CN104150596B - 分散式生活污水一体化处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，公开了分散式生活污水一体化处理装置及处理方法，包括进水管(13)、曝气装置(14)和壳体(1)，壳体(1)内部由第一多孔隔板(5)和第二多孔隔板(6)分隔成厌氧反应室(2)、好氧反应室(3)和人工湿地室(4)，厌氧反应室(2)内设有穿孔布水管(7)，进水管(13)与穿孔布水管(7)相连，厌氧反应室(2)内填充有厌氧填料(9)；好氧反应室(3)内设有曝气管(8)，曝气管(8)与曝气装置(14)相连，好氧反应室(3)内填充有泡沫块(10)；人工湿地室(4)填充有种植基质(11)，种植基质(11)上种植有水生植物(12)。本发明结构紧凑、设备和运营成本低，处理效果明显。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理装置及处理方法，尤其涉及了一种分散式生活污水一体化处理装置及处理方法。
背景技术
随着经济的快速发展和城市化进程的加快，我国水环境受到了严重污染。当前污水处理设施主要以城市污水处理厂为主，农村地区分散居民点由于远离城区，其产生的生活污水难以接入城市污水管网；这部分污水管网难以收集或集中处理不经济的生活污水统称为分散式生活污水。
分散式生活污水主要是居民在生产或生活过程中产生的粪便及其冲洗水、洗浴污水和餐饮污水等，此外还包括部分分散式养殖污水。分散式生活污水具有水量小、有机物浓度高、氮磷浓度高、日变化系数大及相对分散等特点，因此，分散式生活污水处理设备及方法要求具有投资省、运行费用低、管理方便、处理效果好等特点。
我国分散式生活污水处理一般采用厌氧、人工湿地、土地渗滤、稳定塘等技术，这些技术在农村生活污水处理中发挥了重要作用。但这些处理设施效果不稳定，基本难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准的相关要求。
利用水生植物及其根系负载生物膜的吸收、降解作用，并通过收获植物移除污水中的污染物，作为一种简单易行且运行维护成本低廉的技术在污水处理中得到了广泛的应用。而水生植物处理效果受季节影响较大。因此，开发低温下具有良好去污性能的水生植物净化系统成为近年来的研究热点。
将生物处理方法与水生植物高效脱氮除磷系统有机结合，具有占地少、投资省、效果稳定、同时具有脱氮除磷、运行管理方便的特点，而且能因地制宜，兼具生态效益、经济效益和美学效益。
发明内容
本发明针对现有的分散式生活污水处理设备处理效果不稳定，难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准的相关要求的不足，提供了一种占地少、投资省、效果稳定、同时具有脱氮除磷、运行管理方便的分散式生活污水一体化处理装置及处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
分散式生活污水一体化处理装置，包括进水管、曝气装置和顶部敞口的壳体，壳体内部由第一多孔隔板和第二多孔隔板分隔成厌氧反应室、好氧反应室和人工湿地室，厌氧反应室位于壳体内第一多孔隔板下方，厌氧反应室内布设有穿孔布水管，进水管与穿孔布水管相连，厌氧反应室内穿孔布水管上方填充有厌氧填料；好氧反应室位于壳体内第一多孔隔板和第二多孔隔板之间，好氧反应室内布设有曝气管，曝气管的进气端与曝气装置相连，好氧反应室内曝气管上方填充有泡沫块；人工湿地室位于壳体内第二多孔隔板上方，人工湿地室还填充有种植基质，种植基质上种植有水生植物。
分散式生活污水一体化处理装置包括厌氧反应室、好氧反应室和人工湿地室，污水进入到处理装置后，首先在厌氧反应室内通过厌氧消化将大分子有机物消化成小分子的有机物，起到降低COD和BOD的作用。经过厌氧消化的生活污水和小分子上浮，透过第一多孔隔板，进入好氧反应室，在曝气环境下经好氧细菌产生的酶的作用下进行生化反应，将有机物中的碳、氮、磷、硫等元素转化或氧化成二氧化碳、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐等，同时部分合成为新的原生质为细菌生长、繁殖提供营养物质，好氧消化所需的时间短，可处理大多数有机废物，能很好的适应生活污水的处理。