CN101759280B - 一种微动力污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微动力的污水处理系统及方法，属于有机废水处理技术领域。一种微动力污水处理系统，它包括污水汇集池、沉淀池、调节池和鼓风机，其特征在于，还包括沙生物滤池，污水汇集池、沉淀池、调节池和沙生物滤池依次连通；所述的沙生物滤池由池底部的下鹅卵石层、下鹅卵石层上的黄砂层、黄砂层上的上鹅卵石层及上鹅卵石层上的厚土层组成，下鹅卵石层内铺设有曝气管，曝气管连接有鼓风机和出水口，上鹅卵石层内铺设有污水管，污水管与调节池相连通。本发明具有运转成本低、效率高；建设成本低、适应性强；污水处理效率高；占地面积小，节约土地资源的优点。

Description

一种微动力污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种微动力的污水处理系统及方法，属于有机废水处理技术领域。

背景技术

随着中国新农村建设的发展，农村居民的住宿条件与养殖模式发生了巨大改变，许多农村居民都集中住上了楼房，而养殖模式也由分散养殖转变成规模化养殖，在居民住宿条件改善与养殖模式改变的同时，农村生活污水与养殖污水由面源排放向点源排放模式转变，由于农村缺乏集中的污水处理管网与处理设施，农村污水横溢，沟、河遍布污水，许多污水没经处理就直接流进农田，严重破坏了居民的生活环境，影响饮食安全。常规的污水处理技术，需要建设污水处理厂来统一处理，由于农村村庄与养殖场相对比较分散，采取污水处理厂的方式进行处理，集中管网无法通达，即使能够随主要道路延伸，接管费用和长途污水泵站输送、运行费用都非常高，单位污水处理成本也大大高于城市污水处理的费用。如公告号为CN201037128的中国专利，公开了一种可调式潜流人工湿地污水处理系统，属于市政与环保工程领域，该系统由依次相连构成一体的配水子系统、湿地子系统和集水子系统组成；所述配水子系统包括配水渠、可调堰板、第一粗碎石区和第一不锈钢丝网；所述湿地子系统包括防渗层、级配砾石区和植物；所述集水子系统包括第二不锈钢丝网、第二粗碎石区、穿孔集水管、内侧集水渠、可调堰板、外侧集水渠和放空管。该污水处理系统虽然可以大量处理污水，但该处理系统占地面积大，建设成本高，且维护成本高，不适于农村的小规模污水处理的需求。因此，虽然国内有些比较发达乡镇筹资几百万建设了污水处理厂，来集中处理乡镇附近的农村与养殖污水，但由于污水处理运转费用太高，大部分都已经停止运转，导致建设资金无法收回，土地被闲置，严重挫伤了农民对治理污水的积极性，影响了构建和谐农村、绿色农村的步伐。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种低成本高效率的有机污水处理系统及方法，通过在沙生物滤池中调节污水的量，依靠沙生物滤池中微生物来降解污水中的有机成分，建设成本及维护成本远远低于常规污水处理厂的费用。

发明综述

本发明的微动力污水处理系统及方法，该系统由污水汇集池、沉淀池、调节池、沙生物滤池等组成，污水池是用来收集分散的污水；沉淀池用于沉淀污水中的固体颗粒，以防污泥堵塞沙生物滤池中的管网；调节池主要用于调节污水的pH值与污水的量。该系统仅需要一个污水泵和一个鼓风机，污水泵把调节好的污水送到沙生物滤池中去，污水泵的功率根据污水的量、沙生物滤池中管网的布置确定；鼓风机主要用于给沙生物滤池补充氧气，保证沙生物滤池中的好氧菌的正常生长。依靠沙中的天然微生物来消化污水中有机成分，达到净化水的目的。本项发明技术可以处理包括农村生活污水在内的所有有机废水，可以每天处理污水规模从1m³到1000m³不等，处理后的污水可以达到农田灌溉水田水质标准GB5084-92与国家二级排放标准要求。

发明详述

一种微动力污水处理系统，它包括污水汇集池、沉淀池、调节池和鼓风机，其特征在于，还包括沙生物滤池，污水汇集池、沉淀池、调节池和沙生物滤池依次连通；所述的沙生物滤池由池底部的下鹅卵石层、下鹅卵石层上的黄砂层、黄砂层上的上鹅卵石层及上鹅卵石层上的厚土层组成，下鹅卵石层内铺设有曝气管，曝气管连接有鼓风机和出水口，上鹅卵石层内铺设有污水管，污水管与调节池相连通。罗茨鼓风机给沙生物滤池鼓风，既防止沙生物滤池堵塞又保证沙生物滤池中有足够的氧气，保证沙中微生物正常工作，鼓风机的风力、压力、功率等参数根据沙生物滤池的尺寸而定。

