CN105461165A - 一种农村生活污水组合式生态处理系统及处理方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种农村生活污水组合式生态处理系统及处理方法与应用。所述的农村生活污水组合式生态处理系统，包括依次连接的污水收集管网、调节池、高级生物接触氧化池、高效生物滤池和人工湿地；其中，所述的高级生物接触氧化池包括第一反应区和第二反应区，第一反应区和第二反应区采用跌水形式连接；第一反应区和污水收集管网连接；第二反应区和高效生物滤池连接。本发明通过生物载体的高级接触氧化、基于给水污泥的吸附作用及人工湿地的深度处理，最终使生活污水的污染物得到去除，使生活污水得到有效的净化处理。本发明具有较广泛的适用性，可对农村生活污水的污染物进行有效的控制，减少进入河道污染物的量。

Description

一种农村生活污水组合式生态处理系统及处理方法与应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种农村生活污水组合式生态处理系统及处理方法与应用。
背景技术
近二十年来，虽然我国污水处理厂不断兴建，污水的处理率不断提高，但污水处理工程主要集中在城市，全国大部分农村的污水仍得不到处理，农村污水排放量在污水总排放量中的比例越来越大。如何对农村污水进行有效的处理已经成为当前我国环境保护面临的一项紧迫任务。农村地区由于技术经济基础薄弱，缺少专项经费和专业的技术管理人员，污水处理设施的日常运行和维护难以保证。而且农村生活污水在排放方式、水质和水量方面具有不同于城市生活污水的特性，主要表现在：面广分散，收集困难；水量变化大，为间歇式排放；可生化性好，几乎不含有毒有害有机污染物。
在近几年中，针对农村生活污水处理的技术发展较为快速，能使污染物在进入河流流域之前得到有效的控制。这些技术包括了土地渗滤技术、地沟式污水处理技术、生态稳定塘技术、人工湿地技术等，而在这些农村农活污水的处理技术研究中，存在着一些缺点，如土地渗滤系统和生态稳定塘存在占地面积较大、处理时间长和处理量较小的缺点；地沟式污水处理系统则存在易堵塞的缺点；人工湿地则存在磷容易吸附饱和、影响处理效果等缺点。
目前农村生活污水的处理技术通常是利用物理和生物生化的方式进行的，主要是通过物理作用减少生活污水中的悬浮物和杂质，利用生物生化作用对污水中的污染物质进行分解和吸附，从而达到减少污染物含量的目的。由于受到农村的能源条件限制，会影响某些技术在农村生活污水处理方面的应用效果，如氧化阶段由于曝气需要能源支持，其处理效果存在不稳定的特点，因此目前农村生活污水的处理通常采用组合式技术，通过不同技术的特点进行生活污水的处理和净化。目前较为常用的组合技术为厌氧+好氧+人工湿地生态处理技术，生活污水通过厌氧和好氧阶段去除一部分的污染物后，进入人工湿地进行处理。在人工湿地中，主要的效果是进一步去除CODCr，以及进行脱氮除磷，尤其是对总磷的去除，但在人工湿地的吸附容量达到饱和时，将会大大降低其磷吸附能力，减少磷处理效果。
农村污水组合处理技术的厌氧阶段主要是在厌氧池中进行，厌氧池处理后污水进入好氧处理，一般在农村生活污水中主要通过自然通风或跌水来保证此阶段的溶氧量，通过好氧处理后的污水进入人工湿地进行最后净化。其主要的反应机理为厌氧池中异养微生物通过厌氧发酵将不溶性的有机物和大分子的溶解性有机物分解为CH4和CO2；在好氧处理阶段中，组合填料上的好氧微生物将部分可生物降解的小分子有机物降解为CO2和H2O；而在人工湿地中，通过异养微生物的降解作用及基质的截留作用进一步去除有机物。厌氧池和氧化池可以有效的削减污水中的有机物，这减轻了湿地的负担。
但从目前的一些研究和实际应用看来，由于农村生活污水处理的组合方式在厌氧和好氧阶段主要处理有机物，磷的去除主要在人工湿地，这就需要人工湿地有较大的吸附容量，这一方面导致人工湿地需要更大的面积以增加其吸附容量，另一方面也对填料的磷吸附性能有较高的要求防止其吸附饱和，降低磷的去除性能。此外，不同工艺流程的应用是影响农村生活污水的处理效果的重要因素之一，其中好氧阶段的填料类型是污水处理的关键。
CN102001783A发明涉及一种复合式农村污水工艺系统。该系统是格栅井出口经沉砂池接通高效厌氧池的进口，高效厌氧池的出口经泵接通多填料生物低滤池上部的喷淋系统，多填料生物滴滤池出口经二沉池接通至人工湿地，人工湿地排放达标净化水。经过该工艺处理后，废水中的CODcr、BOD5、NH3-N等大部分得以除去，CODcr除去率可达80～85％，BOD5去除率可达90～95％，NH3-N去除可达70～80％。