经过好氧消化的生活污水进一步上浮，透过第二多孔隔板到达人工湿地室，好氧消化后的生活污水含有较多的二氧化碳、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐等，一方面污水中的小分子在植物根系聚集沉淀，形成污泥；另一方面，水生植物的生长需消耗大量的氮元素和磷元素，经过厌氧消化和好氧消化后的生活污水含有多种小分子物质，能为水生植物提供能量和营养，植物的生长吸收大量小分子物质，有效降低生活污水的氮磷含量。生活污水通过厌氧反应、好氧反应和人工湿地处理，污水的COD、BOD、总氮、总磷等指标大大降低，有效减少了环境污染，同时，分散式生活污水一体化处理装置由于顶部栽种有水生植物，美化了环境。
作为优选，好氧反应室的横截面积与厌氧反应室的横截面积之比为(0.8～1.2)：1，人工湿地室的横截面积与厌氧反应室的横截面积之比为(1.5～3)：1。厌氧反应室、好氧反应室和人工湿地室的横截面积之比为1：(0.8～1.2)：(1.5～3)，与污水的厌氧消化、好氧消化和人工湿地反应处理能力相匹配，确保有序高效及时的处理污水。
作为优选，厌氧反应室内填充的厌氧填料粒径为1～15cm，好氧反应室内填充的泡沫块为聚氨酯泡沫块，尺寸为(2～5)cm×(2～5)cm×(2～5)cm，人工湿地室的种植基质为卵石或含铁矿渣或卵石和含铁矿渣的混合物，美人蕉或旱伞草或黄菖蒲或水芹菜或千屈菜或西伯利亚鸢尾或石菖蒲的一种或多种。厌氧反应室内的填料为粒径为1～15cm的悬浮塑料填料，厌氧填料粒径小，比表面积大，有利于附着更多的厌氧微生物，与污水充分接触，有效降解污水中的大分子；好氧填料为尺寸为(2～5)cm×(2～5)cm×(2～5)cm聚氨酯泡沫块，聚氨酯泡沫块具有密度小、比表面积大、挂膜时间短、挂膜稳定、管理简单等优点，能够很好的适用于分散式生活污水的脱氮除磷；人工湿地的种植基质为卵石或含铁矿渣或卵石和含铁矿渣的混合物，能够固定水生植物，还能为水生植物提供生长所需的金属离子。
作为优选，厌氧反应室内填充的厌氧填料的填充层厚度与厌氧反应室高度之比为(0.5～0.8):1；好氧反应室内填充泡沫块的填充层厚度与好氧反应室高度之比为(0.5～0.8):1；人工湿地室内种植基质的厚度为15～30cm。
作为优选，穿孔布水管孔径为5～15cm，孔中心间距为5～15cm；穿孔布水管底部距壳体底部10～15cm。
作为优选，壳体底部还连有污泥管，污泥管伸入到厌氧反应室内穿孔布水管下方。污泥管的设置方便排出老化的污泥。
作为优选，壳体顶部盖有顶盖，顶盖为薄膜或透明塑料板。顶盖的设置起到保温作用，有利于水生植物、生物污泥的生长。
采用分散式生活污水一体化处理装置处理生活污水的方法，包括如下步骤：
A：将生活污水引入进水管，由进水管进入到穿孔布水管，由布水孔流入厌氧反应室，厌氧处理后，透过第一多孔隔板进入到好氧反应室，曝气装置由曝气管向好氧反应室内曝气，污水经过好氧菌处理后，透过第二多孔隔板进入到人工湿地室，经水生植物与种植基质处理后流出；处理过程表面水力负荷为0.8～2.5m3/(m2·d)；
B：每隔15～90天，由排泥管排出壳体内穿孔布水管下方的污泥。
生活污水经过厌氧消化处理后将大分子降解为小分子，降低生活污水中的COD和BOD，然后经过好氧消化，进一步降低COD、BOD，同时脱氮除磷，经过好氧处理的污水上浮经过人工湿地室内水生植物的吸附吸收处理，脱除生活污水中的氮磷元素。根据待处理生活污水的量，使用者灵活选择装置的工作时间，可以间歇运行也可以连续运行；根据分散式生活污水一体化处理装置的处理频率，每隔15～90天，由排泥管排出壳体内穿孔布水管下方的污泥；其中，污泥的排出方法可以选择为采用泵由排泥管口吸出的方式。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
(1)、分散式生活污水一体化处理装置结构紧凑，施工方便，调试简单，前期设备成本低廉，后期的运行成本仅为曝气装置供电的电力成本，后期运行的人工维护间隔周期长，维护仅需要定期排出老化的污泥，操作简单，后期的运行成本低廉。
(2)、分散式生活污水一体化处理装置能够根据待处理污水的量灵活选择体积，能够很好的适配不同处理需求，同时，对于已经调试好的装置也能够根据处理需求间歇运行或连续运行，适应性强，适用范围广。
(3)、分散式生活污水一体化处理装置露出水面的表层栽种有水生植物，起到绿化美化环境的作用，
