CN104045155A - 一种景观生态型分散式污水处理工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种景观生态型分散式污水处理工艺，包括反应池和种植于该反应池上的植物，在反应池内进行以下步骤：S1、进水；S2、厌氧；S3、好氧；S4、缺氧；S5、沉淀；S6、排水。本发明还提供了一种景观生态型分散式污水处理装置。本发明的有益效果是：将传统的SBR工艺与景观植物相结合，通过植物的生理作用强化污染物去除效率，植物根系也可以作为微生物附着的载体，通过植物、根系微生物及活性污泥共同作用大大地改善了SBR工艺的脱氮除磷效率，景观植物也可以大大改善污水处理设施周边环境及所产生的臭气问题，同时可将污水处理设施作为一种景观休闲场地使用。

Description

一种景观生态型分散式污水处理工艺及其装置

技术领域

本发明涉及废水处理工艺，尤其涉及一种景观生态型分散式污水处理工艺及其装置。

背景技术

伴随着经济社会的快速发展和生活水平的提高，人们对生活环境的舒适度有了更高的要求，污水处理厂也不仅仅是作为污水处理设施来运行，要求也越来越高，污水处理设施对周边环境所造成的影响亟需改善。我国水污染及水资源短缺问题日益严重，对污水处理效果也提出了更高的要求。然而，由于城镇污水处理排放标准的提高，受到传统活性污泥法工艺的瓶颈影响，脱氮除磷效率无法进一步提高，传统活性污泥法无法满足排放标准，亟需开展高效低耗的新型工艺研究。另外，稳态是保证出水水质稳定并低于一定标准的必要条件，现有的大多数污水处理厂面临着处理能力提升和升级改造压力，在土地资源储备不足的条件下，急需高效稳定的处理技术，不仅满足占地面积小的客观条件，还需保障出水的稳定达标甚至深度处理和回用。因此，开发出一种稳定、高效、短程、实现污水处理与景观生态建设的统一的“休闲园林式”污水处理工艺成为污水处理技术人员的奋斗目标。

植物参与污水处理过程由来已久，运用人工湿地处理污水可追溯到1903年，建在英国约克郡Earby，被认为是世界上第一个用于处理污水的人工湿地，连续运行直到1992年。而人工湿地生态系统在世界各地逐渐受到重视并被运用，还是在20世纪70年代德国学者Kichunth提出根区法（the root-zone-method）理论之后开始的，根区法理论强调高等植物在湿地污水处理系统中的作用，首先是他们能够为其根围的异养微生物供应氧气，从而在还原性基质中创造了一种富氧的微环境，微生物在水生植物的根系上生长，他们就与较高的植物建立了共生合作关系，增加废水中污染物的降解速度，在远离根区的地方为兼氧和厌氧环境，有利于兼氧和厌氧净化作用，另一方面，水生植物根的生长有利于提高床基质层的水力传导性能。因此，将植物与先进高效的污水处理工艺相结合，不仅能够提高污水处理效率，还可以实现污水处理与景观生态建设的统一。

SBR（sequencing batch reactor activated sludge process，序批式活性污泥法）系统是一直广泛应用的污水处理工艺系统。首先，这种反应器运行灵活简洁。它可以配合不同的进水水质调整运行模式。第二，SBR流态上属于完全混合，而在有机物降解方面却是时间上推流。因此为了达到较高去除率而只需调整反应时间。这样大大减少了占地，特别适合中小型水厂。第三，SBR的沉淀阶段使泥水有效分离，出水悬浮物浓度低，无需另设澄清池。第四，SBR工艺中无二沉池及回流污泥系统，很多情况还可不设初沉池，因而基建费用低，占地少。

