CN102745817B

CN102745817B - 一种高效复合生物塘及污水处理方法

Info

Publication number: CN102745817B
Application number: CN201210262222.1A
Authority: CN
Inventors: 刘欢; 李旭宁; 徐进; 梅峰; 梅立永; 吴属连
Original assignee: Shenzhen Ier Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Ier Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: CN102745817A

Abstract

本发明公开一种高效复合生物塘及污水处理方法，所述高效复合生物塘用于污水的深度处理，其中，所述高效复合生物塘包括高效复合生物塘体，所述高效复合生物塘体上设置有进水口和出水口，在所述进水口和出水口之间设置有至少一道用于隔水导流的导流墙，使所述高效复合生物塘体内形成至少两个廊道；所述高效复合生物塘体内设置有用于净化污水的复合生物区，缺氧区和填料箱。本发明中的高效复合生物塘以水生植物作为主体，不同区域可以设置搭配不同种类的水生植物，能够适应水质以及气候变化；同时投入耐污能力强、主要以浮游生物、藻类和有机物颗粒为食的鱼类；水生植物，水生动物以及水体中微生物形成完整的生态系统，保证高效复合生物塘的高效性。

Description

一种高效复合生物塘及污水处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种高效复合生物塘及污水处理方法。

背景技术

水是各种生物体赖以生存的基础。目前水污染及水资源短缺问题已成为限制世界发展的共同问题。近年来，我国的社会和经济飞速发展，但是随之带来了水污染以及水资源过度开采这一系列问题。

目前，针对我国水资源现状，各种各样污水处理工艺在我国的污水处理中不断得到应用与发展。其中，传统活性污泥法工艺相对成熟、运行稳定。对于经过传统工艺处理后的污水，一般情况下还是存在相当数量的污染物质，如B0D₅20-30mg/L、COD50-60mg/L、SS20-30mg/L、TN12-15mg/L、TP0.5-1.5mg/L，此外，其还可能含有细菌和重金属等有毒有害物质，排放以上污水可能导致水体富营养化，污染地表水体。因此，需要对污水进行进一步的深度处理。所以，对污水进行深度处理，去除水中氮磷以及其他污染物质，对于保证地表水体安全，减轻水体富营养化现象具有十分重要的意义。传统的深度处理方法包括：混凝/沉淀/过滤、膜过滤、曝气生物滤池（BAF）、臭氧氧化等，但这些常规的污水深度处理技术存在设施复杂、运行成本高、运行不稳定、安全性受质疑等问题。于是，迫切地需要寻求一种经济可行、美观高效的深度处理工艺。

生物塘处理系统作为污水处理和再利用技术，具有结构简单、能充分利用地形、建设费用低、处理效果好和营造良好的景观等优点，其对污水的资源化处理使污水能够回收再利用，实现了水循环，既节省了水资源，又获得了经济收益，还能美化环境。但是传统生物塘主要功能是去除水中COD，对水中氮磷的去除效果较差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效复合生物塘及污水处理方法，旨在解决现有的生物塘对水中氮磷的去除效果较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高效复合生物塘，所述高效复合生物塘用于污水的深度处理，其中，所述高效复合生物塘包括高效复合生物塘体，所述高效复合生物塘体上设置有进水口和出水口，在所述进水口和出水口之间设置有至少一道用于隔水导流的导流墙，使所述高效复合生物塘体内形成至少两个廊道；所述高效复合生物塘体内设置有净化污水的复合生物区，缺氧区和填料箱；所述缺氧区设置在第一道导流墙折流处，所述填料箱设置在高效复合生物塘体的出口处；所述缺氧区内设置有组合填料装置，所述填料箱中填充有大理石米。

所述的高效复合生物塘，其中，所述高效复合生物塘内设置至少一道导流墙，将所述高效复合生物塘平分，形成至少两个廊道，使水流呈Z型流向。

所述的高效复合生物塘，其中，所述组合填料装置由多个组合填料组成；所述组合填料由多个组合填料单元和用于固定所述组合填料单元的绳索组成，所述组合填料单元悬挂于所述绳索上，所述绳索的两端固定于所述高效复合生物塘的塘壁或导流墙壁上；所述组合填料单元是包括环圈、设置在所述环圈上的纤维束。所述环圈是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，包括内圈和外圈，所述外圈为圆环状，所述内圈雪花状塑料枝条，所述内圈固定在外圈内；所述纤维束均匀分布在外圈，内圈是雪花状塑料枝条；所述纤维述为醛化纤维或涤纶丝。

