CN101475289B - 加强型生物反应槽与加强型潜流湿地处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加强型生物反应槽与加强型潜流湿地处理系统，属于农村生活污水处理的系统领域。本发明包括加强型生物反应槽、加强型潜流湿地、收集管道，加强型生物反应槽根据住户分散布置，加强型潜流湿地选取合适位置集中布置，两者通过收集管道联系形成一整套处理系统。本发明的加强型生物反应槽内部划分为三个处理单元，首先确保固液气分离效果，再通过生物反应及内设填料有效降低污染物含量，减轻后续单元处理负荷。同时将沸石作为加强型潜流湿地布水层基料，提高氨氮去除效果。湿地表层种植经济作物，通过其根系吸收去除氮磷及有机物，并产生一定收益。本发明经济有效地解决了农村污水的回收及再生利用，防止污染。

Description

加强型生物反应槽与加强型潜流湿地处理系统

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种分散型农村住户生活污水处理的系统，具体是一种加强型生物反应槽与加强型潜流湿地处理系统。

背景技术

随着全国新农村建设步伐的推进，农村居民对生活环境要求的不断提高，农村建设进入了一个崭新的时期。在全面准确地理解建设社会主义新农村的基础上，结合农村实际，确定了“规划布局合理、经济实力增强、人居环境良好、人文素质提高、民主法制加强”的郊区建设新目标。而解决农村生活污水的处理问题，是实现人居环境良好方针的重要举措。

与城市生活污水的处理方式比较，农村生活污水处理系统具有其自身特色：

1、农村住户分布不均，部分地区极为密集，有些地区人口则相对分散，污水收集有一定难度；

2、无统一污水收集管网，排水收集处理系统建设率低，全国农村每年产生生活污水约80多亿吨，而96％的村庄没有排水渠道和污水处理系统；

3、以家庭生活污水为主(部分区域有农家乐)，目前这些生活污水主要经各住户自建化粪池简单处理后排放，部分污水甚至未经处理直接排放，破坏了地区水环境，致使水体受到污染，水质不断恶化，严重威胁当地居民的身体健康；

4、根据抽样调查结果，目前农村已建化粪池九成以上达不到规范要求，处理后出水直接排放或通过土壤渗入地下，对周边地表水体及地下水等造成较大污染；

5、目前全国农村的自来水普及率只有34％左右，大部分农村地区仍以天然水体或井水作为水源，水体污染造成3亿多农民存在饮水安全问题。

针对上述情况，目前我国有如下一些处理技术处于实验阶段或已投入实际应用当中，包括化粪池、生物化粪池、污水净化厌氧沼气池、低动力生化处理设备、净化槽、集中地埋式处理系统、人工湿地处理系统、稳定塘处理系统、土壤渗滤处理系统等。

以下介绍几种目前常用的处理系统

1、人工湿地处理系统

人工湿地处理系统主要是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

人工湿地是个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。其不足之处在于：需要土地面积大，对恶劣气候条件抵御能力弱，净化能力受作物生长成熟程度的影响大，此外，可能需控制蚊蝇滋生等。

2、稳定塘

稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物及藻类的共同作用处理废水中的有机污染物。

稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点，在我国，特别是在缺水干旱的地区，是实施污水的资源化利用的有效方法之一。

3、集中地埋式污水处理系统

集中地埋式污水处理系统是一种集成化、模块化的高效污水生物处理系统，适合于处理程度要求较高的农村地区，可根据地势及用地情况采用散装和整装的形式。主要由沉淀、生化、二沉、消毒等主要处理环节构成。

该集中处理工艺对污水处理能力强，效率高。但运行成本、动力消耗较高。由于采用机电设备及阀门仪表，操作运行及系统维护较为复杂。

4、生活污水净化沼气池

生活污水净化沼气池是一个集水压式沼气池、厌氧滤器于一体的多极折流式消化系统。用这方法来处理生活污水投资少、资金分散、见效快。适用于无力集中修建污水处理厂的城镇或城镇管网外的单位、办公楼、住宅小区、宾馆、学校和公共厕所等。

