灌區(qū)生活污水零價(jià)鐵/微生物復(fù)合滲濾墻凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種灌區(qū)生活污水處理技術(shù)-零價(jià)鐵/微生物復(fù)合滲濾墻凈化系統(tǒng)及凈化方法，可直接應(yīng)用到灌區(qū)生活污水或者村鎮(zhèn)小型生活污水處理，同時(shí)也可用于灌區(qū)內(nèi)面源污染物的生態(tài)攔截和降雨徑流水質(zhì)凈化。
【背景技術(shù)】
[0002]分散型生活污水已成為我國(guó)灌區(qū)水體污染的重要污染源，是灌區(qū)面源污染的重要組成部分，未經(jīng)處理的灌區(qū)生活污水直接排放進(jìn)入自然水體，不僅影響了灌區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦淖魑锂a(chǎn)量和飲用水安全帶來(lái)不利影響。因此，灌區(qū)生活污水的治理成為我國(guó)亟待解決的問(wèn)題。
[0003]目前，常見(jiàn)的分散型生活污水處理主要包括將污水廠工藝小型化的生物處理技術(shù)、以人工濕地為核心的生態(tài)處理技術(shù)以及兩者相結(jié)合的耦合處理技術(shù)。例如，厭氧+好氧+濕地法，但該法存在占地面積大，出水水質(zhì)效果不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，而且氮磷的去除主要依靠人工濕地的作用。另外，MBR/人工濕地工藝以其高污泥濃度，出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在分散污水處理及回用的領(lǐng)域也具有很好的競(jìng)爭(zhēng)力，但其高昂的運(yùn)行費(fèi)用限制了它的廣泛應(yīng)用。公開(kāi)號(hào)為CN10130247A公開(kāi)了一種地下濕地與高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合系統(tǒng)，該技術(shù)為高負(fù)荷地下滲濾系統(tǒng)附加了地下濕地和自行調(diào)節(jié)雙層散水功能，主體構(gòu)筑物均埋于地下，地表可以進(jìn)行綠化，不僅不占用土地，不影響周圍景觀，而且大幅提高對(duì)污染物的去除負(fù)荷，系統(tǒng)出水穩(wěn)定，建設(shè)與運(yùn)行成本較低。但由于缺少碳源的供給和厭氧環(huán)境的營(yíng)造，該系統(tǒng)反硝化能力較弱，總氮去除效果有待進(jìn)一步提高。就目前來(lái)看，投入實(shí)際應(yīng)用的農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)尚存在一定的局限性。
[0004]活性滲濾墻是一種現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)受污染地下水的新型技術(shù)，具有原理簡(jiǎn)單，施工方便，運(yùn)行費(fèi)用低廉等特點(diǎn)，活性滲濾墻垂直于地下水流動(dòng)方向設(shè)置，當(dāng)?shù)叵滤魍ㄟ^(guò)活性滲濾墻時(shí)，污染物與墻體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到環(huán)境修復(fù)的目的，目前活性滲濾墻已經(jīng)在世界各地應(yīng)用，是一種非常有發(fā)展前景的環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)。應(yīng)用金屬鐵作為活性滲濾墻填充材料，可以有效去除地下水中的重金屬以及有機(jī)污染物。零價(jià)鐵/微生物協(xié)同作用對(duì)脫氮除磷具有很好的作用，在農(nóng)村分散型生活污水處理中還沒(méi)有相關(guān)研宄報(bào)道，具有較好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有生活污水處理技術(shù)中存在的不足，提供一種不占用土地，簡(jiǎn)單適用，運(yùn)行管理方便，造價(jià)低廉，同時(shí)污水處理效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定的灌區(qū)生活污水零價(jià)鐵/微生物復(fù)合滲濾墻凈化系統(tǒng)及凈化方法。職