所述的高效复合生物塘，其中，所述复合生物区中包括水生植物、水生动物和微生物，所述水生植物种植于高效复合生物塘缺氧区的前段区域及后段区域；

所述水生植物为挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物或经济作物中的一种或多种；

所述挺水植物为芦苇、水生美人蕉、风车草、灯芯草、水芹菜中的一种或多种；所述浮叶植物为睡莲、黄花水龙中的一种或两种；所述沉水植物为黑藻、伊乐藻、菹草中的一种或多种；所述漂浮植物为凤眼莲；所述经济作物为空心菜、红叶甜菜中的一种或多种；

所述水生动物养殖于整个高效复合生物塘塘体内，所述水生动物为鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼、鳙鱼、草鱼、罗非鱼和螺狮中的一种或多种；所述微生物存在于整个高效复合生物塘塘体内。

所述的高效复合生物塘，其中，所述缺氧区的水面上盖有用于防止空气进入水体的泡沫板。

所述的高效复合生物塘，其中，所述缺氧区底部设置有用于促进反硝化作用的缓释碳源层。

所述的高效复合生物塘，其中，所述填料箱为填充有大理石米的不锈钢填料箱；所述填料箱通过螺丝固定于廊道墙壁上，其底部放置于塘底，所述填料箱高于水面，所述填料箱内的大理石米的高度与塘内水面齐平。

一种采用如上所述的高效复合生物塘进行污水处理的方法，其中，具体包括以下步骤：

建立高效复合生物塘；

从进水口引入污水，污水进入缺氧区的前段区域，由水生植物、水生动物和微生物联合对污水进行净化；

污水进入缺氧区中的组合填料装置，对污水中的有机物和总氮进行吸收，填料表面附着的微生物进行反硝化作用，对污水进行脱氮；

污水进入缺氧区的后段区域，水生植物、水生动物和微生物对污水再次进行净化；

污水进入设置在出水口处的填料箱，通过填料箱中的大理石米对水中磷进行净化。

所述的污水处理的方法，其中，所述建立高效复合生物塘，具体包括以下步骤：

以一长方体的池塘作为高效复合生物塘的塘体，在塘体上设置有进水口和出水口；

在高效复合生物塘体内，进水口和出水口之间设置有至少一道导流墙，使整个水流呈Z型流向；

在靠近进水口侧的导流墙的折流处设置用于进行反硝化作用的缺氧区，所述缺氧区内设置有组合填料装置，在所述缺氧区底部设置有促进反硝化作用的缓释碳源层，在所述缺氧区的水面设置用于防止空气进入水体的泡沫板；

在高效复合生物塘中通过水生植物，水生动物以及微生物间的相互作用构建生态系统；

在高效复合生物塘出水处设置用于去除水中磷的大理石米填料箱。

有益效果：本发明中的高效复合生物塘以水生植物作为主体，不同区域可以设置搭配不同种类的水生植物，能够适应水质以及气候变化，保证高效复合生物塘的高效性。通过收割水生植物，去除水中氮磷，具有景观性和经济性。本发明中的高效复合生物塘停留时间为4-8小时，保证了在较短时间内有效地去除污水中的有机物，氮磷等物质。

附图说明

图1为本发明高效复合生物塘的平面结构示意图。

图2为本发明高效复合生物塘中组合填料装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种高效复合生物塘及污水处理方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的高效复合生物塘及污水处理方法，是一种以水生植物为核心，用微生物、水生植物、水生动物、填料箱、组合填料装置共同构建的高效复合生物塘，其主要是对污水进行深度处理。在较短的停留时间内对污水中的有机物、悬浮物、氮磷等污染物进行深度处理，经过处理后的污水能达到地表水水质标准。

具体地，所述高效复合生物塘包括高效复合生物塘体，如图1所示，所述高效复合生物塘包括高效复合生物塘池体，所述高效复合生物塘体上设置有进水口和出水口，在所述进水口和出水口之间设置有至少一个用于隔水导流的导流墙110，使所述高效复合生物塘体内形成至少两个廊道；所述高效复合生物塘体内设置有用于复合生物区、缺氧区120和填料箱130；所述缺氧区设置在廊道内，所述填料箱130设置在高效复合生物塘体的出口处；所述缺氧区120内设置有组合填料装置，所述填料箱130中填充有大理石米。

