貴陽污水設備:本發(fā)明公開一種通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)。針對現(xiàn)有人工快速滲濾系統(tǒng)對氮磷去除效果較差的缺陷，通過殼聚糖改性蛭石以及系統(tǒng)工藝參數的優(yōu)化來提高系統(tǒng)對氮磷的去除能力。該技術將改性后的蛭石與土壤河沙按比例混合，以水力負荷為2m/d，每48h布水一次，一次進水3h，落干45h，土層厚度為70～100cm，在土層下30cm處以2:1的比例分段進水，在該工藝條件下實現(xiàn)人工快速滲濾系統(tǒng)對氮磷污染物的達標處理。總體而言，結構簡單，占地面積小，處理效果好。

　　貴陽污水設備:權利要求書

　　1.一種通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，由上端的溢流層、中間介質層以及底部的排水層組成，其中介質層包含土壤、河沙、蛭石以及石灰石，在介質層表面以及介質層內部分別設置進水管，排水層底部一側設置出水口。

　　2.根據權利要求1所述的通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，介質層中介質為均勻混合，土壤經晾曬后過2mm篩、河沙、蛭石和石灰石的粒徑均為1～2mm。

　　3.根據權利要求1所述的通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，土壤和河沙的添加體積比為1:1，蛭石摻雜量為土壤和河沙總體積的15%，石灰石的摻雜量為土壤和河沙總體積的8%。

　　4.根據權利要求1所述的通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，介質層厚度為70～100cm，溢流層厚度20～30cm，排水層厚度20～30cm。

　　5.根據權利要求1所述的通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，排水層填充填料為鵝卵石，排水層填充的鵝卵石粒徑為2～4cm。

　　6.根據權利要求1所述的通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，在介質層與排水層鋪設鐵絲網以及土工布。

　　7.根據權利要求1所述的通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，所述蛭石為改性蛭石，改性過程包括以下步驟：蛭石用2mm篩分，采用1mol/L的HNO3攪拌浸泡2h，取出并沖洗，去除可溶性雜質，在烘箱中烘干至恒重，然后取上述預處理后的蛭石和殼聚糖，按照殼聚糖與蛭石的質量比為1:20-50于燒杯中，加入1mol/L的NaOH溶液，攪拌24h后用蒸餾水浸泡、沖洗至pH恒定，在烘箱中干燥至恒重后待用。

　　8.根據權利要求1所述的通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，其特征在于，介質層內部的進水管設置在距介質層上表面30cm處。

　　9.一種如權利要求1-8任一項所述的人工快速滲濾系統(tǒng)進行雨水中氮磷等污染物處理的方法，其特征在于，待處理污水從介質層表面和介質層內部的進水管同時進水，再由設置于排水層一側的出水口排出，進水采用淹水-落干交替運行的方式，水力負荷2m/d，水力負荷周期48h，其中布水時間為3h，落干時間為45h，系統(tǒng)出水由排水層一側的出水口排出。

　　10.根據權利要求9所述的人工快速滲濾系統(tǒng)進行雨水中氮磷等污染物處理的方法，其特征在于，介質層表面與介質層內部的進水比例為2:1。

　　貴陽污水設備:說明書

　　一種通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)

　　貴陽污水設備:技術領域

　　本發(fā)明涉及污水處理的技術領域，具體涉及一種通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)。

　　貴陽污水設備:背景技術

　　人工快速滲濾系統(tǒng)(Constructed rapid infiltration system，簡稱：CRI)為土地處理的一種類型，它是指有控制地將污水投放于人工構筑的滲濾介質的表面，使其在向下滲透的過程中經歷不同的物理、化學和生物作用，最終達到凈化污水的目的。它是在對各類土地處理和快速滲濾系統(tǒng)研究總結的基礎上，針對傳統(tǒng)污水土地處理系統(tǒng)普遍存在的水力負荷低、單位面積處理能力小等缺點，借鑒了污水快速滲濾土地處理系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)的優(yōu)點，逐步發(fā)展起來的一種具有自身特色的新型污水處理技術，具有廣闊的發(fā)展空間。

