CN103951064A - 一种用于微污染水处理的生态滤池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于微污染水处理的生态滤池，它包括下行池（6）和上行池（9），所述下行池（6）和上行池（9）的上层种植有水生植物（4）、中层为填料滤层，下层为承托层，下行池（6）与上行池（9）之间设有隔墙，下行池的承托层与上行池的承托层之间有穿孔墙（8）连通，在上行池（9）的承托层内装有穿孔曝气管（14），穿孔曝气管（14）外连鼓风曝气装置（13），污水从下行池（6）的池体上部流入，处理水从上行池（9）的池体上部流出。本发明的优点是：集人工湿地与生物滤池于一体，既能去除水体中的悬浮物，又能对水中溶解性污染物具有吸收和生物降解作用，实现污水的综合处理。

Description

一种用于微污染水处理的生态滤池

技术领域

本发明属于环境生态工程技术领域，具体涉及一种利用环境工程技术和生态工程技术的协同作用净化微污染水的生态滤池。

背景技术

河流和湖泊水等是一种珍贵的淡水资源，是人们生活用水的重要来源，同时也是一种天然的景观水体，与人们的生活息息相关。

由于湖泊水体，特别是存在于生活小区的人工湖多为流动性较差的缓流水体，水环境容量小、水体自净能力低，极易受污染（内源污染源为内部水禽或动物等的污染以及底泥污染物的释放；外源污染源包括降雨径流、居民生活污水及垃圾等）。当湖泊水体受污染达到一定程度时，将会引起水体富营养化，致使水体中藻类大量繁殖，水体变黑变臭，从而影响周围的生态环境和人们的生活品质。

当前，对受污染水的治理工作已经越来越受到人们的关注，但受污染水体的治理耗资巨大却收益甚微，已成为人们面临的一大难题。为了使受污染河流、湖泊等水体恢复良好的水质，必须首先截断点源污染的进入，杜绝生活污水和垃圾未经处理直接排放；同时，需采取适当的工艺对受污染的水体进行有效的处理。

目前对微污染水体的治理已经有一定的研究，主要的处理方法有环境工程和生态工程方法。环境工程方法主要是物理化学法和生化法，物理化学法包括：1、混凝沉淀法、过滤法、加药气浮法；2、杀菌消毒，即为抑制水体中菌类或藻类的生长，加入一定量的抑制剂。生化法包括：1、以活性污泥法和生物膜法为基础的工艺及变形体；2、曝气充氧法，即对水体进行人工曝气复氧以提高水中的溶解氧含量，使其保持好氧状态，加速水中有机污染物的分解，防止水体黑臭现象的发生。生态工程法主要指水生态法，以生态学原理为指导，人工养殖抗污染和强净化功能的水生动、植物，构建良好的水生态系统，对水质进行净化。

环境工程方法处理效率高，受季节性影响小，但也有一定的局限性：一般需要投入大量的药剂和动力设备，需运行费用较高；而且环境工程设施对自然景观有一定的影响；采用物化法处理（如消毒）可能对水中动植物产生负面作用。生化法对去除水体中的溶解性污染物是非常有效的，而且不会对水体生态系统造成破坏，符合绿色生态的要求。

生态工程方法具有环境友好、运行费用低等特点，但其受季节影响大，在冬季和植物生长初期处理效果差或者基本没有去除效果，因此同样具有一定的局限性。

单独的环境工程方法或生态工程方法在处理微污染河流水体时都很难达到满意的效果，所以将环境工程方法和生态工程方法相结合，通过两者的优势互补，达到较理想的稳定的处理效果，是今后处理微污染水的一个重要发展方向。

在环境工程技术中，生物滤池的过滤作用具有对水体中的悬浮物去除效果好，具有设备体积小，运行管理方便，处理出水对水体中的动植物影响小等特点。但是，常规过滤方法对水体中的溶解性污染物基本没有去除效果，溶解性污染物会在水体中累积。而人工湿地的生态处理工艺具有很强的水生植物根系吸收、截留等功能和根系微生物降解作用，对水中溶解性有机物具有较好的处理效果。因此，利用生物滤池和人工湿地的优势互补作用，将人工湿地与生物滤池结合在一起，开发出一种生态高效的水污染处理装置，在微污染水的治理中将具有良好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于微污染水处理的生态滤池，它将人工湿地与生物滤池结合在一起，既能去除水体中的悬浮物，又能对水中溶解性污染物具有吸收和生物降解作用，实现污水的综合处理。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括下行池和上行池，所述下行池和上行池的上层种植有水生植物、中层为填料滤层，下层为承托层，下行池与上行池之间设有隔墙，下行池的承托层与上行池的承托层之间有穿孔墙连通，在上行池的承托层内装有穿孔曝气管，穿孔曝气管外连鼓风曝气装置，污水从下行池的池体上部流入，处理水从上行池的池体上部流出。

