专利名称：利用加气混凝土废渣去除人工湿地末端出水磷素的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型公布了利用建筑废弃物加气混凝土废渣极强的磷吸附能力，对人工湿地末端出水实施高效除磷的技术方法，属水环境治理和废弃物资源化利用的技术领域。
背景技术：
人工湿地作为一项新型的污水生物处理技术，凭借其规模灵活、处理效率较高、运营成本低、便于管理等优点尤其适合处理零星分散而不便集中处理的广大农村生活污水。 为此，江苏省将该项技术作为农村水环境整治中的首推技术在全省推广。人工湿地净化功能主要是通过植物吸收、填料吸附和微生物分解等过程实现的。其中磷素去除主要是依靠填料的吸附作用，且多项研究表明富含钙、铝、铁氧化物的钢渣、煤渣及粉煤灰等物质有较强的磷吸附能力。但这些物质在短期内就会吸附饱和而停止吸附，甚至因磷素解吸导致二次磷污染。而且这些材料粒径都较小，作填料后极易引起湿地堵塞。因此，对于使用寿命几十年以上的人工湿地，实际应用中很少利用这些材料，而是多利用磷吸附能力相对较低的石子按不同粒径填充湿地各层，以确保湿地内水流持久通畅，此时磷去除主要依靠湿地植物的少量吸收，因此，在处理TP含量较高的农村生活污水时，出水中TP指标常难以达标。加气混凝土是一种具有保温、防火和抗冻性能而被广为利用的建筑材料，施工过程中产生的大量废渣，常作为建筑垃圾被废弃。该材料主要由粉煤灰、生石灰、水泥、石膏及少量发气剂铝粉膏组成，空隙度大，容重在400-700kg/m3范围，可漂浮于水面，富含对磷素具有较强吸附能力的活性氧化硅、氧化钙、氧化铁、氧化铝等物质，且解吸率低，适合处理TP 常常难以达标的人工湿地末端出水(试验测得对磷最大吸附容量为6. 06g/kg)。发明内容技术问题本实用新型目的是通过利用具有较强磷吸附能力的加气混凝土废渣， 深度处理TP常常难以达标的人工湿地末端出水，解决常规人工湿地农村生活污水处理过程中难以实现磷素高效去除问题。实用新型同时还实现了建筑废弃物的资源化利用，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。本实用新型中由粉煤灰、生石灰、水泥、石膏及少量发气剂铝粉膏组成的加气混凝土废渣富含对磷素具有较强吸附能力的钙、铝、铁等金属氧化物，且孔隙度大，容重小，可作为磷吸附材料深度处理人工湿地末端TP未达标出水。利用加气混凝土废渣去除人工湿地末端出水磷素的装置，所述装置为位于人工湿地末端出水处的净化池，池内填放加气混凝土废渣；其中池长、宽、深因地势而定，但总容量应确保池内水力停留时间大于1.5h，池内设计水流自下向上；净化池自下向上分为汇水区、磷素吸附区和最终出水区三部分；其中在下部的汇水区侧壁设置污水导入口，将其连接至区内布设的PVC管网，汇水区上部的磷素吸附区是加气混凝土碎块悬浮区，而磷素吸附区与其上部的最终出水区间铺设留有一定缝隙的固定水泥隔板和可活动木隔板，最终出水区侧壁开设最终出水口，其高程至少应低于人工湿地末端床体水面40cm。本实用新型的有益效果通过加气混凝土吸附作用，磷素含量显著降低，最终出水 TP指标能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》确定一级B标准，彻底解决了常规人工湿地农村生活污水处理中难以实现磷素持续高效去除问题，有力地推动了广大农村地区水环境状况的根本好转。本实用新型采用的加气混凝土具有孔隙度大、容重低、比表面积大等特点，既能提高磷吸附能力，又能漂浮于水面，便于新旧废渣更换，降低操作成本。利用原为建筑垃圾的加气混凝土废渣进行污水深度处理，实现了废弃物资源化利用，符合当前发展循环经济的社会主旋律，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。本实用新型的创新之处在于将对磷素具有强吸附能力的建筑废弃物，应用到人工湿地生活污水处理工艺中，显著改善了出水水质，并通过净化池内水流无动力自下而上均勻流淌和加气混凝土废渣的定期更换，彻底解决了目前多数常规人工湿地难以实现对磷素持续高效去除问题。
图1为本实用新型工艺净化池剖面图；其中，1汇水区，1-1导入水口，1-2布水管网，2磷素吸附区，2-1加气混凝土废渣，3最终出水区，3-1最终出水口，4隔板；图2为汇水区PVC管布设俯视图；其中，1-1导入水口，1-2布水管网；1_3流水孔；图3为磷吸附区与最终出水区间隔板布设俯视图；其中，4-1固定水泥隔板，4-2 可活动木隔板，4-3隔板缝隙。