SBR工艺经过近的深入研究和发展已经基本完善，但仍存在着一些不尽人意的地方。首先，间歇进水使处理工艺缺乏连续性。若使水处理连续运行，需要设多池系统，增加基建投资。其次，对于一些高浓度难降解的有机废水则需要较长的反应时间。再次，SBR工艺操作运行较为复杂，必须采用自动控制，附属设施较多。此外，由于该工艺池体多为敞开式，在运行过程中对周围环境的影响较大，尤其当其作为分散型污水处理设施运行时该工艺所产生的臭气问题更是限制其广泛应用的主要问题之一。因此，优化该工艺流程，实现高效、稳定的污水处理工艺成为研究人员关注的焦点。

若能将传统的SBR工艺与景观植物相结合，优化工艺流程，提出一个合适的植物与污水处理工艺的组合方式，则可以克服传统活性污泥法的缺点，实现传统活性污泥法与景观植物的优势互补，获得高效、稳定、短程、低能耗的“休闲园林式”污水处理新工艺。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种将传统的SBR工艺与景观植物相结合的景观生态型分散式污水处理工艺及其装置。

本发明提供了一种景观生态型分散式污水处理工艺，包括反应池和种植于该反应池上的植物，在反应池内进行以下步骤：

S1、进水；

S2、厌氧；

S3、好氧；

S4、缺氧；

S5、沉淀；

S6、排水。

作为本发明的进一步改进，采用浮框式将植物种植于所述反应池内。

作为本发明的进一步改进，采用填料固定所述植物。

本发明还提供了一种景观生态型分散式污水处理装置，包括反应器、时间控制器、进水机构、曝气机构和出水机构，所述反应器内种植有植物，所述进水机构、曝气机构和出水机构分别与所述反应器连接，所述反应器内设有搅拌器，所述时间控制器分别与所述进水机构、曝气机构和出水机构、搅拌器电连接。

作为本发明的进一步改进，所述反应器的底部设有空气扩散装置，所述空气扩散装置与所述曝气机构连接。

作为本发明的进一步改进，所述曝气机构包括风机和曝气流量计，所述风机通过所述曝气流量计与所述空气扩散装置连接，所述风机与所述时间控制器电连接。

作为本发明的进一步改进，所述进水机构包括进水池和抽水泵，所述进水池通过所述抽水泵与所述反应器连接，所述抽水泵与所述时间控制器电连接。

作为本发明的进一步改进，所述出水机构包括出水电磁阀和出水池，所述出水池通过所述出水电磁阀与所述反应器连接，所述出水电磁阀与所述时间控制器电连接。

作为本发明的进一步改进，所述反应器的顶部设有浮框和填料，所述植物种植于所述浮框上，所述填料填充在所述浮框与反应器之间。

作为本发明的进一步改进，所述反应器的顶部设有取样机构。

本发明的有益效果是：通过上述方案，将传统的SBR工艺与景观植物相结合，通过植物的生理作用强化污染物去除效率，植物根系也可以作为微生物附着的载体，通过植物、根系微生物及活性污泥共同作用大大地改善了SBR工艺的脱氮除磷效率，景观植物也可以大大改善污水处理设施周边环境及所产生的臭气问题，同时可将污水处理设施作为一种景观休闲场地使用。

附图说明

图1是本发明一种景观生态型分散式污水处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

图1中的附图标号为：时间控制器1；搅拌器2；出水池3；出水电磁阀4；取样机构5；抽水泵6； 风机7；进水池8；曝气流量计9；空气扩散装置10；美人蕉11；填料12；反应器13。

本发明需要解决传统活性污泥工艺处理效率无法进一步提高、流程较长、占地面积较大以及污水处理厂的臭味及影响周边的生态景观的问题。提出了一种可以充分利用景观植物、流程精简、占地面积小、处理效果高效稳定的适合于分散型污水的废水处理新工艺。并且通过优化组合，形成了一种既可以处理污水，也可以作为生态休闲园林的污水处理工艺。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

