申请日2013.08.16
公开(公告)日2014.01.08
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型公开了一种去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统，包括一在地面下挖掘而成的槽体，四周和底部铺有防渗膜或其它止水材料，自下而上依次为：砂层、污泥层、泥水分离层、集气层和土壤层;所述污泥层和泥水分离层之间、泥水分离层和集气层之间分别有一层过渡层;集气层和土壤层之间用网布状材料分隔;泥水分离层中上部或集气层中分布有集水管，并最终与排水管相连;集气层中分布有多个出气管，所述出气管穿过土壤层与大气相通并伸出地面以上。本实用新型将过滤与沉淀分离技术相结合，固体悬浮物和有机物去除效果良好，出水标准提高。同时，将泥水分离层和污泥层建在土地下，减少了土地占用量。
权利要求书
1.一种去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统，包括一在地面下挖掘或砌成的槽体，四周和底部铺有防渗膜或其它止水材料，其特征在于所述槽体内自下而上依次包括污泥层、泥水分离层，所述污泥层滤料粒径范围为7-100mm，泥水分离层填滤料粒径范围为5-80mm，所述污泥层和泥水分离层之间有一过渡层。
2.根据权利要求1所述的污水土地生物过滤沉淀系统，其特征在于所述槽体上方还覆盖有土壤层。
3.根据权利要求2所述的污水土地生物过滤沉淀系统，其特征在于所述土壤层和泥水分离层之间设置有集气层，所述集气层滤料粒径范围为7-100mm。
4.根据权利要求3所述的污水土地生物过滤沉淀系统，其特征在于集气层和土壤层之间用网布状材料分隔。
5.根据权利要求1所述的污水土地生物过滤沉淀系统，其特征在于泥水分离层中分布有集水管，并最终与排水管相连。
6.根据权利要求3所述的污水土地生物过滤沉淀系统，其特征在于集气层中分布有多个出气管，所述出气管穿过土壤层与大气相通并伸出地面以上。
7.根据权利要求1所述的污水土地生物过滤沉淀系统，其特征在于所述泥水分离层中下部还分布有布水管，所述布水管与进水管相连。
8.根据权利要求1所述的污水土地生物过滤沉淀系统，其特征在于它还包括由鼓风机、空气扩散装置和连接管道组成的曝气系统，空气扩散装置位于污泥层中，通过管道与鼓风机相连。
说明书
去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统
技术领域
本实用新型涉及一种去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统，属于污水生态处理技术领域。
背景技术
目前，污水处理过程中常用的固液分离方法主要有沉淀和过滤。沉淀池是以沉淀为原理的污水处理工艺中重要的基础构筑物，主要用于去除悬浮物。沉淀池工艺简单有效，是省能的泥水分离方法。但是传统沉淀池功能比较单一，只具有沉淀分离功能，而且存在着占地面积大、投资大、悬浮物去除率低、沉淀效果差、污泥易膨胀、易产生异味、抗冲击负荷及温度变化能力低等缺点。同时传统沉淀池对特别细小的悬浮颗粒物去除率较低。因此，当对沉淀分离效果的要求较高时，通常采用在传统沉淀池后增加附属处理设施设备的方法来增强沉淀分离效果。譬如，可在沉淀池后增加过滤分离装置，这样才能达到较高要求的沉淀分离效果。但是，这种增加后续处理设施的方法会导致投资、占地面积、运行成本及运行管理复杂性的提高。