　　該系統(tǒng)的特點是利用滲透性能較好的人工滲濾介質作為材料替代天然土，并加入一些特殊功能的填料，運行采用干濕交替方式進行，保證既有較高的水力負荷，又能滿足出水的要求。目前國內外在對降雨徑流污染控制技術上的研究進度不同，但是土地處理系統(tǒng)已成為各國控制和削減降雨徑流污染的主要手段之一。這一技術既解決了采用沉淀池或調蓄池會造成旱天閑置、占地面積大且雨水直接利用可行性、經濟性差的缺點;也充分利用了土壤的凈化能力，從而達到削減降雨徑流污染的目的。

　　由于受不同地區(qū)的氣候以及土壤質地的影響，各地的最優(yōu)工藝參數有所差異，由此導致對于人工快速滲濾系統(tǒng)的應用并沒有確定的工藝參數范圍，另外，現(xiàn)有技術中的人工快速滲濾系統(tǒng)對氮磷等污染物質去除效率仍然較低，經過人工快速滲濾系統(tǒng)的出水中污染物并未得到徹底的去除，從而造成出水排入自然水體后造成水體富營養(yǎng)化、黑臭等惡劣影響，基于此，現(xiàn)有技術中的人工快速滲濾系統(tǒng)并不能實現(xiàn)對雨水徑流中污染物進行迅速徹底凈化的目的。

　　發(fā)明內容

　　為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，通過適宜的滲濾介質比例、工藝參數和運行方式的搭配，構建一套高效脫氮除磷的系統(tǒng)，實現(xiàn)人工快速滲濾系統(tǒng)對雨水徑流中污染物的凈化。

　　為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種通過介質改性提高對雨水中氮磷等污染物處理能力的人工快速滲濾系統(tǒng)，由上端的溢流層、中間介質層以及底部的排水層組成，其中介質層包含土壤、河沙、蛭石以及石灰石，在介質層表面以及介質層內部分別設置進水管，排水層底部一側設置出水口。

　　優(yōu)選的，介質層中介質為均勻混合，土壤經晾曬后過2mm篩、河沙、蛭石和石灰石的粒徑均為1～2mm。

　　優(yōu)選的，土壤和河沙的添加體積比為1:1，蛭石摻雜量為土壤和河沙總體積的15%，石灰石的摻雜量為土壤和河沙總體積的8%。

　　適當的蛭石摻雜比例可以在保證系統(tǒng)對污染物去除效率的同時保證經濟性。

　　優(yōu)選的，介質層厚度為70～100cm，溢流層厚度20～30cm，排水層厚度 20～30cm。

　　滲濾介質上鋪一層小粒徑的鵝卵石，有利于避免進水沖刷上層填料;底部設有承托排水層，填裝空隙率大、滲透性能好的礫石層，該層的主要作用是支撐上部的滲濾介質、收集底層出水和讓出水順利流出系統(tǒng)。

　　優(yōu)選的，排水層填充填料為鵝卵石，排水層填充的鵝卵石粒徑為2～4cm。

　　優(yōu)選的，在介質層與排水層鋪設鐵絲網以及土工布;其作用為承托介質層，防止介質層內介質落入排水層。

　　優(yōu)選的，所述蛭石為改性蛭石，改性過程包括以下步驟：蛭石用2mm篩分，采用1mol/L的HNO3攪拌浸泡2h，取出并沖洗，去除可溶性雜質，在烘箱中烘干至恒重，然后取上述預處理后的蛭石和殼聚糖，按照殼聚糖與蛭石的質量比為1:20-50于燒杯中，加入1mol/L的NaOH溶液，攪拌24h后用蒸餾水浸泡、沖洗至pH恒定，在烘箱中干燥至恒重后待用。