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是穿孔布水管的俯视图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—壳体、2—厌氧反应室、3—好氧反应室、4—人工湿地室、5—第一多孔隔板、6—第二多孔隔板、7—穿孔布水管、8—曝气管、9—厌氧填料、10—泡沫块、11—种植基质、12—水生植物、13—进水管、14—曝气装置、15—污泥管、16—顶盖、17—布水孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
分散式生活污水一体化处理装置，如图1和图2所示，包括进水管13、曝气装置14和顶部敞口的壳体1，壳体1内部由第一多孔隔板5和第二多孔隔板6分隔成厌氧反应室2、好氧反应室3和人工湿地室4，厌氧反应室2位于壳体1内第一多孔隔板5下方，厌氧反应室2内布设有穿孔布水管7，进水管13与穿孔布水管7相连，厌氧反应室2内穿孔布水管7上方填充有厌氧填料9；好氧反应室3位于壳体1内第一多孔隔板5和第二多孔隔板6之间，好氧反应室3内布设有曝气管8，曝气管8的进气端与曝气装置14相连，好氧反应室3内曝气管8上方填充有泡沫块10；人工湿地室4位于壳体1内第二多孔隔板6上方，人工湿地室4还填充有种植基质11，种植基质11上种植有挺水植物12。
好氧反应室3的横截面积与厌氧反应室2的横截面积之比为1：1，人工湿地室4的横截面积与厌氧反应室2的横截面积之比为2：1。
厌氧反应室2内填充的厌氧填料9粒径为15cm，好氧反应室3内填充的泡沫块10为聚氨酯泡沫块，尺寸为3cm×3cm×4cm，人工湿地室4的种植基质11为卵石和含铁矿渣的混合物，水生植物12为美人蕉和旱伞草和黄菖蒲。
厌氧反应室2内填充的厌氧填料9的填充厚度与厌氧反应室2高度之比为0.8：1；好氧反应室3内填充泡沫块10的填充厚度与好氧反应室3高度之比为0.8：1；人工湿地室4内种植基质11的厚度为22cm。
穿孔布水管7上表面设有布水孔17，布水孔17孔径为10cm，孔中心间距为10cm；穿孔布水管7底部距壳体1底部12cm。
壳体1底部还连有污泥管15，污泥管15伸入到厌氧反应室2内穿孔布水管7下方。
壳体1顶部盖有顶盖16，顶盖16为透明塑料板。
实施例2
实施例2与实施例1相同，不同之处在于厌氧反应室2、好氧反应室3和人工湿地室4的截面积之比为1：0.8：1.5；厌氧反应室2内填充有厌氧填料9，厌氧填料9粒径为1cm，厌氧填料9的填充层厚度与厌氧反应室2高度之比为0.5：1；好氧反应室3内填充有泡沫块10，泡沫块10为聚氨酯泡沫块，尺寸为2cm×2cm×2cm，泡沫块10的填充层厚度与好氧反应室3高度之比为0.5：1；人工湿地室4内填充有种植基质11，种植基质11为卵石，水生植物12为美人蕉和旱伞草和水芹菜和石菖蒲，人工湿地室4内种植基质11的厚度为15cm；穿孔布水管7上表面设有布水孔17，布水孔17孔径为5cm，孔中心间距为5cm；穿孔布水管7底部距壳体1底部10cm；顶盖16为薄膜。
实施例3
实施例3与实施例1相同，不同之处在于厌氧反应室2、好氧反应室3和人工湿地室4的截面积之比为1：1.2：3；厌氧反应室2内填充有厌氧填料9，厌氧填料9粒径为10cm，厌氧填料9的填充层厚度与厌氧反应室2高度之比为0.6：1；好氧反应室3内填充有泡沫块10，泡沫块10为聚氨酯泡沫块，尺寸为5cm×5cm×5cm，泡沫块10的填充层厚度与好氧反应室3高度之比为0.6：1；人工湿地室4内填充有种植基质11，种植基质11为含铁矿渣，水生植物12为千屈菜和西伯利亚鸢尾和石菖蒲，人工湿地室4内种植基质11的厚度为30cm；穿孔布水管7上表面设有布水孔17，布水孔17孔径为15cm，孔中心间距为15cm；穿孔布水管7底部距壳体1底部15cm；顶盖16为透明塑料板。
实施例4
采用实施例1中的分散式生活污水一体化处理装置处理生活污水的方法，包括如下步骤：
A：将生活污水引入进水管13，由进水管13进入到穿孔布水管7，由布水孔17流入厌氧反应室2，厌氧处理后，透过第一多孔隔板5进入到好氧反应室3，曝气装置14由曝气管8向好氧反应室3内曝气，污水经过好氧菌处理后，透过第二多孔隔板6进入到人工湿地室4，经水生植物12与种植基质11处理后流出；
