[实用新型]高水力负荷去除水中抗生素磺胺甲恶唑的人工土层快渗系统

说明书

一种高水力负荷去除水中磺胺类抗生素磺胺甲恶唑的人工土层快渗系统，主体结构以有机玻璃柱体为载体，柱体整体高度65cm，包括溢流空间10cm和密实填充人工混合土壤及砂石滤料55cm，填充物自上而下为15cm的粉质粘土、中粗砂、火山岩按比例混合物，25cm沸石，15cm粗砂砾卵石，处理水依次经过柱体，通过土壤天然微生物降解、滤料物理吸附实现去除水中SMX。该系统对20‑30μgL^‑1去离子水SMX平均去除率为44.75％,对20‑30μgL^‑1再生水中SMX平均去除率为58.17％，水力负荷高，场地条件要求低；堵塞问题是影响人工土层快渗系统处理系统工程应用性的重要因素，本实用新型系统在高水力负荷下长时间运行，持久有效去除目标污染物SMX。

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，特别涉及一种高水力负荷条件下去除水中抗生素磺胺甲恶唑(SMX)的人工土层快渗系统、方法和实验装置。

背景技术

SMX是一种磺胺类抗生素，以对氨基苯磺酰胺为基本化学结构，由人工合成的一类抗菌剂，具有抗菌谱较广以及化学性质稳定等优点而被广泛应用于家畜疾病预防与治疗，通过与细菌叶酸代谢循环过程中对氨基苯甲酸会产生竞争作用而抑制细菌繁殖，对大部分革兰氏阴、阳性菌均有抑制作用。SMX通常与甲氧苄氨嘧啶联合用于广谱抗性菌，用于对抗常见的尿路病原体，呼吸道病原体等，目前在环境中频繁被检出。污水处理厂排水是SMX进入环境水体重要途径，Hirsch等调查了德国某污水厂二级出水中SMX进出浓度达到6μg L^-1。在我国广州和香港4个污水处理厂出水中，SMX被检出最高浓度达到2μg L^-1以上。环境水体中长期存在的低浓度SMX可能会诱导微生物产生抗药性，对人体健康及生态环境都具有很大潜在风险。

土地处理系统被定义为废水到土地表面与植物-土-水体系结合物理、化学和生物过程而完成具有一定可控的处理能力的应用方法。大部分土地处理系统规模比较大，较小的处理系统通常也达到1000m³/d，并且水力负荷因场地渗透速率限制一般比较小，而现有的土柱处理系统水力负荷较高时容易出现系统堵塞导致连续运行困难、去除持久效果较差等现象，规模化应用受到限制。

实用新型内容

为了克服上述现有系统装置容易堵塞的缺点，本实用新型的目的在于提供一种高水力负荷去除水中抗生素磺胺甲恶唑(SMX)的人工土层快渗系统，针对目标污染物，高水力负荷下运行，系统渗透速率保持良好，借助于滤料为主的介质与污染物之间的物理、化学、生物等作用达到去除SMX污染物并改善水质的目的，具有去除率较高、原料成本低廉、连续运行时间长等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高水力负荷去除水中抗生素磺胺甲恶唑的人工土层快渗系统，主体结构为有机玻璃柱体及其内填充的土壤滤料，所述土壤滤料自上而下包括：

位于最上层人工混合土壤1，包括粉质粘土、中粗砂和火山岩按体积比1:3:2比例混合，用于强化土壤天然微生物降解污染物磺胺甲恶唑SMX，并防止堵塞，保持高的水力负荷；

位于中间的沸石2，对污染物磺胺甲恶唑SMX有物理吸附去除作用；

位于最下的粗砂砾卵石3，具有承托土壤滤料和过滤出水作用；

所述有机玻璃柱体的上端设置有进水口5，下端设置有出水口6。

所述人工混合土壤1的高度15cm；所述沸石2的高度25cm；所述粗砂砾卵石3的高度15cm。

所述人工混合土壤1采自北京市高碑店污水处理厂再生水回灌示范场地地表2-3米间的粉质粘土与中粗砂、火山岩按体积比1:3:2的比例均匀混合而成。

所述人工混合土壤1中粉质粘土的理化性质为：