过滤是去除胶体和悬浮物固体最常用的方法。在污水处理工程中，常用的过滤工艺有深床过滤、表面过滤和膜过滤。深床过滤是使液体通过由某种颗粒或可压缩滤料组成的滤床去除悬浮于液体中的颗粒物质。表面过滤是使液体通过一薄层滤料的机械筛滤作用去除悬浮颗粒物。筛滤是污水处理中常用的一种表面过滤工艺，筛滤主要用在污水预处理单元中，可根据需要选择粗筛、细筛及微筛，一般只能截留污水中的粗颗粒物质。膜过滤可对更细小颗粒乃至溶解组分进行选择过滤。膜过滤的主要优点是效率高、效果好，但同时也存在价格昂贵、膜易受污染、运行费用高、能耗高、管理复杂等缺点。膜过滤工艺依照分离孔径的大小分为包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等。微滤可降低浊度、去除悬浮物和细菌、强化消毒;超滤主要用于去除悬浮颗粒、胶体、细菌和大分子有机物;纳滤主要用在去除污水中特定的溶质和组分，如产生硬度的多价金属离子等;反渗透主要用于水的脱盐。
传统砂滤池的滤料可采用石英砂、无烟煤、陶粒、白云石、石榴石、磁铁矿石等颗粒材料，粒径一般为0.2~3mm。由于粒径较小，传统砂滤池的截污能力较强，水头损失小、成本低，但同时存在着易堵塞、易板结、过滤周期短、冲洗水量大及能耗高等问题。
生物滤池是经较原始的间歇砂滤池和接触滤池发展起来的人工生物处理技术，工程上仅用于处理污水中的有机污染物。其基本原理是在生物反应器内填充高比表面积的颗粒或带状滤料，作为微生物附着并形成生物膜的载体，污水流过滤料，污水中的有机物被滤料表面形成的生物膜吸附，并通过生化反应逐步降解。生物滤池具有出水水质稳定、耐冲击负荷、运行费用低、污泥产量少、启动速度快等优点。但同时，传统生物滤池也存在着占地面积大、易堵塞、虫蝇多、有异味、脱落的生物膜需要后续处理等缺点。
生物吸附是物质通过物理化学作用吸附在生物体表面或生物膜表面的现象。在污水处理中，生物吸附主要是利用污水中的微生物絮体对有机物的吸附作用，进而对其中的有机性可降解组分进行生物降解而达到有机物去除或减量作用。
发明内容
针对上述传统技术的缺点与不足，本实用新型的目的是提供一种去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统，通过将生物吸附、机械筛滤与微沉淀分离技术有机结合，实现良好的固体悬浮物和有机物去除效果，提高出水水质。
本实用新型的技术方案如下：包括一在地面下挖掘或砌成的槽体，四周和底部铺有防渗膜或其它止水材料，自下而上依次为：污泥层、泥水分离层;为了充分实现土地资源利用最大化以及保温除臭，还可在槽体上方覆土壤层，并在土壤层和泥水分离层之间设置集气层，以收集气体排出系统;为延长防渗膜等止水材料的使用寿命，可在污泥层下设置砂层;所述污泥层和集气层滤料粒径范围为7~100mm，泥水分离层滤料粒径范围为5~80mm;所述污泥层和泥水分离层之间、泥水分离层和集气层之间有一过渡层;集气层和土壤层之间用网布状材料分隔;泥水分离层中分布有集水管，并最终与排水管相连;集气层中分布有多个出气管，所述出气管穿过土壤层与大气相通并伸出地面以上。
所述去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统，根据泥水分离层中的水流动方向的不同，可分为平流式、上升流式及下降流式三种形式。
