申请日2014.11.27
公开(公告)日2015.04.01
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种适合水网型村镇沟渠污水处理的生物滤池。沿池长方向用折流板将滤池分为十个格室，每个格室底层放置粗碎石，粗碎石上有两层，每层水平放置五个滤料筐，滤料筐里填充自制脱氮除磷滤料，上层滤料筐里种植植物。自行开发的陶粒滤料是经过烧制和改性两个步骤研制而成。当滤料吸附达到饱和后，可将滤料筐中滤料取出，由于滤料中吸附了氮磷等营养元素，肥力增强，可以继续农用，作为非食用植物的肥料或土壤改良剂使用，达到资源化利用的目的。滤池结构简单、投资省、不进行人工曝气，不反冲洗滤料，只利用自然方式充氧，实现了无动力，无能耗，方便管理的目的，是一种符合我国村镇水网沟渠污水处理的新工艺。
权利要求书
1. 一种适合水网型村镇沟渠污水特征的生物滤池，包括滤池，沿池长方向用折流板将滤池分为十个格室，每个格室底层放置粗碎石，粗碎石上有两层，每层水平放置5个滤料筐，滤料筐里填充自制脱氮除磷滤料，上层滤料筐里种植植物;所述自制脱氮除磷滤料制备方法如下：
以粉煤灰为主要原料，与粘土、煤粉按7:2:1的质量比例，控制预热温度为500℃、预热时间为25min，烧结温度为1050℃、烧结时间为20min制得;然后对制得的陶粒滤料经1mol/L FeCl3溶液25℃下改性4天，取出后用去离子水反复冲洗至中性，烘干，得到除磷陶粒滤料;
以粉煤灰为主要原料，与粘土、煤粉按7:2:1的质量比例，控制预热温度为500℃、预热时间为25min，烧结温度为1050℃、烧结时间为20min制得;经2mol/LNaOH 75℃改性3天，取出后用去离子水反复冲洗至中性，烘干，得到脱氮陶粒滤料;
将除磷陶粒滤料和脱氮陶粒滤料按质量比为1～3:1的比例进行混合，得到自制脱氮除磷陶粒滤料。
2.根据权利要求1所述的生物滤池，其特征在于，所述的植物是香蒲、灯芯草、鸢尾和黄菖蒲。
3.根据权利要求1所述的生物滤池，其特征在于，所述粗碎石的粒径为8～16mm。
4.根据权利要求3所述的生物滤池，其特征在于，粗碎石层的厚度为0.4米。
5.根据权利要求1所述的生物滤池，其特征在于，所述自制脱氮除磷陶粒滤料的粒径为5～8mm。
6.根据权利要求5所述的生物滤池，其特征在于，滤料筐的高度为0.6米。
7. 一种脱氮除磷滤料，其特征在于，其制备方法如下：
以粉煤灰为主要原料，与粘土、煤粉按7:2:1的质量比例，控制预热温度为500℃、预热时间为25min，烧结温度为1050℃、烧结时间为20min制得;然后对制得的陶粒滤料经1mol/L FeCl3溶液25℃下改性4天，取出后用去离子水反复冲洗至中性，烘干，得到除磷陶粒滤料;
以粉煤灰为主要原料，与粘土、煤粉按7:2:1的质量比例，控制预热温度为500℃、预热时间为25min，烧结温度为1050℃、烧结时间为20min制得;经2mol/LNaOH 75℃改性3天，取出后用去离子水反复冲洗至中性，烘干，得到脱氮陶粒滤料;
将除磷陶粒滤料和脱氮陶粒滤料按质量比为1～3:1的比例进行混合，得到自制脱氮除磷陶粒滤料。
8. 使用权利要求1所述的生物滤池的方法，包括如下步骤：
1) 滤池进水：水网型村镇农户排出的污水经源头处理后流入水塘和沟渠，利用自然地形高差通过进水管跌入滤池的前端，由于跌落过程中与空气充分接触，使大量溶解氧融入污水而带入滤池;
2)污水沿池长方向以折流的方式流经各个格室，经过各格室中模块化填装的自制脱氮除磷滤料后出水;
3)滤池出水：污水经过各格室处理后，由滤池尾端集水槽收集，再由集水槽上端的出水管排入下一级沟渠，出水管设置在上端是为了保证滤池中水位浸过滤料筐，以利于微生物膜的生长;
4)当滤料吸附达到饱和后，将滤料筐中滤料取出，作为非食用植物的肥料或土壤改良剂使用。
说明书
一种适合水网型村镇沟渠污水处理的生物滤池