所述调节池和沙生物滤池之间的污水管上设置有污水潜水泵。调节池主要用于调节生活污水的pH值与污水量，该污水潜水泵可配有一个自控系统，根据污水的量来选取该泵的功率、泵的流量、泵的扬程、运转时间等参数。

所述的下鹅卵石层厚度为100-150mm，鹅卵石粒径为3-6cm，不均匀系数不大于3。

所述的黄砂层的厚度为50-70mm，粒径范围在0.5-3.5mm，不均匀系数不大于4。

所述的上鹅卵石层的厚度为100-150mm，鹅卵石粒径为2-5cm，不均匀系数不大于3。

所述的厚土层厚度为15-30cm，厚土层与上鹅卵石层之间设置有隔离层。该隔离层的材料要有较高的透水性，但土壤颗粒不能渗透过去。厚土层可进行绿化或种植景观作物，根据作物需要确定土壤厚度，以达到充分利用土地资源的目的。

所述污水汇集池的容量为每天污水处理量的30-50％，沉淀池的容量为每天污水处理量的15-25％，调节池的容量为每天污水处理量的45-55％，沙生物滤池深度为950-1200mm，占地面积为污水处理量数值的10-15倍；优选的，沉淀池底部为锥形，该结构便于污水中的污泥颗粒下沉。优选的，沉淀池与调节池之间设置有格栅滤网，滤网的孔径2.0-2.5mm，该格栅滤网对污水进行二次过滤，防止污水中大粒径的颗粒堵塞沙生物滤池中的污水管。

所述的曝气管的直径为30-40mm，管侧面交错开孔，孔的直径3.5-4.5mm，开孔间距35-45cm，污水管的直径为30-35mm，在侧面交错打孔，开孔的直径3.5-4.5mm。

所述的污水汇集池与沉淀池之间设置有格栅，竖向栅隙10-20mm，横向栅隙50-200mm。竖向格栅可防止大粒径悬浮物进入沉淀池，大粒径悬浮物采取手工定期清除，横向格栅主要起到骨架作用，格栅的尺寸依据水量的大小而定。

污水汇集池、沉淀池、调节池和沙生物滤池的尺寸选取根据实际地形与污水量的情况而定，池体根据自身尺寸与承载力要求，可以采用砖混结构或钢筋混凝土结构，设计尺寸满足国标承载要求即可。

利用上述微动力污水处理系统处理污水的方法，步骤如下：

污水通过污水管网汇集进入污水汇集池，经过滤后进入沉淀池；经过沉淀池沉淀后，经二次过滤后，进入调节池；经调节池调节pH值6-8后，通过污水管流入沙生物滤池的上鹅卵石层，经过上鹅卵石层、黄砂层和下鹅卵石层的过滤及微生物的净化，处理后的水通过曝气管集中并经出水口流出；处理过程中需根据污水处理量、水质定期开启鼓风机，通过曝气管进行曝气。

本发明技术的主要优点如下：

(1)运转成本低、效率高

运转期间仅需一台污水泵、一台鼓风机，污水泵每天运转时间不超1小时，鼓风机仅需1-2周运转1次，1次不超0.5小时；并且泵的管理可通过增加自控系统达到自动运行，可大量减少维护中的人力，且耗能大幅降低，因此运行成本极低。

(2)建设成本低、适应性强

基本建设费用主要为土建费和水泵、鼓风机的费用，汇集池、调节池、沉淀池等设施容积远远小于常规污水处理系统，沙生物滤池中主要是鹅卵石、黄沙等材料，因此建设成本低，并且该系统选址灵活，不受地形、地下水位等条件限制。

(3)污水处理效率高

污水即时处理，采用鼓风机定时向沙生物滤池鼓风，即防止沙生物滤池堵塞又保证沙生物滤池中有足够的氧气，连续不间断工作，处理完的污水能达到农田灌溉水田水质标准GB5084-92要求与国家二级排放标准，处理后的污水可以回收利用。