　　采用HNO3預處理，一方面可以使蛭石骨架中的K+、Mg2+等金屬陽離子溶出，另一方面也可以溶解蛭石表面附著的少量碳酸楊等雜質;而適當的NaOH 預處理則可以中和酸處理環(huán)節(jié)被交換到蛭石上的H+，避免使用過程中pH產生影響。另外氫氧化鈉溶液在改性過程中會使Na+進入蛭石內部，從而提高蛭石的離子交換性能，有利于對氮磷的去除。

　　優(yōu)選的，介質層內部的進水管設置在距介質層上表面30cm處。

　　本發(fā)明的技術方案之二，上述的人工快速滲濾系統(tǒng)進行雨水中氮磷等污染物處理的方法，待處理污水從介質層表面和介質層內部的進水管同時進水，再由設置于排水層一側的出水口排出，進水采用淹水-落干交替運行的方式，水力負荷2 m/d，水力負荷周期48h，其中布水時間為3h，落干時間為45h，系統(tǒng)出水由排水層一側的出水口排出。

　　優(yōu)選的，介質層表面與介質層內部的進水比例為2:1。

　　與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

　　本發(fā)明提供了適應于雨水處理的人工快速滲濾系統(tǒng)，在系統(tǒng)內填裝合適比例的填料，采用分段進水的方式進行進水，構建成高效脫氮除磷系統(tǒng)，且改性后的蛭石進一步提高了系統(tǒng)對污染物吸附截留的能力，提高系統(tǒng)對污染物的吸附效果。通過上部有氧段發(fā)生的硝化反應將氨氮轉化為硝態(tài)氮，通過分段進水的方式提供下部厭氧段所需要的有機物，使下部的厭氧段發(fā)生的反硝化反應實現(xiàn)硝態(tài)氮的去除，蛭石和石灰石中的陽離子可與磷酸根離子吸附沉淀，從而實現(xiàn)雨水中氮磷的去除。本發(fā)明在較高的水力負荷下運行，介質的混合填裝提高了系統(tǒng)的孔隙率和吸附能力，合理的土層厚度以及分段進水位置的選擇進一步提高了系統(tǒng)對污染物特別是氮素的去除效果。并且結構簡單，操作簡單，占地面積小，運行成本低，處理效果好。

　　將土壤、沙子、蛭石以及石灰石混合填裝有利于提高系統(tǒng)的孔隙率，提高系統(tǒng)復氧效果以及抗堵塞性能，改性后的蛭石可進一步提高系統(tǒng)對氮磷等污染物的吸附截留效果，降低出水中TN和TP的濃度;隨著進水時間的延長系統(tǒng)內的微生物利用介質截留的營養(yǎng)物質進行繁殖，石灰石則可有效補充系統(tǒng)在硝化反應時消耗的堿度，使系統(tǒng)保持在適宜微生物生長繁殖的pH范圍內且避免系統(tǒng)出水呈酸性。采用較大的水力負荷周期以及較低的濕干比有利于系統(tǒng)在落干期將介質吸附截留的污染物充分降解，為下一次進水是留出足夠的吸附位點，保證系統(tǒng)對污染物的去除效果。隨著系統(tǒng)運行時間的延長，系統(tǒng)上部與外界接觸充分為好氧段，系統(tǒng)下部逐漸變?yōu)閰捬醵危趸磻窃谙到y(tǒng)上部的好氧段完成，反硝化反應是在厭氧條件下，通過反硝化菌的作用，是指細菌將硝酸鹽(NO3-)中的氮(N) 通過一系列中間產物(NO2-、NO、N2O)還原為氮氣(N2)的生物化學過程，因此，反硝化反應是在系統(tǒng)的下半段完成的，通過在距表層30cm處設置進水管進行分段進水，可有效補充系統(tǒng)厭氧段發(fā)生的反硝化反應所需的碳源，提高該段的反硝化反應強度，避免該段由于碳源不足反硝化反應不充分造成的出水中硝氮以及TN濃度過高的情況。土層范圍選在85cm可在保證系統(tǒng)對污染物去除效率的同時保證系統(tǒng)的經濟性。排水層中填充大粒徑的鵝卵石可起到快速集水、排水以及抗堵塞的作用。