5、土壤渗滤处理系统

土地渗滤处理系统是将污水有控地投配到距地表一定深度、具有一定构造和良好扩散性能的土层中，污水在土壤的毛细管浸润和渗滤作用下，向周围运动并得到净化和利用的土地处理利用工艺。该系统的优点：布水系统埋于地下，不影响地面景观；运行管理简单；N、P去除能力强；出水水质好，净化水可回用。但也有以下缺点：受场地和土壤条件影响较大；控制不当，易堵塞；地下施工，工程量较大，投资较高。

综上所述，经大量实地调研工作及对现有技术文献检索发现，上述这些技术中的装置或整个系统存在处理效果差，受外界影响处理出水指标波动大，处理过程对周边环境造成一定影响，占地大成本高，处理工艺产生过程废弃物无法有效利用以及无法体现自身利用价值等缺陷，各种处理方式在运行过程中虽然能针对性的体现出显著优点，但是单一的处理方式未能充分结合农村排水特点，在“产生-收集-处理-排放-利用”这个过程的各环节体现出低投入、高效率、易实施、低风险、易维护、无影响、可利用等重要因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加强型生物反应槽与加强型潜流湿地处理系统，克服上述现有技术之不足，可以有效地对分散型农村住户生活污水进行处理。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种生活污水处理系统，其包括加强型生物反应槽、加强型潜流湿地，其在每户居民家设置加强型生物反应槽，并集中设置加强型潜流湿地，加强型生物反应槽通过污水收集管道分别连接至加强型潜流湿地，处理达标的排出水由潜流湿地通过管道排入水渠或者河道。

进一步，所述的加强型生物反应槽包括三相分离缺氧单元、上流式厌氧单元、自充氧生化单元，三个单元依次通过进出水管道相连，且生活污水由进水管道流入三相分离缺氧单元，依次经三个单元处理后由出水管道从自充氧生化单元流出。

所述的三相分离缺氧单元顶部中间设有带有喇叭口的垂直向中心筒，喇叭口两侧设有挡板，两侧挡板形成倒“八”字，中心筒中间一侧设有相连通的延伸管道，管道延伸至上流式厌氧单元的中心筒内作为连通两单元的进出水管道。

所述的带有喇叭口的中心筒的延伸管道下方还设有圆孔。

所述的上流式厌氧单元顶部中间设有垂直向中心筒，中心筒中间一侧设有供三相分离缺氧单元中心筒的延伸管道伸入的缺口，中心筒正下方对应设有反射板，中心筒两侧低于管道处还悬挂设有填料。

所述的自充氧生化单元顶部中间设有垂直向隔板，隔板两侧低于管道处悬挂设有填料。

所述的悬挂填料为弹性立体填料。

所述的进出水管道依次低于前一进出水管道，其中连通上流式厌氧单元与自充氧生化单元的进出水管道为两端封闭上方开放式的折形管道，自充氧生化单元处的管道段低于上流式厌氧单元处的管道段。

所述的加强型潜流湿地由上至下依次包括原土层、布水层、过滤层、承托层和出水层，其中原土层上栽有经济作物或景观植物；布水层为沸石填充；过滤层为石英砂滤料填充；承托层为砂砾石填充；出水层为鹅卵石填充；该布水层内设有进水管，出水层内设有排水管。

所述的加强型潜流湿地的各层之间敷设高强度人造纤维材料格网。

所述的污水收集管道选用高强度、耐腐蚀、通量大的管材。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：

1、减少分散住户之间因建设污水处理设施而可能引发的矛盾；

2、一次性建设投资省，尽可能降低后续运行维护工作量及产生的成本，体现经济、高效性；

3、处理出水清澈，无异味，有机物指标、总氮、总磷等去除率高；

4、着重体现处理工艺中的清洁生产理念，处理产生污泥资源化，用于土地利用，改良土质，最大限度减少及利用处理过程所产生的二次污染物，同时处理出水可用作灌溉用水及自然水体补充用水，提高水资源利用率；