(4)占地面积小，节约土地资源

由于一般污水处理系统占地面积巨大，造成大量土地资源被占用，在农村，如果每个村庄都建立污水处理系统，将会导致大量的农业用地被占用，不仅不符合土地政策，而且会加剧我国人口多，耕地少的矛盾，本系统由于占地面积最大的部分——沙生物滤池上附有厚土层，可以种植作物，不仅有利于充分利用土地资源，并且，经上鹅卵石层过滤出的有机物的位置正好处于厚土层种植的作物的根部，可以促进上部作物的生长，达到有机物还田的目的。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是污水处理系统的结构示意图；

图3是图2的A-A剖面的结构示意图；

图4是污水管、曝气管的管路结构示意图；

其中：1、污水汇集池，2、沉淀池，3、调节池，4、沙生物滤池，5、混凝土底板，6、下鹅卵石层，7、黄砂层，8、污水管，9、厚土层，10、上鹅卵石层，11、鼓风机，12、污水潜水泵，13、隔离层，14、格栅，15、格栅滤网，16、曝气管。

具体实施方式

下面通过实施例并参照附图对本发明作详细描述。有必要指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

实施例1：处理1000人口农村社区的生活污水

一种微动力污水处理系统，它包括污水汇集池1、沉淀池2、调节池3和鼓风机11，还包括沙生物滤池4，污水汇集池1、沉淀池2、调节池3和沙生物滤池4依次连通；沙生物滤池4由池底部的下鹅卵石层6、下鹅卵石层6上的黄砂层7、黄砂层7上的上鹅卵石层10及上鹅卵石层10上的厚土层9组成，下鹅卵石层6厚度为150mm，鹅卵石粒径为3-6cm，不均匀系数3，其内铺设有曝气管16，曝气管16连接有鼓风机11和出水口，上鹅卵石层10厚度为150mm，鹅卵石粒径为2-5cm，不均匀系数3，其内铺设有污水管8，污水管8与调节池3相连通。调节池3和沙生物滤池4之间的污水管8上设置有污水潜水泵12。所述的黄砂层7的厚度为70mm，粒径范围在0.5-3.5mm，不均匀系数4。所述的厚土层9厚度为20cm，厚土层9与上鹅卵石层10之间设置有隔离层13。沉淀池2底部为锥形。沉淀池2与调节池3之间设置有格栅滤网15，滤网的孔径2.5mm。所述的曝气管16的直径为30mm，管侧面交错开孔，孔的直径3.5mm，开孔间距35cm，污水管8的直径为30mm，在侧面交错打孔，开孔的直径3.5mm。所述的污水汇集池1与沉淀池2之间设置有格栅14，竖向栅隙10mm，横向栅隙50mm。在山东微山岛荷香社区总共六栋居民楼，总人口1000人，日均生产生活污水40m³，现场检测污水的COD为500mg/L，在小区污水管网的末端建设了污水处理系统，设计污水汇集池15m³，地下砖混结构，沉淀池8m³，地下砖混结构，调节池20m³，砖混结构，沙生物滤池的平面尺寸30m×16m，砖混结构，底部浇注100mm厚的混凝土，在底板上面铺设100mm厚的鹅卵石，粒径范围3-5cm，鹅卵石上面铺设60cm的干净黄沙，粒径范围0.8-2.5mm，黄沙上面铺设布水管，布水管的布置见图2与图3，接着铺设10cm厚的鹅卵石，粒径范围3-5cm，在鹅卵石上面铺设一层滤布，要求透水性但土壤颗粒透不过即可，在滤布上面铺设15cm的土层，种植景观作物，进行绿化。采用南京污水泵厂生产的WQ30-22-5.5污水潜水泵，泵的性能参数：出水口径80mm，流量30m³/h，扬程22m，功率5.5kw。鼓风机采用章丘市罗茨鼓风机ZG系列三叶罗茨鼓风机，鼓风机型号ZG-65。污水的pH值调节为7.0左右，采用自控系统，污水分成8次均匀进入沙生物滤池，每隔3小时进水一次，每次进生活污水5m³。鼓风机每周定期向沙生物滤池中鼓风一次，鼓风时间15分钟。处理效率：进水污水的参数：COD为500mg/L，浊度600 NTU；出水的参数：COD为150mg/L，浊度8NTU。出水可以进行收集灌溉利用或直接排放。