污水中的污染物质首先在下行池的植物根系的附近进行初步的吸收和截留，由于大气的复氧作用和植物根系的泌氧作用，在植物根系附近形成好氧的微环境，为好养细菌提供良好的生长环境，促进好氧微生物在基质和根系表面大量繁殖，对污水中易降解溶解性有机物进行有利的降解；随着下行池填料滤层深度和氧气耗量的增加，在下行池填料滤层中下部形成缺氧-厌氧的微环境，为兼氧菌和厌氧菌的生长繁殖提供了良好的环境，难降解有机物和在上部未完全降解的有机物在这一阶段进行厌氧水解消化；经厌氧消化后的污水渗入下行池的承托层，通过穿孔墙进入上行池中，由上行池的承托层内的穿孔曝气管进行人工曝气复氧，大部分的COD、氨氮在这一阶段得到去除，随着污水在上行池中向上流动，溶解氧逐渐降低，形成有利于反硝化的缺氧环境，从而达到对TN的彻底去除。处理后的污水在上行池上部经挺水植物再次吸收，进一步确保出水水质。

优选地，下行池的外侧设有调节池，调节池顶部装有进水管，距离调节池底面一定高度的位置设有调节池出水口，调节池出水口连接污水泵的进水管，污水泵的出水管为多孔的布水管，布水管固定在下行池的池体上部，并埋设于下行池填料滤层表面之下。

污水经调节池进入下行池，调节池起调节水量和预沉淀的作用，可去除大部分的悬浮固体物质SS，减少对后面的下行池和上行池填料滤层的堵塞。 

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下的技术效果：

本发明将垂直流人工湿地和曝气生物滤池结合在一起，是一种集物理、化学和生物净化方法于一体的复合生态净化技术。该复合生态净化技术的作用原理是：通过截留、过滤、沉积等物理作用，吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等化学作用，以及微生物和水生动植物协同作用将复杂大分子分解成简单分子、小分子等的生物作用，实现对污染物的降解和去除。

所以本发明的优点是：集人工湿地与生物滤池于一体，既能去除水体中的悬浮物，又能对水中溶解性污染物具有吸收和生物降解作用，实现污水的综合处理。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的结构示意图。

图中：1.进水管；2.调节池；3.污水泵；4.水生植物；5.布水管；6.下行池；7.下行池的承托层；8.穿孔墙；9.上行池；10.集水管；11.出水渠；12.排水管；13. 鼓风曝气装置；14.穿孔曝气管；15.放空管；16. 排泥管。

具体实施方式

本发明的构思是：将人工湿地深度加深至1.6m以上，并把人工湿地分隔成下行池和上行池两部分，在上行池底部进行曝气，从而把人工湿地和生物滤池有机结合在一起，形成一种兼有生物滤池和人工湿地特点的水处理池，再包含有对进水预处理设施和出水设施，形成一套全新的针对微污染水的处理池。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明包括下行池6和上行池9，所述下行池6和上行池9的上层种植有水生植物4、中层为填料滤层，下层为承托层，下行池6与上行池9之间设有隔墙，下行池的承托层7与上行池的承托层之间有穿孔墙8连通，在上行池9的承托层内装有穿孔曝气管14，穿孔曝气管14外连鼓风曝气装置13，污水从下行池6的池体上部流入，处理水从上行池9的池体上部流出。

下行池6的外侧设有调节池2，调节池2顶部装有进水管1，距离调节池2底面一定高度的位置设有调节池出水口，调节池出水口连接污水泵3的进水管，污水泵3的出水管为多孔的布水管5，布水管5固定在下行池6的池体上部，并埋设于下行池填料滤层表面之下。

调节池2底部设置排泥管16，以排除沉积污泥，调节池出水口处设置滤网，以拦截大尺寸的杂物。

上行池9池体上部安装集水管10，集水管10埋设于上行池填料滤层表面之下，集水管10出口位于上行池外侧的出水渠11内。处理后的水通过出水渠11内安装的排水管12排入受纳水体。

上行池9的承托层内侧壁装有放空管15，需要维修时，通过放空管15将下行池和上行池内的水排空。进水管1、集水管10和放空管15上都安装有阀门，以方便地进行水量和流速调节。

本发明为地下式或半地下式，上行池9的高度比下行池6低30mm以上，以保证污水在高度压差的作用下顺利排出。曝气装置由鼓风机和穿孔曝气管组成，曝气管的大小和孔径由实际进水水质确定。

本发明的长宽比一般在控制在2:1~3:1之间，池体深度大于1.6m，填料滤层上面的安全超高为20-30mm。下行池6和上行池9填料滤层上部的土壤层粒径为4-8mm，厚度为30-40mm；填料滤层下部的碎石层由10-20mm和20-30mm两种不同粒径碎石分层填充，厚度为100cm-120cm；池底部的承托层石灰石粒径为50-80mm，厚度为20-30mm。在填料上形成的生物膜能较好地降解河水中的有机污染物，同时去除氨氮、悬浮固体。

