[发明专利]一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法

说明书

本发明涉及一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法。反应器本体包括内层的土壤渗滤反应区和外层的多介质土壤层技术反应区，土壤渗滤反应区与多介质土壤层技术反应区形成同心圆柱体结构，土壤渗滤反应区和多介质土壤层技术反应区的底部设置有承托层，承托层上设置有曝气装置；土壤渗滤反应区的填料由掺杂铁屑的沸石构成；多介质土壤层技术反应区包括通水层和土壤层，通水层由沸石构成，土壤层由普通沙土、秸秆、木炭和铁屑构成，土壤层的表面覆盖粗砂，通水层与土壤层由下而上交替布置。本发明一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法，利用双层反应区的结构优化，在系统内构造较为良好的好/厌氧环境，强化了脱氮除磷流程。

技术领域

本发明涉及一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法。属于废水处理技术领域。

背景技术

近年来，随着水产养殖业飞速发展，养殖带来的环境问题也越来越严重。水产养殖废水中的主要污染物来源包括残余饵料、水产动物代谢物及饲养所用药物等。这些污染物的富集会导致水体溶解氧降低、pH下降、COD上升等不利影响，不仅污染了周围水环境，也导致养殖自身受污染而难以持续。在对于养殖废水采取的各类净化技术中，生态处理技术通过生态学原理，即利用土壤-动物-植物-微生物复合系统的理化特征和生物学特征，降解水中各类污染物，使水体达到净化和回收利用。

《基于人工湿地的循环水产养殖系统工艺设计及净化效能》([J].农业工程学报.2006,22(1):129-133.吴振斌)，吴振斌采用复合垂直流人工湿地与池塘养殖结合的形式，构建了养殖-湿地生态系统；运行结果表明，人工湿地对TSS、COD_Cr和BOD₅的去除率约为80.5％、45.2％和61.0％，与此同时，对氨氮、总磷也有一定的去除效率，分别为51.5％和72.7％。但传统的土地处理技术往往占地面积较大，且处理过程中易于造成堵塞，N/P去除效率有限，受土壤类型制约较大。这些固有缺陷很大程度上限制了土壤技术的推广应用。

日本学者Wakatsuki等针对传统土地处理技术存在的缺陷研究开发出多级土壤层系统(Multi-soil-layering Treatment,简称MSL)，整体分为由颗粒较大的填料组成的通水层和由土壤及其他填料组合的混合模块层。《多介质土壤层系统(MSL)的材料选配对生活污水处理效率的影响》([J].生态与农村环境学报.2010,26(S1):1418.邹俊，陈昕，张毅敏等)，邹俊等采用沙土、木屑/秸秆、木炭、铁屑等作为混合模块，砾石/沸石作为通水层模块，通过缺氧调节-MSL系统工艺，处理农村生活污水，日处理量约60m³·d^-1，稳定运行半年后，整体系统对COD、TN、NH4+-N、TP及SS的平均去除率分别为82.7％、92.2％、94.1％、89.4％及97.1％。但在该MSL系统中，水力负荷0.6m³/(m²d)，设置较低。

在MSL系统中，N、P的去除除物理截留与化学吸附外，同样依赖于系统的结构设置与内部曝气情况。适当的曝气作用可极大促进系统内的硝化反应，提高氨氮去除效率，但过分曝气会导致总氮去除效率的降低。同时，MSL系统在曝气作用下，溶解性正磷酸盐以及总磷的去除效率较非曝气更高，但过分的曝气会在铁屑填料表面形成Fe2O3膜，降低污水与模块层的接触效率，从而降低了磷在物化反应下的去除率。

综上，针对现有土壤技术处理工艺处理农业各类污水过程中，占地面积大、反应器水力负荷低、脱氮效率不稳定，曝气方式运行方式不易控制等问题，急需开发一种新型的MSL反应器对于土壤处理技术具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种一体化多介质土壤技术反应器及其污水处理方法。

本发明的目的是这样实现的：