cm的碎石，其高度为3～10cm，优选为5cm。
8.进一步地，好氧区一的高度为15～35cm，优选为25cm。
9.进一步地，好氧区一、好氧区二、好氧区三、缺氧区一和缺氧区二的高度比为1～3:1～2:1～2:2～8:2～8，优选为1:1:1:2:2。
10.进一步地，好氧区一的滤料为粒径为0.5～1.0mm的天然河砂。
11.进一步地，好氧区二的滤料为粒径为1～5mm的释氧颗粒。
12.进一步地，释氧颗粒通过以下方法制得：将过氧化镁、水泥、天然河砂、膨润土、黄糊精、磷酸二氢钾和柠檬酸混合均匀后，于室温加水搅拌至糨糊状，倒入模具中风干，即制得释氧颗粒；其中，过氧化镁、水泥、天然河砂、膨润土、黄糊精、磷酸二氢钾和柠檬酸的质量比为6～9:3～6:3～6:1～2:1:1:1，优选为6:5:4:2:1:1:1。
13.进一步地，好氧区三的滤料为粒径为0.3～0.8mm的天然河砂。
14.进一步地，缺氧区一的滤料为天然河砂和微米零价铁粉按照质量比7～10:1均匀混合而成；其中，天然河砂和微米零价铁粉的质量比优选为9:1。
15.进一步地，缺氧区二的滤料为粒径为0.3～0.8mm的天然河砂。
16.进一步地，陶粒区一的填料为粒径为2～5mm的陶粒，其高度为3～10cm，优选为5cm。
17.进一步地，缺氧区二顶部设置有陶粒区二。
18.进一步地，陶粒区二的填料为粒径为5～10mm的陶粒，其高度为3～10cm，优选为5cm。
19.本实用新型具有以下优点：
20.1、复氧效率高：采用多层复合好氧区实现高效复氧，促进好氧反应的发生；其中，好氧区一依靠实干交替运行实现自然复氧，好氧区二依靠释氧颗粒释放氧气实现复氧，好氧区三则依靠污水流经好氧区二时携带的溶解氧进行好氧反应；
21.2、脱氮除磷效果好：污水中的氨氮在好氧区一、好氧区二和好氧区三发生高效硝化，进入缺氧区一和缺氧区二后，不仅能发生传统反硝化，还能发生铁自养反硝化(no3‑
5fe
2
6h

→
0.5n2 5fe
3
3h2o)和氢自养反硝化(2no3‑
5h2 2h

→
n2 6h2o)，脱氮效率大幅提高；污水中的磷素污染物则能通过各类滤料的吸附、滤料表面微生物的转化而实现高效去除；
22.3、运行稳定：由好氧区一、好氧区二和好氧区三共同负责好氧生物处理，由缺氧区一和缺氧区二共同负责缺氧生物处理，多重保障，使其对水质水量波动的适应性强，运行效果稳定；
23.4、本发明中释氧颗粒中过氧化镁起到释氧剂的作用，与水接触后可释放氧气；天然河砂起到造孔剂的作用，增大释氧颗粒内部空隙，进一步提高水中溶解氧含量；水泥起到塑形剂的作用，膨润土起到包埋剂的作用，黄糊精起到黏合剂的作用，三者结合可有效防止释氧颗粒整体结构完整性，延长释氧时间，有效解决了因污水对释氧颗粒整体结构的冲击引起释氧颗粒失效的问题；磷酸二氢钾和柠檬酸起到ph缓冲剂的作用。通过各组分间协同作用，当释氧颗粒与污水接触后，过氧化镁可释放出氧气，氧气溶解于污水中，可长时间高效持续为好氧微生物提供降解或转化污染物所需的溶解氧，从而提高复氧效率和污染物去除效果。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例1中人工快速渗滤净水装置的结构示意图；
25.其中，1、布水区；2、碎石区；3、好氧区一；4、好氧区二；5、好氧区三；6、缺氧区一；7、缺氧区二；8、陶粒区一；9、陶粒区二；10、排水口；11、渗滤池本体。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
27.实施例1
28.本实施例1提供了一种人工快速渗滤净水装置，包括渗滤池本体11，渗滤池本体11上部从上至下依次设置有布水区1、碎石区2、好氧区一3、好氧区二4和好氧区三5，渗滤池本体11下部包括有缺氧区一6、缺氧区二7和陶粒区一8，缺氧区一6顶部与好氧区三5底部连通，缺氧区一6通过位于底部的陶粒区一8与缺氧区二7相互连通，缺氧区二7一侧设置有排水口10；
29.其中，布水区1的高度为15cm；
30.碎石区2的填料为粒径为0.5～1.5cm的碎石，其高度为5cm；
31.好氧区一3的高度为25cm；
32.好氧区一3、好氧区二4、好氧区三5、缺氧区一6和缺氧区二7的高度比为1:1:1:2:2；
33.好氧区一3的滤料为粒径为0.5～1.0mm的天然河砂；
34.好氧区二4的滤料为粒径为1～5mm的释氧颗粒；
35.释氧颗粒通过以下方法制得：将过氧化镁、水泥、天然河砂、膨润土、黄糊精、磷酸二氢钾和柠檬酸混合均匀后，于室温加水搅拌至糨糊状，倒入模具中风干24小时，即制得释氧颗粒；其中，过氧化镁、水泥、天然河砂、膨润土、黄糊精、磷酸二氢钾和柠檬酸的质量比为6:5:4:2:1:1:1；
36.好氧区三5的滤料为粒径为0.3～0.8mm的天然河砂；
37.缺氧区一6的滤料为天然河砂和微米零价铁粉按照质量比9:1均匀混合而成；