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种适合水网型村镇沟渠污水处理 的生物滤池。
背景技术
近2O年来，虽然我国污水处理厂不断兴建，污水的处理率在不断提高，但 主要集中在城市，全国大部分农村的污水得不到处理，农村污水排放量在污水总 排放量中的比例越来越大。由于大量生产和生活废水未经处理排入各种水体，加 上公共设施跟不上发展的需要，农村大量人口饮用不卫生水。据相关调查表明， 我国7亿人口饮用水源不合格，其中大肠杆菌超标率达86%。农村的污水乱排 放不仅给自身环境造成破坏，对流经的河流也是很大的污染。
我国中部水网区村镇主要地理特征是丘陵、平原与江河水网交错，水环境污 染已相当严重，通过综合整治，构建村镇污染源头控制及沟渠污染物拦截技术模 式对提高流域水质及广大人民身体健康具有十分重要的作用。
农村污水的特点是：水质水量变化较大，且比较集中:特别是早、中、晚集 中做饭时间，污水量达到高峰，是平时污水排放量的2到3倍。此外，农村排水 系统很不完善更没有经过合理的规划，雨污混排，受雨季影响，水量变化系数大， 且由于管理水平低，资金短缺，缺乏工艺设计参数，成熟的城镇污水处理技术很 难在农村得到推广应用。
目前，用于生活污水处理的生物滤池技术与工艺多种多样，主要有曝气生物 滤池、厌氧生物滤池、A/O组合式一体化生物滤池、生物滴滤池、蚯蚓生物滤池 等。分散居住或经济、技术相对落后的农村村镇的生活污水处理技术主要以A/O 组合式一体化生物生物滴滤池、蚯蚓生物滤池为主。这些工艺技术中，如曝气生 物滤池虽处理效果好，但是能耗高，运行管理复杂。其他滤池虽能耗低，但也存 在占地大，容易滋生蚊蝇，滤料易堵塞等问题。农村污水的生物滤池处理技术尚 在不断研究完善中。鉴于农村经济实力相对较弱，无法配备专业的污水处理、运 行管理技术人员，因此农村污水的生物处理技术应尽量采用基建投资低、操作简 便、维护简单、节能降耗的技术。其它背景资料可参见参考文献。
参考文献
1、李俊生等 曝气生物滤池处理生活污水的实验研究 哈尔滨商业大学学报(自 然科学版)2010-04-15;
2、白慧玲 前置反硝化—曝气生物滤池处理生活污水实验研究 太原理工大学 硕士学位论文2010-05-01;
3、菜苇等 曝气生物滤池中用不同滤料处理生活污水的研究 工业安全与环保 2010-09-10;
4、李燕飞等 曝气生物滤池处理生活污水研究 环境工程学报2011-03-05;
5、李二飞 厌氧生物滤池—回行流人工湿地组合工艺处理农村生活污水的研究 重庆工商大学 硕士学位论文2012-05-25;
6、赵大传等 升流式厌氧生物滤池与温室型人工湿地组合对农村生活污水处理 的研究 中国农学通报2012-02-15;
7、韩庆祥等 农村分散生活污水厌氧—好氧组合处理工艺 净水技术 2011-12-28;
8、白磊磊 农村生活污水处理实用技术研究 西南交通大学2011-05-01;
9、刘操 厌氧折板滤池处理农村污水研究化学工程与装备2010-01-15;
10、张文坤等 新型组合式分层生物滴滤池启动性能研究哈尔滨商业大学学报 (自然科学版)2013-06-15;
11、尹志高等 蚯蚓生物滤池处理农村分散生活污水效果研究 四川有色金属 2011-12-25;
12、王夙等 蚯蚓生物滤池的研究与应用进展 中国给水排水2010-04-17。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有生物滤池技术存在的运行管理复杂、 易滋生蚊蝇等不足，提供一种适合水网型村镇沟渠污水处理的生物滤池，该滤池 能利用自然地形条件高效处理污染物，结构简单、滤料不易堵塞及更换容易、无 能耗、投资省、无需管理，为示范工程提供技术支撑。
本发明的一种适合水网型村镇沟渠污水特征的生物滤池，沿池长方向用折流 板将滤池分为十个格室，每个格室底层放置粗碎石，粗碎石上有两层，每层水平 放置五个滤料筐，滤料筐里填充自制脱氮除磷滤料，上层滤料筐里种植植物;所 述自制脱氮除磷滤料制备方法如下：