B：分散式生活污水一体化处理装置每天连续运行8小时，每隔45天，由排泥管15排出壳体1内穿孔布水管7下方的污泥，采用管道泵从排泥管15端部将污泥吸出。
实施例5
实施例5与实施例4相同，不同之处在于步骤B中分散式生活污水一体化处理装置每天连续运行24小时，每隔15天，由排泥管15排出壳体1内穿孔布水管7下方的污泥，采用管道泵从排泥管15端部将污泥吸出。
实施例6
实施例6与实施例4相同，不同之处在于步骤B中分散式生活污水一体化处理装置每隔7小时连续运行1小时，每隔90天，由排泥管15排出壳体1内穿孔布水管7下方的污泥，采用管道泵从排泥管15端部将污泥吸出。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.分散式生活污水一体化处理装置，包括进水管(13)、曝气装置(14)和顶部敞口的壳体(1)，壳体(1)内部由第一多孔隔板(5)和第二多孔隔板(6)分隔成厌氧反应室(2)、好氧反应室(3)和人工湿地室(4)，其特征在于：厌氧反应室(2)位于壳体(1)内第一多孔隔板(5)下方，厌氧反应室(2)内布设有穿孔布水管(7)，进水管(13)与穿孔布水管(7)相连，厌氧反应室(2)内穿孔布水管(7)上方填充有厌氧填料(9)；好氧反应室(3)位于壳体(1)内第一多孔隔板(5)和第二多孔隔板(6)之间，好氧反应室(3)内布设有曝气管(8)，曝气管(8)的进气端与曝气装置(14)相连，好氧反应室(3)内曝气管(8)上方填充有泡沫块(10)，好氧反应室内填充的泡沫块为聚氨酯泡沫块，尺寸为(2～5)cm×(2～5)cm×(2～5)cm；人工湿地室(4)位于壳体(1)内第二多孔隔板(6)上方，人工湿地室(4)还填充有种植基质(11)，种植基质(11)上种植有水生植物(12)；穿孔布水管(7)上表面设有布水孔(17)，布水孔(17)孔径为5～15cm，孔中心间距为5～15cm；穿孔布水管(7)底部距壳体(1)底部10～15cm。
2.根据权利要求1所述的分散式生活污水一体化处理装置，其特征在于：好氧反应室(3)的横截面积与厌氧反应室(2)的横截面积之比为(0.8～1.2)：1，人工湿地室(4)的横截面积与厌氧反应室(2)的横截面积之比为(1.5～3)：1。
3.根据权利要求1所述的分散式生活污水一体化处理装置，其特征在于：厌氧反应室(2)内填充的厌氧填料(9)粒径小于15cm，人工湿地室(4)的种植基质(11)为卵石或含铁矿渣或卵石和含铁矿渣的混合物，水生植物(12)为美人蕉或旱伞草或黄菖蒲的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的分散式生活污水一体化处理装置，其特征在于：厌氧反应室(2)内填充的厌氧填料(9)的填充层厚度与厌氧反应室(2)高度之比为1:(2～4)；好氧反应室(3)内填充泡沫块(10)的填充层厚度与好氧反应室(3)高度之比为1:(2～4)；人工湿地室(4)内种植基质(11)的厚度为15～30cm。
5.根据权利要求1所述的分散式生活污水一体化处理装置，其特征在于：壳体(1)底部还连有污泥管(15)，污泥管(15)伸入到厌氧反应室(2)内穿孔布水管(7)下方。
6.根据权利要求1所述的分散式生活污水一体化处理装置，其特征在于：壳体(1)顶部盖有顶盖(16)，顶盖(16)为薄膜或透明塑料板。
7.根据权利要求1所述的分散式生活污水一体化处理装置处理生活污水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A：将生活污水引入进水管(13)，由进水管(13)进入到穿孔布水管(7)，由布水孔(17)流入厌氧反应室(2)，将大分子降解为小分子，降低生活污水中的COD和BOD，厌氧处理后，透过第一多孔隔板(5)进入到好氧反应室(3)，曝气装置(14)由曝气管(8)向好氧反应室(3)内曝气，进一步降低COD、BOD，同时脱氮除磷，污水经过好氧菌脱氮处理后，透过第二多孔隔板(6)进入到人工湿地室(4)，经水生植物(12)与种植基质(11)处理脱除生活污水中的氮磷元素，接着流出；B：每隔15～90天，由排泥管(15)挖除壳体(1)内穿孔布水管(7)下方的污泥。
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