下行池6和上行池9顶部均种植水生植物4，利用植物根系生态微环境净化污水。根据处理要求和当地气候条件选择合适的水生植物，种植密度根据不同植物的生长特征合理选取，可以搭配混种几种不同的植物，以提高本工艺对季节变化的适应能力，并能达到一定的景观效果。

在下行池6中，随着填料滤层深度的增加，污水由好氧状态逐渐变为缺氧状态和厌氧状态，到在上行池9中，由于外加曝气装置，污水又变为好氧状态，随着污水往上运行，水中溶解氧又逐渐降低，往缺氧状态转化，这种交替出现好氧-缺氧-厌氧的过程强化了硝化和反硝化过程，大大提高了装置的脱氮效果。实际运行过程中也可以根据实际进水水质情况调节曝气量或采用间歇曝气方式。 

本发明的生态滤池通过物理作用、化学作用和生化作用协同去除水中污染物质。物理作用主要为截留、过滤、沉积等；化学作用主要为吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等；生化作用主要为滤池中植物、微生物和微型动物等的协同作用和生物酶的作用等，生态滤池中微生物种类丰富，沿着滤料高度方向出现好氧微生物、兼氧微生物、厌氧微生物和微型动物，结合植物根系构成一个微小的生态系统，为污水的净化提供了良好的微环境。

本发明将环境工程和生态工程相结合，在人工湿地中植入曝气生物滤池的组件，获得集人工湿地和曝气生物滤池优点于一体的生态滤池，它具有如下优点：

1）、本发明集物理、化学和生物作用于一体，具有处理效果好、占地面积少、绿色生态、受季节影响小等优点；

2）、本发明的净化微污染水的生态滤池装置中调节池，可有效地调节处理水量，避免暴雨时过量的水对生态滤池造成破坏，还能起到预沉淀的作用，可减轻后续生态滤池的堵塞；

3）、本发明的净化微污染水的生态滤池装置进水采用多空布水管均匀配水，提高了滤料的利用效率，同时加大湿地深度能增加污水在池中的有效停留时间并营造适合反硝化细菌生长的缺氧环境，强化了工艺的脱氮效果；

4）、本发明的净化微污染水的生态滤池装置在上行池底部中设置了穿孔曝气管，为生态滤池提供了交替好氧-缺氧-厌氧的环境，有利于污水中有机物的去除，同时强化了氮磷的去除效果；

5）、本发明的净化微污染水的生态滤池装置加深人工湿地深度，可节省占地面积，具有不受外界气温影响、无臭味，不滋生蚊蝇等优点；

6）、本发明的净化微污染水的生态滤池装置在设计时充分考虑景观因素，将环境工程和生态工程融入景观中，在生态滤池下行池和上行池顶部均附加种植具有观赏性的植物，不仅净化了地表水质，还美化了环境。

Claims (7)

1.一种用于微污染水处理的生态滤池，其特征是：包括下行池（6）和上行池（9），所述下行池（6）和上行池（9）的上层种植有水生植物（4）、中层为填料滤层，下层为承托层，下行池（6）与上行池（9）之间设有隔墙，下行池的承托层与上行池的承托层之间有穿孔墙（8）连通，在上行池（9）的承托层内装有穿孔曝气管（14），穿孔曝气管（14）外连鼓风曝气装置（13），污水从下行池（6）的池体上部流入，处理水从上行池（9）的池体上部流出。

2.根据权利要求1所述的用于微污染水处理的生态滤池，其特征是：下行池（6）的外侧设有调节池（2），调节池（2）顶部装有进水管（1），距离调节池（2）底面一定高度的位置设有调节池出水口，调节池出水口连接污水泵（3）的进水管，污水泵（3）的出水管为多孔的布水管（5），布水管（5）固定在下行池（6）的池体上部，并埋设于下行池（6）填料滤层表面之下。

3.根据权利要求2所述的用于微污染水处理的生态滤池，其特征是：调节池2底部设置排泥管（16），调节池出水口处设置滤网。

4.根据权利要求1所述的用于微污染水处理的生态滤池，其特征是：上行池（9）池体上部安装集水管（10），集水管（10）埋设于上行池填料滤层表面之下，集水管（10）出口位于上行池（9）外侧的出水渠（11）内。

5.根据权利要求4所述的用于微污染水处理的生态滤池，其特征是：上行池（9）的承托层内侧壁装有放空管（15），并在放空管（15）上设置阀门。

6.根据权利要求1所述的用于微污染水处理的生态滤池，其特征是：上行池（9）的高度比下行池（6）低。

7.根据权利要求1所述的用于微污染水处理的生态滤池，其特征是：下行池（6）和上行池（9）填料滤层上部的土壤层粒径为4-8mm，厚度为30-40mm；填料滤层下部的碎石层由10-20mm和20-30mm两种不同粒径碎石分层填充，厚度为100cm-120cm；池底部的承托层石灰石粒径为50-80mm，厚度为20-30mm。