所述高效复合生物塘体可以由土塘、水泥结构、钢筋混凝土结构或以其他材料组成。所述高效复合生物塘体的长宽比为3:1-6:1，塘底坡度为1%-3%，高效复合生物塘平均水深1.2m-1.8m。所述高效复合生物塘水力停留时间为4h-8h，塘内种植不同种类植物，并投放水生动物，在深水区设置缺氧区120，这样，污水经过水生植物吸附、缺氧区120反硝化作用、动物吸收以及填料吸附，可加速水中氮磷迁移转化速率。

所述导流墙110将所述高效复合生物塘体平分，形成多个廊道，污水由进水口依次流过每一个廊道，廊道宽度为2m-6m，使水流呈Z字型流动，最终从最后一条廊道末端的出水口流出。所述导流墙110优选为设置两个，所述导流墙110采用砖砌导流墙110，墙宽为0.3m-1m，高度与塘体一致，墙体高出水面0.4m。所述高效复合生物塘内形成整体推流布局循环的水动力条件，尽量避免塘内出现短流区。因此，所述高效复合生物塘还包括一用于形成整体推流布局循环的水动力条件的水泵，所述水泵设置在所述进水口或出水口处。

所述高效复合生物塘在深水区域设置的缺氧区120，所述缺氧区120面积为高效复合生物塘面积的10%-30%，水力停留时间为1h-2h，所述缺氧区120设置在水深1.5m-2.0m的位置。所述缺氧区120中设置有组合填料装置，所述缺氧区120的水面上优选为设置有防止空气进入水体的泡沫板，所述组合填料装置则设置在所述泡沫板的下方。所述泡沫板上面可种植经济作物或者铺设假水草，保持景观效果。所述缺氧区120水体底部设置有缓释碳源层，所述缓释碳源层为反硝化反应提供足够的碳源，促进反硝化作用，脱除部分氮，并提高水体可生化性。缓释碳源的投加量根据碳源释放速率以及反硝化所需营养物质来确定。常用缓释碳源为秸秆、腐朽木或玉米芯等中的一种或多种。

所述组合填料装置的上端位于水面以下10-25cm，所述组合填料装置130的下端距离底部20cm-30cm，所述组合填料装置由多个组合填料组成，如图2所示，所述组合填料由多个组合填料单元132和用于固定所述组合填料单元132的绳索131，所述组合填料单元132悬挂于所述绳索131上，所述绳索131固定于所述高效复合生物塘的塘壁或导流墙110壁上，所述组合填料单元132的直径为150mm-200mm，间距为80mm-100mm。所述组合填料之间的间距为20cm-40cm。所述绳索131可以为塑料绳或纤维绳。污水流过所述组合填料装置表面时，所述组合填料装置上表面逐渐长满生物，形成了生物膜，有利于水体进行反硝化作用去除水中氮。所述组合填料单元132是包括环圈、设置在所述环圈上的纤维束。所述环圈为双圈的环圈，包括内圈和外圈，所述外圈为圆环状，所述内圈雪花状塑料枝条，所述内圈固定在外圈内。所述纤维束均匀分布在外圈，所述内圈上可挂有生物膜。所述环圈是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环圈的外圈上，使纤维束均匀分布，内圈是雪花状塑料枝条，可以挂膜，使水中的有机物得到高效处理。

在所述高效复合生物塘以水生植物作为主体，不同区域可以设置搭配不同种类的水生植物，能够适应水质以及气候变化；同时投入耐污能力强、主要以浮游生物、藻类和有机物颗粒为食的鱼类；水生植物，水生动物以及水体中微生物形成完整的生态系统，保证高效复合生物塘的高效性。所述复合生物区中包括水生植物、水生动物和微生物，所述水生植物种植于高效复合生物塘缺氧区的前段区域及后段区域；所述水生动物养殖于整个高效复合生物塘塘体内；所述微生物存在于整个高效复合生物塘塘体内。所述高效复合生物塘中为避免植物间的竞争以及气候对植物的影响，选择合理搭配水生植物，构成组合水生植物系统，保证水生植物对有机物，氮磷的吸附效果。所述水生植物的种植密度为40%-60%。经过筛选，所述高效复合生物塘中养殖的水生植物有下面几个类别：