38.缺氧区二7的滤料为粒径为0.3～0.8mm的天然河砂；
39.陶粒区一8的填料为粒径为2～5mm的陶粒，其高度为5cm；
40.缺氧区二7顶部设置有陶粒区二9；
41.陶粒区二9的填料为粒径为5～10mm的陶粒，其高度为5cm。
42.实施例2
43.本实施例2提供了一种人工快速渗滤净水装置，与实施例1的区别仅在于：好氧区一3、好氧区二4、好氧区三5、缺氧区一6和缺氧区二7的高度比为2:2:2:5:5，其余参数均相同。
44.实施例3
45.本实施例3提供了一种人工快速渗滤净水装置，与实施例1的区别仅在于：好氧区一3、好氧区二4、好氧区三5、缺氧区一6和缺氧区二7的高度比为3:2:2:8:8，其余参数均相同。
46.实施例4
47.本实施例4提供了一种人工快速渗滤净水装置，与实施例1的区别仅在于：布水区1的高度为10cm，碎石区2的高度为10cm，其余参数均相同。
48.对比例1
49.本对比例1提供了一种人工快速渗滤净水装置，与实施例1的区别仅在于：好氧区二4中滤料释氧颗粒通过如下方法制得：将过氧化钙、硅藻土、黄糊精、过硫酸氢钾和柠檬酸
混合均匀后，于室温加水搅拌至糨糊状，倒入模具中风干24小时，即制得释氧颗粒；其中，过氧化钙、水泥、天然河砂、硅藻土、黄糊精、过硫酸氢钾和柠檬酸的质量比为6:5:4:2:1:1:1；其余参数均相同。
50.对比例2
51.本对比例2提供了一种人工快速渗滤净水装置，与实施例1的区别仅在于：好氧区一3、好氧区二4、好氧区三5、缺氧区一6和缺氧区二7的高度比为5:1:7:11:10，其余参数均相同。
52.实验例1
53.以成都某农村生活污水作为处理对象，进水水质如下：ρ(cod)＝283～319mg/l，ρ(bod5)＝204～258mg/l，ρ(nh
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n)＝47～59mg/l，ρ(tn)＝52～65mg/l，ρ(tp)＝3.6～4.9mg/l，ph＝6～9。污水进入实施例1和对比例1
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2所得的人工快速渗滤净水装置中分别运行90天，运行条件为：湿干比1:3，水力负荷0.8～1.5m/d，环境温度18～35℃。90天运行效果表明，实施例1所得的人工快速渗滤净水装置：出水ρ(cod)≤50mg/l、ρ(bod5)≤10mg/l、ρ(nh
4
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n)≤5mg/l、ρ(tn)≤15mg/l、ρ(tp)≤0.5mg/l、ph＝6～9，出水水质指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918
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2002)一级a标，运行稳定，出水效果佳；而对比例1和2所得的人工快速渗滤净水装置的出水水质指标均未达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918
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2002)一级a标。其中，对比例1所得的人工快速渗滤净水装置：出水ρ(cod)＝114mg/l、ρ(bod5)＝98mg/l、ρ(nh
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n)＝25mg/l、ρ(tn)＝35mg/l、ρ(tp)＝2.5mg/l、ph＝6～9；对比例1中的释氧颗粒缺少天然河砂作为造孔剂，使得内部孔隙大大减少，降低了复氧效率，释氧颗粒整体结构在污水中的耐冲击性也大大减弱，从而导致污水处理效果降低；对比例2中的人工快速渗滤净水装置：出水ρ(cod)＝95mg/l、ρ(bod5)＝95mg/l、ρ(nh
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n)＝18mg/l、ρ(tn)＝21mg/l、ρ(tp)＝2.0mg/l、ph＝6～9；因好氧区一靠近进水端，依靠落干期空气进入滤料而实现复氧，该区域高度过大或过小，会降低复氧效率；好氧区二采用释氧颗粒作为滤料，依靠释氧颗粒释放氧气而实现复氧，该区域氧浓度最大，高度过小或过大，会造成整个好氧区的溶解氧量过高或过低，过低时，影响污水中的氨氮的硝化过程，过高时，会影响后续厌氧区的反硝化过程；好氧区三采用天然河砂作为滤料，依靠污水携带的来自好氧区二的溶解氧来实现复氧，该区域高度过大时，该区域因溶解氧量过低导致氨氮的硝化过程。
54.虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。