实施例2：处理8000只鸭子的养殖废水

山东微山朝阳种鸭场，为避免污染湖水，采取离湖养殖，在圈舍跟前修建了小的池塘供鸭子戏水，每天平均排放污水15m³。采用如实施例1所述的微动力污水处理系统，不同之处在于，污水汇集池6m³，沉淀池3m³，调节池7m³，沙生物滤池平面尺寸20m*7m，采用南京污水泵厂生产的WQ8-12-0.75污水潜水泵，鼓风机采用章丘市罗茨鼓风机ZG系列三叶罗茨鼓风机，鼓风机型号ZG-50，进水分6次均匀进入沙生物滤池，其他做法与例1相同，处理效率：进水污水的参数：COD为1200mg/L，浊度700NTU；出水的参数：COD为200mg/L，浊度10NTU。

实施例3：处理奶牛场沼气发酵后的沼液废水

山东农科院奶牛中心挤奶厅废水经沼气工程发酵后，废水的COD仍为800mg/L，由于地理位置原因，沼液没有土地进行消纳，靠近小清河不允许直接排放，每天沼液10m³。采用如实施例1所述的微动力污水处理系统，不同之处在于，污水汇集池4m³，沉淀池2m³，调节池5m³，沙生物滤池平面尺寸20m*6m，采用南京污水泵厂生产的WQ8-12-0.75污水潜水泵，鼓风机采用章丘市罗茨鼓风机ZG系列三叶罗茨鼓风机，鼓风机型号ZG-50，进水分5次均匀进入沙生物滤池，其他做法与例1相同，处理效率：进水污水的参数：COD为800mg/L，浊度650NTU；出水的参数：COD为160mg/L，浊度7NTU。

Claims (10)

1.一种微动力污水处理系统，它包括污水汇集池、沉淀池、调节池和鼓风机，其特征在于，还包括沙生物滤池，污水汇集池、沉淀池、调节池和沙生物滤池依次连通；所述的沙生物滤池由池底部的下鹅卵石层、下鹅卵石层上的黄砂层、黄砂层上的上鹅卵石层及上鹅卵石层上的厚土层组成，下鹅卵石层内铺设有曝气管，曝气管连接有鼓风机和出水口，上鹅卵石层内铺设有污水管，污水管与调节池相连通；

所述污水汇集池的容量为每天污水处理量的30-50％，沉淀池的容量为每天污水处理量的15-25％，调节池的容量为每天污水处理量的45-55％，沙生物滤池深度为950-1200mm，占地面积为污水处理量数值的10-15倍。

2.如权利要求1所述的微动力污水处理系统，其特征在于，调节池和沙生物滤池之间的污水管上设置有污水潜水泵。

3.如权利要求1或2所述的微动力污水处理系统，其特征在于，所述的下鹅卵石层厚度为100-150mm，鹅卵石粒径为3-6cm，不均匀系数不大于3。

4.如权利要求1或2所述的微动力污水处理系统，其特征在于，所述的黄砂层的厚度为50-70mm，粒径范围在0.5-3.5mm，不均匀系数不大于4。

5.如权利要求1或2所述的微动力污水处理系统，其特征在于，所述的上鹅卵石层的厚度为100-150mm，鹅卵石粒径为2-5cm，不均匀系数不大于3。

6.如权利要求1或2所述的微动力污水处理系统，其特征在于，所述的厚土层厚度为15-30cm，厚土层与上鹅卵石层之间设置有隔离层。

7.如权利要求1所述的微动力污水处理系统，其特征在于，所述沉淀池底部为锥形；沉淀池与调节池之间设置有格栅滤网，滤网的孔径2.0-2.5mm。

8.如权利要求1所述的微动力污水处理系统，其特征在于，所述的曝气管的直径为30-40mm，管侧面交错开孔，孔的直径3.5-4.5mm，开孔间距35-45cm，污水管的直径为30-35mm，在侧面交错打孔，开孔的直径3.5-4.5mm。

9.如权利要求1所述的微动力污水处理系统，其特征在于，所述的污水汇集池与沉淀池之间设置有格栅，竖向栅隙10-20mm，横向栅隙50-200mm。

10.一种利用权利要求1所述的微动力污水处理系统处理污水的方法，步骤如下：

污水通过污水管网汇集进入污水汇集池，经过滤后进入沉淀池；经过沉淀池沉淀后，经二次过滤后，进入调节池；经调节池调节pH值6-8后，通过污水管流入沙生物滤池的上鹅卵石层，经过上鹅卵石层、黄砂层和下鹅卵石层的过滤及微生物的净化，处理后的水通过曝气管集中并经出水口流出；处理过程中需根据污水处理量、水质定期开启鼓风机，通过曝气管进行曝气。

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