按照污水土地生物过滤沉淀系统的进水方式不同，平流式生物过滤沉淀系统可分为直接平流式和布水管平流式。直接平流式生物过滤沉淀系统的进水形式，一般是指进水前的处理单元的断面形状和大小与土地生物过滤沉淀系统相当，经过前段处理的污水(含有许多悬浮物，以下称泥水)直接沿水平方向，均匀分布流入生物过滤沉淀系统的过水断面。布水管平流式生物过滤沉淀系统的进水形式，一般是在生物过滤沉淀系统进水侧竖直或倾斜(与地平面夹角为0~90°)设置多个布水管，经过前段处理的泥水经进水管进入布水管，泥水由布水管上的多个开孔水平进入生物过滤沉淀系统。
下降流式生物过滤沉淀系统的进水形式，一般在泥水分离层上部水平设置多孔布水管，经过前段处理的泥水经进水管进入布水管，由布水管上的多个开孔自上而下流经泥水分离层。上升流式生物过滤沉淀系统的进水形式，一般在泥水分离层底部水平设置多孔布水管，经过前段处理的泥水经进水管进入布水管，由布水管上的多个开孔自下而上流经泥水分离层。
经过前段处理的泥水在生物过滤沉淀系统滤料的过滤分离作用下被污泥截留及生物吸附，粒径较大的污泥颗粒以及脱落的生物膜，在重力作用下沉淀并在污泥层积累、储存;经过滤沉淀系统净化后的水由集水管汇集后经排水管排出土地生物过滤沉淀系统。过滤沉淀过程中在所述滤料表面形成的生物膜所具有的生物吸附能力，可以提高泥水分离的效果。
所述去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统还包括由鼓风机、空气扩散装置和连接管道组成的反冲洗空气扩散系统，反冲洗空气扩散装置位于污泥层中，通过管道与鼓风机相连;所述空气扩散装置可采用空气扩散管(管壁开孔)、扩散板或其他空气扩散形式。
当污泥层的污泥储存量达到一定量时，启动鼓风机将空气加压后通过反冲洗空气扩散装置对污泥层和泥水分离层进行反冲洗，将污泥排出过滤沉淀系统。反冲洗后污泥的排出可以借用净化后水的排出系统，也可以单独设置排泥管将污泥排出。采用气—水联合反冲洗能够提升反冲洗效果，节省冲洗水量，也可单独采用空气或水反冲洗;空气反冲洗不但可以提高恢复滤料层的生物膜活性以及截留吸附能力，同时兼有充氧效果，强化微生物对污水中污染物的降解净化功能，提高出水水质。
所述去除水中悬浮物和有机物的污水土地生物过滤沉淀系统运行过程中，微生物新陈代谢产生的气体和反冲洗过程中空气扩散装置释放出的空气，经集气层中的出气管收集排出系统，该出气管始于集气层穿过土壤层并伸出至地面以上，气体被直接排入大气或收集后集中处理。部分气体可以直接通过土壤层排出到系统外，其中含有的部分污染物和臭味被土壤层吸附净化，降低对大气的危害。
本实用新型具有以下优点：
1、与传统二次沉淀池相比，在污泥层中填充滤料，将过滤、沉淀分离及生物吸附技术相结合，沉淀分离效果好，出水标准高。
2、与传统二次沉淀池相比，随着系统进水时间的增加，在滤料表面形成的生物膜具有良好的表面凝聚吸附能力，提高固液分离效果。
3、在泥水分离层采用较小粒径的滤料，保证能够有效截留污泥颗粒，在污泥层则采用较大粒径的滤料，保证污泥层能够达到良好的污泥积累、储存效果。在底部污泥层中的污泥可进行厌氧消化反应。
4、设置反冲洗装置，采用强化气—水联合反冲洗方法进行反冲洗，可将沉淀分离后的污泥以及老化脱落的生物膜排出过滤沉淀系统;同时能够冲刷更新滤料表面的生物膜，恢复滤料层表面生物吸附能力。反冲洗过程耗时短、能耗低。也可单独采用水或空气反冲洗。
5、污泥层污泥可经反冲洗气水混合搅拌后借用排水管排出到系统外，也可单独设置排泥系统将污泥排出系统。
6、与传统沉淀池相比，将污水土地生物过滤沉淀系统建在土地下，上部有一土壤层，不影响土地的其他用途，减少了土地占用量;如利用顶部耕作层种植作物或建设停车场等，则可实现土地“用而不占”。
7、与普通滤池相比，造价低、能耗少、泥水分离效果好、管理简单、运行费用低。