（1）挺水植物：芦苇，水生美人蕉，风车草，灯芯草，水芹菜；

种植密度为：芦苇 16-20株/m²；灯心草 10丛/m²，10株/丛；风车草 10丛/m²，10株/丛；水生美人蕉 10株/m²；

（2）浮叶植物：睡莲，黄花水龙；

种植密度为：睡莲 1-2头/m² ；黄花水龙 30株/m²；

（3）沉水植物：黑藻，伊乐藻，菹草；

种植密度为：伊乐藻、黑藻10-15芽/丛，9-12丛/m²；菹草 20株/m²，5-8株丛植；

（4）漂浮植物：凤眼莲；

种植密度：凤眼莲30株/m²；

（5）经济作物：空心菜，红叶甜菜；

种植密度：空心菜15-20株/ m²，红叶甜菜15-20株/ m²。

所述高效复合生物塘中养殖的水生动物可以为鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼、鳙鱼、草鱼、罗非鱼、螺狮等，这些水生动物耐污能力强，可以以水中的浮游生物和有机物颗粒为食。它们在水中分布在不同的水层，对水质进一步净化有一定作用。其中，滤食性鱼类可以藻类为食，从而减少塘出水中的藻类；草食性鱼类可以加速碳、氮、磷等营养物质、微量元素和无机盐通过食物链的迁移转化，并能建立良好的物质流、能量流平衡。

所述高效复合生物塘的出水口处设置的填料箱130，可提高磷的去除效率。所述填料箱130通过螺丝固定于廊道墙壁上，其底部放置于塘底，所述填料箱130高出水面0.2m。所述填料箱130为不锈钢材质，所述填料箱130内设置有大理石米，所述大理石米的高度与塘内水面齐平。所述大理石米粒径为2mm-5mm。

本发明中还提供一种采用上述所述高效复合生物塘进行污水处理的方法，其具体包括以下步骤：

建立高效复合生物塘；

污水经过出水口处的填料箱，通过填料箱中的大理石米对水中磷进行净化。

所述建立高效复合生物塘，具体包括以下步骤：

在高效复合生物塘体内，进水口和出水口之间设置有导流墙，使整个水流呈Z型流向；

在高效复合生物塘体的出水口处设置填料箱，用于提高磷的去除效率。

其中，所述水生植物和水生动物在缺氧区的前段区域和后段区域中均有养殖。在经过一段时间的养殖后，还可以对所述水生植物进行收割和收获所述水生动物，不仅能促进水生植物的生长，还能投入新的水生动物，达到加速去除水中氮磷的目的。

本发明中，提出一种以水生植物为核心，微生物、水生植物、水生动物与组合填料装置共同构建的高效复合生物塘，能在较短的停留时间对污水中的有机物、悬浮物、氮磷等污染物进行深度处理，达到地表水三类或四类标准。通过收割水生植物，去除水中氮磷，具有景观性和经济性。

实施例

将本发明应用于深圳市某污水处理厂尾水的深度处理中，污水厂进水为生活污水，处理量为3000吨/天。污水处理厂出水进入高效复合生物塘进行再次处理。

高效复合生物塘体为水泥材质，高效复合生物塘长40m，宽8.5.m，塘底坡度为1.5%，为了使布水均匀，所述高效复合生物塘内设置有两道导流墙，使整个水流呈Z型流向，分别设置在进水口侧和出水口侧，将所述高效复合生物塘平分，形成三个廊道，沿水流方向，分为第一廊道、第二廊道和第三廊道。所述高效复合生物塘的进水口设置在第一廊道前段，由潜水泵将污水处理厂出水从底部打进高效复合生物塘。尾水在高效复合生物塘停留时间为5h。导流墙为砖砌结构，导流墙的宽度为0.5m。

在第一道导流墙（靠近进水口侧的导流墙为第一道导流墙）折流处，设置缺氧区域，缺氧区水面放置泡沫板，泡沫板上种植假草。缺氧区平均深度为1.6m，缺氧区面积为35m²，停留时间为1h。在缺氧区底部放置20kg高分子缓释碳源。

所述缺氧区泡沫板下方设置组合填料装置，组合填料高度为1.2m，组合填料中每个单元直径为150mm，之间相距80mm。在导流墙壁、第一廊道与第二廊道墙壁钉上钉子，将绳索固定于钉子上。组合填料悬挂于绳索上，间距为20cm，组合填料上端在水面以下10cm。

缺氧区域前段的水生植物养殖区中种植有芦苇、睡莲、黄花水龙，种植密度为：睡莲 1头/ m² ；芦苇 19株/ m²；黄花水龙 30株/ m²。缺氧区域前段区域面积为85㎡。

缺氧区域后段的水生植物养殖区种植凤眼莲、风车草、灯心草、轮叶黑藻、伊乐藻、水生美人蕉、菹草，种植密度为：凤眼莲30株/ m²；风车草 10丛/m²，10株/丛；灯心草 10丛/m²，10株/丛；伊乐藻和轮叶黑藻为12芽/丛，10丛/ m²；水生美人蕉 10株/m²；菹草20株/ m²，7株丛植。