本發(fā)明的技術(shù)解決方案:灌區(qū)生活污水零價(jià)鐵/微生物復(fù)合滲濾墻凈化系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)在于:充分利用岸坡系統(tǒng)，在岸坡上挖設(shè)布置多個(gè)污水處置單元；所述污水處置單元包括:厭氧發(fā)酵池，生物濾料池以及零價(jià)鐵滲濾墻三部分；通過(guò)輸水管道系統(tǒng)將灌區(qū)生活污水收集至污水處置單元進(jìn)行處理，處理后的生活污水排入集水溝后進(jìn)入濱水植物帶進(jìn)行深度凈化，最后進(jìn)入河道。
[0006]所述污水處置單元包括:厭氧發(fā)酵池，生物濾料池以及零價(jià)鐵滲濾墻三部分。
[0007]所述厭氧發(fā)酵池，可以將收集來(lái)的生活污水暫時(shí)性的儲(chǔ)存在發(fā)酵池中起到均質(zhì)調(diào)節(jié)池的作用，并且通過(guò)厭氧生物處理可以部分去除污水中有機(jī)物和硝氮，并轉(zhuǎn)化為可供利用的沼氣。
[0008]所述厭氧發(fā)酵池和生物濾料池間用可滲透的多孔無(wú)砂砼分開(kāi)，厭氧發(fā)酵池的污水可以透過(guò)可滲透的多孔無(wú)砂砼均勻進(jìn)入生物濾料池。
[0009]所述生物濾料池的設(shè)置采用按離岸堤由遠(yuǎn)至近的順序逐層填充不同粒徑砂石分別形成20?30mm圓形爍石生物濾料池、10?20mm中等爍石生物濾料池和5?1mm碎小礫石生物濾料池以及2.5?5_石英砂生物濾料池。按粒徑從大到小布設(shè)的四級(jí)生物濾料池可以有效攔截污水中的雜質(zhì)，同時(shí)礫石填料表面附著有微生物，形成生物膜系統(tǒng)對(duì)污水起到生物降解的作用。
[0010]所述生物濾料池和零價(jià)鐵滲濾墻中間也用可滲透的多孔無(wú)砂砼隔開(kāi)，經(jīng)生物濾料池處理的污水可以均勻進(jìn)入到零價(jià)鐵滲透墻。
[0011]所述零價(jià)鐵滲透墻由兩側(cè)的墊層和中間的若干個(gè)便攜可移動(dòng)式零價(jià)鐵反應(yīng)箱組裝而成。
[0012]所述零價(jià)鐵反應(yīng)箱為保證其強(qiáng)度以Φ 12的鋼筋作為其骨架，以鋼絲網(wǎng)作為其6個(gè)面，鋼絲網(wǎng)的孔徑小于沸石填料的直徑，反應(yīng)箱上方的鐵絲網(wǎng)設(shè)置為可開(kāi)啟式。這樣的設(shè)計(jì)既可以保證污水和箱內(nèi)的零價(jià)鐵沸石填料接觸反應(yīng)；同時(shí)也便于更換反應(yīng)箱內(nèi)填料，使零價(jià)鐵反應(yīng)箱可供長(zhǎng)期使用。
[0013]所述零價(jià)鐵反應(yīng)箱是由零價(jià)鐵包覆的沸石填料和秸桿混合而成。零價(jià)鐵包覆的沸石填料的制作工藝是:在N2的保護(hù)下將沸石填料浸漬于FeSO 4或FeCl 2溶液中，攪拌均勻后，在堿性條件下逐漸加入還原劑硼氫化鈉或者硼氫化鉀溶液，反應(yīng)0.5-3.0 h得到零價(jià)鐵包覆的沸石。該工藝可以有效的將零價(jià)鐵負(fù)載到沸石表面，并且負(fù)載在沸石表面的零價(jià)鐵不隨污水的經(jīng)過(guò)而被沖刷脫落，能夠承受一定的水利負(fù)荷。沸石具有比表面積大，廉價(jià)易得，并且對(duì)污染物有一定的吸附性的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)比表面積大的沸石也為微生物的生長(zhǎng)提供了充足的載體。零價(jià)鐵反應(yīng)箱內(nèi)外加體積分?jǐn)?shù)為10%的秸桿，一方面為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)源，另一方面外加碳源更有利于反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，增強(qiáng)微生物對(duì)污水中總氮的降解。
[0014]零價(jià)鐵和微生物作用于同一個(gè)系統(tǒng)中，可發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)，使其互為補(bǔ)充，零價(jià)鐵/微生物協(xié)同作用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下三方面:①?gòu)?qiáng)化了微生物反硝化的能力。零價(jià)鐵具有較強(qiáng)的還原性，可以作為電子供體，提供反硝化反應(yīng)所需的電子；零價(jià)鐵還原產(chǎn)生的氫氣能滿足氫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)需要，為氫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌進(jìn)行反硝化脫氮提供氫供體。