具体实施方式
江苏省苏中地区某农村居民点采用厌氧池-人工湿地技术进行生活污水处理，该居民点约500名居民，设计处理水量40m3/d，人工湿地面积100 m2，填料为不同粒径石子，栽种芦苇、香蒲、美人蕉等植物。在全年污水负荷最高的春节期间，出水中NH4-N和TN均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》二级标准，但TP在全年的少数月份仅能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》三级标准。通过在人工湿地末端实施了本项实用新型，污水负荷最高的春节期间出水中TP能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准要求。该居民点利用加气混凝土废渣去除人工湿地末端出水磷素的净化池长、宽、深分别设计为2m、lm和1.8m，设计水力停留时间1. 8h，水流方向自下而上。剖面上自下而上分汇水区1 (高-1. 5一-1. 8m)、磷吸附区2 (高-0. 3一-1. 5m)、最终出水区3 (高0一-0. 3m)。 其中，湿地出水由导入水口 1-1导入汇水区1后，经三根长1.8m、Φ IlOmmPVC管组成的布水管网1-2及管体上每隔30cm开钻的Φ 40mm流水孔1_3进行分流和均流，使之均勻流入磷素吸附区2 ；磷素吸附区2为加气混凝土碎块悬浮区，也是水体主要净化区；磷素吸附区 2与最终出水区3间分别用长1. 2m、宽0. 3m的3块水泥隔板4_1和3块可活动木隔板4_2 嵌入池壁槽中，以阻止处理期间加气混凝土废渣2-1浮出水面，每块隔板4间留宽约3cm隔板缝隙4-3以便于水流上行。在最终出水区3侧壁开设最终出水口 3-1，最终出水口 3-1较人工湿地末端床体水面约低48cm。在实施过程中，为避免填放加气混凝土废渣2-1时损伤汇水区1内的PVC管，先向净化池内注入半池水，后才将体积约2. 4m3、重约1吨直径为5-6cm的加气混凝土废渣2_1 填入。每当吸附饱和更换加气混凝土废渣2-1时，开启磷吸附区2与最终出水区3间的可活动木隔板4-2，使吸附饱和后的加气混凝土废渣2-1漂浮于水面以便于操作。
在污水负荷最高的春节时期，湿地出水TP含量为5. 24-5. 45之间，通过加气混凝土废渣2-1吸附处理后，TP含量变化范围在0. 33-0. 62之间，出水水质中TP稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准要求。去除效率均在90%以上，前期去除率最高，后缓慢下降，90%的去除率可维持在30天左右，总计磷吸附量约60kg以上，接近废渣最大吸附容量。因此，在污染负荷高峰期间，加气混凝土废渣2-1更换时间宜为30天，而在负荷较低的月份，废渣更换时间可因情况适当延长。
权利要求1.利用加气混凝土废渣去除人工湿地末端出水磷素的装置，所述装置为位于人工湿地末端出水处的净化池，其特征在于池内填放加气混凝土废渣；其中池长、宽、深因地势而定，但总容量应确保池内水力停留时间大于1.5h，池内设计水流自下向上；净化池自下向上分为汇水区、磷素吸附区和最终出水区三部分；其中在下部的汇水区侧壁设置污水导入口，将其连接至区内布设的PVC管网，汇水区上部的磷素吸附区是加气混凝土碎块悬浮区， 而磷素吸附区与其上部的最终出水区间铺设留有一定缝隙的固定水泥隔板和可活动木隔板，最终出水区侧壁开设最终出水口，其高程至少应低于人工湿地末端床体水面40cm。
专利摘要本实用新型公布了利用加气混凝土废渣去除人工湿地末端出水磷素的装置，所述装置为位于人工湿地末端出水处的净化池，池内填放加气混凝土废渣；其中池长、宽、深因地势而定，但总容量应确保池内水力停留时间大于1.5h，池内设计水流自下向上；净化池自下向上分为汇水区、磷素吸附区和最终出水区三部分；其中在下部的汇水区侧壁设置污水导入口，汇水区上部的磷素吸附区是加气混凝土碎块悬浮区，而磷素吸附区与其上部的最终出水区间铺设留有一定缝隙的固定水泥隔板和可活动木隔板。该装置显著改善了出水水质，并通过净化池内水流无动力自下而上均匀流淌和加气混凝土废渣的定期更换，彻底解决了目前多数常规人工湿地难以实现对磷素持续高效去除问题。
文档编号C02F1/28GK201981033SQ20102057641
公开日2011年9月21日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者付为国, 李萍萍, 钟秋爽 申请人:江苏大学