5、污水处理设施布置区域整洁、美观，可布置成休闲景观区或可再利用作为农民菜园、种植经济型植物以提高土地利用价值。

附图说明

图1为人工湿地处理系统的结构示意图。

图2为稳定塘的结构示意图。

图3为集中地埋式污水处理系统的结构示意图。

图4为本发明的系统布置示意图。

图5为本发明中加强型生物反应槽的结构示意图。

图6为本发明中加强型潜流湿地的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图4所示，本发明的污水处理系统包括加强型生物反应槽1、加强型潜流湿地2、收集管道3、水渠或河道4。加强型生物反应槽1根据住户分散布置，每家农户设置一座加强型生物反应槽1，加强型潜流湿地2选取合适位置集中布置，可根据系统设置区域现场情况集中设置，规模根据实际接入水量确定，两者通过收集管道3联系形成一整套处理系统，处理达标后的出水排至附近水渠或河道4。加强型生物反应槽1用于收集日常生活产生的生活污水，并对污水进行一定的前期处理，其内部划分为三个处理单元，首先确保固液气分离效果，再通过生物反应及内设填料有效降低污染物含量，减轻后续单元处理负荷。经加强型生物反应槽1处理后通过污水收集管道，将一定数量农户的生活污水通过管道收集、输送至加强型潜流湿地2，进行进一步的深化处理，其将沸石作为加强型潜流湿地2布水层22的基料，提高氨氮去除效果。湿地表层种植经济作物211，通过其根系吸收去除氮磷及有机物，同时产生一定收益。收集管道3包括污水收集支管和污水收集干管，其选用高强度、耐腐蚀、通量大的管材，根据本处理系统设置区域现场情况合理布局，减少敷设长度及埋深，同时避免对居民日常生活及交通出行造成影响。加强型生物反应槽与加强型潜流湿地处理系统充分体现清洁生产的理念，在截污治污同时，加强型生物反应槽内产生污泥经过厌氧消化后，可用于加强型潜流湿地表层，作为改良土质的有机肥，处理系统出水进入水渠作为农田灌溉用水，也可用于自然水体补充，同时选种经济作物定期产生收益，体现循环经济效益。

加强型生物反应槽1(见图5)，分为三相分离缺氧单元、上流式厌氧单元和自充氧生化三个单元。三相分离缺氧单元兼具固液分离、水解酸化以及污泥减容稳定等功能于一体，大大提高了处理效率；生活污水从进水管111进入经过挡板12导流，进行固液分离，水中杂质沉积形成污泥13，污水经喇叭口141和中心筒14，通过中心筒14中心处一侧设置的延伸管道143溢流至上流式厌氧单元，其中一部分污水通过设置在中心筒14上的圆孔142与进水充分混合，改善水流状态提高处理效果。上流式厌氧单元是借鉴幅流式沉淀池池型，采用中进周出的水流形态；污水从设置在池中央的中心筒15进入，然后经过设置在下端的反射板17均匀缓慢的向上流动，中心筒14两侧低于进出水管道19的单元内悬挂弹性填料16为微生物的生长提供良好的固定生活场所，填料采用新型弹性立体填料，这种填料具有不易堵塞、重量轻、比表面积大、效果稳定的优点，并且易于检修和更换。污水通过弹性填料16后流入自充氧生化单元。进出水管道19为两端封闭上方开放式的折形管道，自充氧生化单元处的管道段低于上流式厌氧单元处的管道段。自充氧生化单元内设置隔板18，将池体分为两部分，内部悬挂弹性填料16，提高生化处理效果，有效去除有机物，削减COD(化学需氧量)含量，污水进入该处理单元后采用重力跌落形式进行充氧，无运行动力费用，结构简单无复杂装置设备，维修简便、维护费用低。同时单元内悬挂弹性填料，提高生化处理效果，进一步去除污水中的污染物。

加强型潜流湿地2(见图6)，本工艺以潜流式人工湿地为基础，对其进行功能优化改良。经过加强型生物反应槽1处理后的水，进入加强型潜流湿地2进行进一步的处理。加强型潜流湿地2分为五层，分别为：原土层21、布水层22、过滤层23、承托层24和出水层25。污水通过安装在布水层22的进水管221均匀分布于湿地表面，布水层22选用沸石作为基材，废水中的有机物及氨氮被截留、吸附，然后通过土壤被原土层21中的微生物及种植的植物211根系吸收、降解。之后，污水向下渗透进入由石英砂滤料填充而成的过滤层23，对污水中剩余的污染物进行截留、过滤和生物降解。过滤层23下面是承托层24，主要由砂砾石填充而成，其作用是承托、支撑过滤层，并防止滤料从系统中流失。处理后的污水继续向下渗入出水层25，最后经过出水管251收集后，排入附近水渠或河道。