②零價(jià)鐵利用其強(qiáng)還原性直接和污水中的硝氮發(fā)生還原反應(yīng):5Fe°+2N03_+6H20 =5Fe2++N2+120H_，從而有效去除生活污水中的硝氮；產(chǎn)生的OH_可以中和好氧區(qū)硝化過(guò)程中產(chǎn)生的一定的硝酸，穩(wěn)定了出水PH值。③零價(jià)鐵還原過(guò)程中產(chǎn)生的Fe2+和Fe3+均可與磷發(fā)生共沉淀，同時(shí)還可形成一系列不同形態(tài)的多核絡(luò)合物，能夠迅速有效地通過(guò)電性中和、吸附架橋及卷掃作用使膠體微粒、懸浮物等發(fā)生凝聚、沉淀。另外，零價(jià)鐵和微生物的協(xié)同作用還具有以下優(yōu)點(diǎn):①零價(jià)鐵的還原作為一種物化法，其反應(yīng)速率高于生物法，加大了總反應(yīng)速率鐵元素作為微生物和植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，對(duì)生物膜和系統(tǒng)表面植物的生長(zhǎng)所都有促進(jìn)作用鐵是酶輔基所必須的元素，同時(shí)Fe3+也會(huì)影響微生物胞外聚合物中蛋白質(zhì)的組成。總之，零價(jià)鐵和微生物的協(xié)同作用強(qiáng)化了脫氮除磷的效果；零價(jià)鐵以其還原、絮凝的特點(diǎn)對(duì)污水中的重金屬離子、氯代有機(jī)物以及其他污染物也都有很好地去除效果。
[0015]所述零價(jià)鐵反應(yīng)箱內(nèi)置人工攪拌器，定期進(jìn)行人工攪拌，可以防止內(nèi)部零價(jià)鐵結(jié)板失活，提尚處理效率。
[0016]經(jīng)過(guò)上述污水處置單元處理后的污水排入集水溝，通過(guò)集水溝提高出水水位，可以增強(qiáng)處理系統(tǒng)的填料滯水區(qū)域、限制大氣向填料空隙內(nèi)傳氧作用，從而有利于創(chuàng)造反硝化菌生長(zhǎng)繁殖的缺氧環(huán)境。排入集水溝后污水最后進(jìn)入濱水植物帶，利用水生植物的根莖的吸收作用進(jìn)一步去除出水中的污染物，達(dá)到深度凈化的目的。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):(1)零價(jià)鐵和微生物的協(xié)同作用提高了處理效率，強(qiáng)化了出水水質(zhì)；(2)多級(jí)處理系統(tǒng)結(jié)合濱水植物帶技術(shù)能夠更加有效的去除污水中的污染物，進(jìn)一步改善出水水質(zhì)；(3)可以回收利用灌區(qū)內(nèi)的水稻秸桿，利用秸桿作為固體碳源，增強(qiáng)異養(yǎng)反硝化性能，提高對(duì)總氮的去除率；(4)通過(guò)集水溝控制出水水位，增大處理系統(tǒng)的填料滯水區(qū)域、限制大氣向填料空隙內(nèi)傳氧作用，從而有利于創(chuàng)造反硝化菌生長(zhǎng)繁殖的缺氧環(huán)境；
(5)該系統(tǒng)是對(duì)岸坡進(jìn)行改造，不需要占用其他土地資源，在處置單元頂部鋪設(shè)植生磚，營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境；(6)整套裝置位于地下，沒(méi)有異味；(7)零價(jià)鐵反應(yīng)箱容易更換，便于管理與維護(hù)；(8)零價(jià)鐵價(jià)格低廉、易操作且對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生二次污染；(9)整個(gè)工程構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、功能穩(wěn)定、造價(jià)低廉、使用方便。
【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖1是灌區(qū)生活污水零價(jià)鐵/微生物復(fù)合滲濾墻凈化系統(tǒng)示意圖；
附圖2是灌區(qū)生活污水零價(jià)鐵/微生物復(fù)合滲濾墻凈化系統(tǒng)平面示意圖；
附圖3是零價(jià)鐵反應(yīng)箱示意圖。
[0019]圖中的I是生活污水收集管道、2是厭氧發(fā)酵池、3是20?30mm圓形礫石生物濾料池、4是零價(jià)鐵滲濾墻、5是10?20mm中等礫石生物濾料池、6是植生磚、7是5?1mm碎小礫石生物濾料池、8是2.5?5_石英砂生物濾料池、9是集水溝、10是濱水植物帶、11是挺水植物、12是浮水植物、13是沉水植物、14是可滲透無(wú)砂輪、15是無(wú)砂混凝土砲塊、16是岸堤、17是河道、18是單體零價(jià)鐵反應(yīng)箱、19是零價(jià)鐵包覆的沸石填料、20是木肩和秸桿、21是鋼絲網(wǎng)面、22是攪