以粉煤灰为主要原料，与粘土、煤粉按7:2:1的比例，控制预热温度为500℃、 预热时间为25min，烧结温度为1050℃、烧结时间为20min制得;然后对制得 的陶粒滤料经1mol/L FeCl3溶液25℃下改性4天，取出后用去离子水反复冲洗 至中性，烘干，得到除磷陶粒滤料;
以粉煤灰为主要原料，与粘土、煤粉按7:2:1的比例，控制预热温度为500℃、 预热时间为25min，烧结温度为1050℃、烧结时间为20min制得;经2mol/LNaOH 75℃改性3天，取出后用去离子水反复冲洗至中性，烘干，得到脱氮陶粒滤料;
将除磷陶粒滤料和脱氮陶粒滤料按质量比为1～3:1的比例进行混合，得到 自制脱氮除磷陶粒滤料。
所述粗碎石的粒径为8～16mm。粗碎石层的厚度为0.4米。
所述自制脱氮除磷陶粒滤料的粒径为5～8mm。滤料筐的高度为0.6米。
使用上述生物滤池的方法如下：
1)滤池进水：水网型村镇农户排出的污水经源头处理后流入水塘和沟渠， 利用自然地形高差通过进水管跌入滤池的前端，由于跌落过程中与空气充分接 触，使大量溶解氧融入污水而带入滤池;
2)污水沿池长方向以折流的方式流经各个格室，经过各格室中模块化填装 的自制脱氮除磷滤料后出水;
3)滤池出水：污水经过各格室处理后，由滤池尾端集水槽收集，再由集水 槽上端的出水管排入下一级沟渠，出水管设置在上端是为了保证滤池中水位浸过 滤料筐，以利于微生物膜的生长;
4)当滤料吸附达到饱和后，将滤料筐中滤料取出，作为非食用植物的肥料 或土壤改良剂使用。
池体为矩形推流式，沿池长用折流板将滤池分为十个格室，起到导流和延长 水力停留时间的作用，以增强处理效果。每个格室中布置自行研制的同步脱氮除 磷滤料，滤料装填采用模块化设计，即将滤料均匀填充到十个小模块(滤料筐) 中，目的是方便必要时取出清洗和更换，以应对长时间运行后可能出现的滤池堵 塞的问题。滤料上方种植植物，因为上层滤料吸附了污水中的氮磷元素及大部分 有机物，可为植物提供足够的养分，同时植物的根系也有利于给上层滤料提供充 足的溶解氧，从而使滤料周围微生物更好地降解污染物。
自行开发的陶粒滤料是经过烧制和改性两个步骤研制而成，首先以粉煤灰为 主要原料，与粘土、煤粉按7:2:1的比例，控制预热温度为500℃、预热时间为 25min、烧结温度为1050℃、烧结时间为20min制得。然后对制得的陶粒滤料作 进一步改性，经1mol/L FeCl3溶液25℃下改性4天，取出后用去离子水反复冲 洗至中性，烘干，得到除磷陶粒滤料，该陶粒对总磷的吸附容量达到3.188mg/g。 经2mol/LNaOH 75℃改性3d，取出后用去离子水反复冲洗至中性，烘干，得到 脱氮陶粒，该陶粒对氨氮的吸附容量为1.1804mg/g。将除磷陶粒滤料和脱氮陶粒 滤料按质量比为1～3:1的比例进行混合，得到自制脱氮除磷陶粒滤料。
当滤料吸附达到饱和后，可将滤料筐中滤料取出，由于滤料中吸附了氮磷等 营养元素，肥力增强，可以继续农用，作为非食用植物的肥料或土壤改良剂使用， 达到资源化利用的目的。
污水从滤池前端的进水管自然跌落到滤池后，沿池长方向以折流的方式流经 各个格室，经过各格室中模块化填装的滤料后出水。由于利用了自然地形高差， 污水在进入滤池的过程中与空气充分接触，使大量溶解氧进入滤池，为滤池上层 好氧生物膜的生长提供了有利条件。滤池下层为缺氧、厌氧区域，有利于反硝化 过程进行，为脱氮创造了有利条件。自制滤料具有同步吸附氮和磷的功能，因此 该滤池是靠滤料截留、滤料吸附、微生物降解及植物吸收的共同作用去除污染物。
本发明生物滤池所采用的滤料是充分利用废弃资源自行研制而成，实现了 废物资源化利用的目的;滤池结构简单、投资省、不进行人工曝气，不反冲洗滤 料，只利用自然方式充氧，实现了无动力，无能耗，方便管理的目的，是一种符 合我国村镇水网沟渠污水处理的新工艺。