如图1所示，一种景观生态型分散式污水处理工艺，包括反应池13和种植于该反应池13上的植物，本发明优选采用景观植物，尤其是美人蕉11，在反应池13内进行以下步骤：

S1、进水；

S2、厌氧；

S3、好氧；

S4、缺氧；

S5、沉淀；

S6、排水。

如图1所示，采用浮框式将美人蕉11种植于所述反应池13内。

如图1所示，采用填料12固定所述美人蕉11。

如图1所示，为了解决上述问题，本发明还提供了一种景观生态型分散式污水处理装置，包括反应器13、时间控制器1、进水机构、曝气机构和出水机构，所述反应器13内种植有植物，优选为美人蕉11，所述进水机构、曝气机构和出水机构分别与所述反应器13连接，所述反应器13内设有搅拌器2，所述时间控制器1分别与所述进水机构、曝气机构和出水机构、搅拌器2电连接，用于控制进水机构、曝气机构和出水机构、搅拌器2的运行，所述反应器13又称为SBR曝气池或者SBR反应池。

如图1所示，所述反应器13的底部设有空气扩散装置10，所述空气扩散器10可以是具有多个曝气孔的排气管，所述空气扩散装置10与所述曝气机构连接。

如图1所示，所述曝气机构包括风机7和曝气流量计9，该曝气流量计9用于反馈曝气量，所述风机7通过所述曝气流量计9与所述空气扩散装置10连接，使得风机7所产生的空气可以经该空气扩散装置10进入反应器，所述风机7与所述时间控制器1电连接。

如图1所示，所述进水机构包括进水池8和抽水泵6，所述进水池8通过所述抽水泵6与所述反应器13连接，使得进水池8内的污水可以在抽水泵6的作用下进入反应器13进行处理，所述抽水泵6与所述时间控制器1电连接。

如图1所示，所述抽水泵6优选为蠕动泵。

如图1所示，所述出水机构包括出水电磁阀4和出水池3，所述出水池3通过所述出水电磁阀4与所述反应器13连接，使得反应器13处理好的上清液可以经出水电磁阀4排至出水池3内，所述出水电磁阀4与所述时间控制器1电连接。

如图1所示，所述反应器13的顶部设有浮框和填料12，所述植物种植于所述浮框上，所述填料12填充在所述浮框与反应器13之间，用于固定所述植物。

如图1所示，所述反应器13顶部设有取样机构5，用于取样分析。

如图1所示，本发明提供的一种景观生态型分散式污水处理工艺及其装置，通过对植物去除污染物效果进行研究，同时考虑植物的景观搭配采用层次分析法优选出适合用于污水处理的景观植物，从而尽可能大地发挥植物在污水处理过程中的作用。植物加入污水处理系统的方式采取浮框式，并用填料12固定。通过植物的生理作用强化污染物去除效率，植物根系也可以作为微生物附着的载体，通过植物、根系微生物及活性污泥共同作用大大地改善了SBR工艺的脱氮除磷效率。景观植物也可以大大改善污水处理设施周边环境及所产生的臭气问题，同时可将污水处理设施作为一种景观休闲场地使用。

本发明提供的一种景观生态型分散式污水处理工艺及其装置的工作原理是：污水在反应器13中完成进水、厌氧、好氧、缺氧、沉淀、排水6个过程，一个完整的运行周期为8小时，通过时间控制器1的控制实现SBR系统的自动运行，具体如下：

S1、进水；通过时间控制器1打开抽水泵6，将污水从进水池8抽至反应器13，进水阶段为20分钟，在此阶段可以完成泥水混合及污泥活性的再生。

S2、厌氧；通过时间控制器1关闭抽水泵6并控制搅拌器2运行，厌氧阶段为1.5小时，在此阶段由搅拌器2单独运行，保证泥水混合，污水可发生水解、酸化等一系列厌氧反应，促进后续好养阶段对污染物质的去除。

S3、好氧；厌氧过程之后，通过时间控制器1关闭搅拌器2并控制风机7打开，进行曝气，在此过程反应器13处于好氧阶段，好氧阶段为4小时，污水中的BOD可通过异养菌生物降解，同时氨氮也在此过程被硝化细菌氧化成为硝氮或者亚硝氮，污水中的磷也在此过程被生物吸收，并通过植物的生理作用及根系微生物促进该阶段对污染物质的去除。