为了便于湿地处理饱和后，各层重新翻整，在各功能层之间敷设高强度人造纤维材料(类似鱼网用材)格网，同时这些纤维材料又可以作为微生物的生长场所，加强了整个单元的生化处理效果。

本实施例涉及的工艺流程是：生活污水-＞加强型生物反应槽-＞污水收集支管-＞污水收集干管-＞加强型潜流湿地-＞达标排放。具体为：农户日常生活产生的生活污水排入加强型生物反应槽1，在该处理单元内污水进行固液气三相分离，去除水中的悬浮物，并且在缺氧条件下通过水解酸化过程提高污水的生化性，去除污染物，降低COD。出水经污水收集支管和污水收集干管收集后，输送至加强型潜流湿地2。该单元对前端处理出水进行进一步处理，主要去除COD、BOD(生化需氧量)、N、P、细菌、大肠菌、SS(水质中的悬浮物)等污染物，保证出水稳定达标排放。另外，加强型潜流湿地2产出的植物本体或残体及时加工处理，可作为商品、饲料或有机肥利用，不仅防止了二次污染，还可使得产出植物得到资源化利用。最后，处理达标后的污水排入排放水体。

工程实施案例

以五户为例设计，

设计水量：95L/h

进水水质：COD 500mg/l，氨氮30mg/l，TP(总磷)：3mg/l，PH：7-9。

出水水质：COD 50mg/l，氨氮5(8)mg/l，TN(总氮)≤15mg/l，TP≤0.5mg/l。

则本处理工艺各构筑物设计参数及规格详见下表

表1处理单元一览表

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生活污水处理系统，其特征在于：其包括加强型生物反应槽、加强型潜流湿地，其在每户居民家设置加强型生物反应槽，并集中设置加强型潜流湿地，加强型生物反应槽通过污水收集管道分别连接至加强型潜流湿地，处理达标的排出水由加强型潜流湿地通过管道排入水渠或者河道；

所述的加强型生物反应槽包括三相分离缺氧单元、上流式厌氧单元、自充氧生化单元，三个单元依次通过进出水管道相连，且生活污水由进水管道流入三相分离缺氧单元，依次经三个单元处理后由出水管道从自充氧生化单元流出；

所述的三相分离缺氧单元顶部中间设有带有喇叭口的垂直向中心筒，喇叭口两侧设有挡板，两侧挡板形成倒“八”字，带有喇叭口的垂直向中心筒中间一侧设有相连通的延伸管道，延伸管道延伸至上流式厌氧单元的垂直向中心筒内作为连通两单元的进出水管道；

所述的上流式厌氧单元顶部中间设有垂直向中心筒，垂直向中心筒中间一侧设有供三相分离缺氧单元的带有喇叭口的垂直向中心筒的延伸管道伸入的缺口，垂直向中心筒正下方对应设有反射板，垂直向中心筒两侧低于管道处还悬挂设有填料；

所述的自充氧生化单元顶部中间设有垂直向隔板，隔板两侧低于管道处悬挂设有填料；

所述的加强型潜流湿地由上至下依次包括原土层、布水层、过滤层、承托层和出水层，其中原土层上栽有经济作物或景观植物；布水层为沸石填充；过滤层为石英砂滤料填充；承托层为砂砾石填充；出水层为鹅卵石填充；该布水层内设有进水管，出水层内设有排水管。

2.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于：所述的带有喇叭口的垂直向中心筒的延伸管道下方还设有圆孔。

3.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于：所述的填料为弹性立体填料。

4.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于：所述的进出水管道依次低于前一进出水管道，其中连通上流式厌氧单元与自充氧生化单元的进出水管道为两端封闭上方开放式的折形管道，自充氧生化单元处的管道段低于上流式厌氧单元处的管道段。

5.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于：所述的加强型潜流湿地的各层之间敷设高强度人造纤维材料格网。

6.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于：所述的污水收集管道选用高强度、耐腐蚀、通量大的管材。

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