同时，在高效复合生物塘中水生动物养殖区中养殖草鱼和罗非鱼。

本发明实施例的高效复合生物塘对污水处理厂尾水处理效果见表1：

表1 高效复合生物塘进出水水质监测

项目	TN（mg/L）	TP（mg/L）	COD（mg/L）
				进水水质	6.1-18	0.8-1.35	15-20
出水水质	1.0-8	0.3-0.8	6-9

从上述高效复合生物塘进出水水质监测可以看出，在高效复合生物塘停留5h，经过高效复合生物塘的深度处理后，经过处理的尾水的氮磷、COD含量均明显下降，基本符合地表水环境质量标准。

与现有技术相比，本发明所具有的优点：

1. 本发明中的高效复合生物塘以水生植物作为主体，不同区域设置搭配不同种类的水生植物，能够适应水质以及气候变化，同时投入耐污能力强、主要以浮游生物、藻类和有机物颗粒为食的鱼类，保证高效复合生物塘的高效性。通过收割水生植物和收获鱼类，去除水中氮磷，具有景观性和经济性。

2. 本发明中的高效复合生物塘缺氧区域投入一定的缓释碳源，为反硝化过程提供了充足的碳源。

3. 本发明中的高效复合生物塘停留时间为4-8小时，保证了在较短时间内有效地去污水处理厂出水中的有机物，氮磷等物质，节省工艺占地面积。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种高效复合生物塘，所述高效复合生物塘用于污水的深度处理，其特征在于，所述高效复合生物塘包括高效复合生物塘体，所述高效复合生物塘体上设置有进水口和出水口，在所述进水口和出水口之间设置有两道用于隔水导流的导流墙，使所述高效复合生物塘体内形成三个廊道；所述高效复合生物塘体内设置有净化污水的复合生物区、缺氧区和填料箱；所述缺氧区设置在第一道导流墙折流处，所述填料箱设置在高效复合生物塘体的出口处；所述缺氧区内设置有组合填料装置，所述填料箱中填充有大理石米；

所述缺氧区的水面上盖有用于防止空气进入水体的泡沫板；

所述填料箱为填充有大理石米的不锈钢填料箱；所述填料箱通过螺丝固定于廊道墙壁上，其底部放置于塘底，所述填料箱高于水面，所述填料箱内的大理石米的高度与塘内水面齐平；

所述廊道宽度为2m-6m，使水流呈Z字型流动，所述导流墙采用砖砌导流墙，墙宽为0.3m-1m，高度与塘体一致，墙体高出水面0.4m。

2.根据权利要求1所述的高效复合生物塘，其特征在于，所述组合填料装置由多个组合填料组成；所述组合填料由多个组合填料单元和用于固定所述组合填料单元的绳索组成，所述组合填料单元悬挂于所述绳索上，所述绳索的两端固定于所述高效复合生物塘的塘壁或导流墙壁上；所述组合填料单元是包括环圈、设置在所述环圈上的纤维束。

3.根据权利要求2所述的高效复合生物塘，其特征在于，所述环圈是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，包括内圈和外圈，所述外圈为圆环状，所述内圈为雪花状塑料枝条，所述内圈固定在外圈内；所述纤维束均匀分布在外圈，所述纤维束为醛化纤维或涤纶丝。

4.根据权利要求1所述的高效复合生物塘，其特征在于，所述复合生物区中包括水生植物、水生动物和微生物，所述水生植物种植于高效复合生物塘缺氧区的前段区域及后段区域；

所述水生动物养殖于整个高效复合生物塘体内，所述水生动物为鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼、鳙鱼、草鱼、罗非鱼和螺狮中的一种或多种；所述微生物存在于整个高效复合生物塘体内。

5.根据权利要求1所述的高效复合生物塘，其特征在于，所述缺氧区底部设置有用于促进反硝化作用的缓释碳源层。

6.一种采用如权利要求1所述的高效复合生物塘进行污水处理的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

建立高效复合生物塘；

污水进入设置在出口处的填料箱，通过填料箱中的大理石米对水中磷进行净化。

7.根据权利要求6所述的污水处理的方法，其特征在于，所述建立高效复合生物塘，具体包括以下步骤：

在高效复合生物塘体内，进水口和出水口之间设置有两道导流墙，使整个水流呈Z型流向；

在高效复合生物塘中通过水生植物、水生动物以及微生物间的相互作用构建生态系统；

在高效复合生物塘出口处设置用于去除水中磷的大理石米填料箱。