S4、缺氧；经历4小时的好氧过程之后，通过时间控制器1关闭风机7，反应器13进入缺氧阶段，在此阶段污水中的硝氮和亚硝氮通过反硝化细菌的作用被还原成氮气，从而达到脱氮的目的。

S5、沉淀；缺氧阶段之后，反应器13进入沉淀阶段。

S6、排水；沉淀完成后，通过时间控制器1打开出水电磁阀4，上清液作为处理水排至出水池3，完成一个反应周期，等待下一个周期的开始。

本发明提供的一种景观生态型分散式污水处理工艺及其装置具有如下突出的显著性特点和突出进步：

1）    建立高效的污水生物处理系统，通过反应器13中厌氧和好氧过程的交替运行，达到去除污水中的污染物质的目的。

2）    在传统生物处理技术的基础上，通过引入先进的生态工程技术，并优化传统生化工艺设计参数和生化处理系统反应过程控制技术，形成新一代废水生态处理技术，在发挥植物景观作用的同时，强化污水中污染物质的去除，并有效解决污水处理过程中的臭味问题，并将其应用于分散型污水处理。

3）    对景观植物去除污水中污染物质的规律进行静态和动态的实验研究，采取科学的分析方法，系统的提出将景观植物作为污水处理植物的优选方案。

4）    研究植物对活性污泥性状的影响以及植物根系微生物和生理特性的变化，基于研究结果提出合适的植物与活性污泥反应器的组合方式。

5）    通过景观协调及人的舒适度要求，进行景观植物的搭配与组合，在营造良好的生态环境的同时，改善污水处理设施成为生态休闲园林。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种景观生态型分散式污水处理工艺，其特征在于，包括反应池和种植于该反应池上的植物，在反应池内进行以下步骤：

S1、进水；

S2、厌氧；

S3、好氧；

S4、缺氧；

S5、沉淀；

S6、排水。

2.根据权利要求1所述的景观生态型分散式污水处理工艺，其特征在于：采用浮框式将植物种植于所述反应池内。

3.根据权利要求2所述的景观生态型分散式污水处理工艺，其特征在于：采用填料固定所述植物。

4.一种景观生态型分散式污水处理装置，其特征在于：包括反应器、时间控制器、进水机构、曝气机构和出水机构，所述反应器内种植有植物，所述进水机构、曝气机构和出水机构分别与所述反应器连接，所述反应器内设有搅拌器，所述时间控制器分别与所述进水机构、曝气机构和出水机构、搅拌器电连接。

5.根据权利要求4所述的景观生态型分散式污水处理装置，其特征在于：所述反应器的底部设有空气扩散装置，所述空气扩散装置与所述曝气机构连接。

6.根据权利要求5所述的景观生态型分散式污水处理装置，其特征在于：所述曝气机构包括风机和曝气流量计，所述风机通过所述曝气流量计与所述空气扩散装置连接，所述风机与所述时间控制器电连接。

7.根据权利要求4所述的景观生态型分散式污水处理装置，其特征在于：所述进水机构包括进水池和抽水泵，所述进水池通过所述抽水泵与所述反应器连接，所述抽水泵与所述时间控制器电连接。

8.根据权利要求4所述的景观生态型分散式污水处理装置，其特征在于：所述出水机构包括出水电磁阀和出水池，所述出水池通过所述出水电磁阀与所述反应器连接，所述出水电磁阀与所述时间控制器电连接。

9.根据权利要求4所述的景观生态型分散式污水处理装置，其特征在于：所述反应器的顶部设有浮框和填料，所述植物种植于所述浮框上，所述填料填充在所述浮框与反应器之间。

10.根据权利要求4所述的景观生态型分散式污水处理装置，其特征在于：所述反应器的顶部设有取样机构。