CN101948219A发明公开了一种低耗农村污水生物处理方法。该发明为三级化粪池→集水池→塔式生物滤池→湿地→出水，并充分利用农村地形地貌特征收集污水、采用自然通风给塔式生物滤池供氧，利用农村周边湿地处理农村生活污水，不设污水曝气系统和污泥处理系统，工艺流程简单，使用设备少，占地省，显著减少了污水处理的一次性工程、设备投资及其运行能耗，且便于农民的管理，降低运行管理费用，实现低碳运行，促进了农村环境综合整治，保护了环境。
CN201121153发明涉及一种农村污水生态净化系统，尤其涉及人工湿地和蚯蚓滤池处理有机废水的系统，属于环境工程技术领域。该发明将生态蚯蚓滤层与人工湿地净化系统相组合，人工湿地净化系统解决了蚯蚓滤层N、P去除率低的问题，而蚯蚓滤层解决了人工湿地净化系统堵塞和冬季低温无法正常运行的问题。布水管设置合理，对污染物的去除效果好。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种农村生活污水组合式生态处理系统，该系统可以高效除磷。
本发明的另一目的在于提供运用上述农村生活污水组合式生态处理系统处理污水的方法。
本发明的再一目的在于提供上述农村生活污水组合式生态处理系统的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种农村生活污水组合式生态处理系统，包括依次连接的污水收集管网、调节池(既可以作为化粪池进行厌氧反应，也可以调节水量进行均匀布水)、高级生物接触氧化池(第一级处理装置)、高效生物滤池(第二级处理装置)和人工湿地(第三级处理装置)；
其中，所述的高级生物接触氧化池包括第一反应区和第二反应区，第一反应区和第二反应区采用跌水形式连接；第一反应区和污水收集管网连接；第二反应区和高效生物滤池连接；
所述的第一反应区分为两层，下层装填固定化填料，上层装填海绵铁填料，所述的海绵铁填料和固定化填料的体积比为1:5；所述的第一反应区的装填高度优选为0.8m；
所述的第二反应区分为两层，下层装填固定化填料，上层装填海绵铁填料，所述的海绵铁填料和固定化填料的体积比为1:5；所述的第一反应区的装填高度优选为0.8m；
所述的固定化填料优选为海绵；
所述的第一反应区和第二反应区内接种好氧微生物；
所述的高级生物接触氧化池内优选设有通风孔和曝气装置，通风孔采用自然通风；
所述的高级生物接触氧化池的大小优选为2m×2m×1m；
所述的高效生物滤池分为两层，下层装填基于给水污泥的球状填料，上层种植水生植物；所述的基于给水污泥的球状填料优选通过如下方法制备得到：将给水污泥制备成直径为1～1.5cm的泥球状，放于空心的球状塑料网格中得到；所述的水生植物优选为芦苇或美人蕉；
所述的高效生物滤池大小优选为2m×2.5m×0.8m，下层高度优选为0.6m，上层优选覆土0.1m栽种水生植物；
所述的人工湿地分为两层，下层装填碎石，上层栽种水生植物；所述的碎石直径优选为1～2cm；
所述的人工湿地大小优选为4m×5m×1m，下层高度优选为0.8m，上层优选覆土0.1m种植根系发达、生长快速、去污能力较强的水生植物；所述的水生植物优选为美人蕉或香根草；
所述的高级生物接触氧化池、高效生物滤池和人工湿地均设有进水管和集水管；
所述的高效生物滤池内优选设有第一布水装置；所述的人工湿地内优选设有第二布水装置；上述布水装置用于将水体均匀分配到不同级别处理装置的填料层中；其中，高效生物滤池和人工湿地的布水装置位于高效生物滤池和人工湿地的底部，布水方式为：下层布水，上层出水；
污水通过进水管进入每级处理装置，由布水装置均匀分配到处理装置的填料层中，然后污水经集水管收集后，排放至下一级处理装置，最后人工湿地出水排入河道；整个系统中的水力停留时间随处理水流量及水质不同而不同；
所述的污水收集管网优选由DN150(主管)和DN100(支管)构成；
所述的调节池大小优选为2.5m×1.2m×2.1m；
所述的污水收集管网、调节池、高级生物接触氧化池、高效生物滤池和人工湿地尺寸可随处理水量的不同进行适当调整；高级生物接触氧化池、高效生物滤池和人工湿地可沿着农村实际地形依次构建；不同处理装置之间优选用隔墙分隔；
运用上述农村生活污水组合式生态处理系统处理污水的方法，包含如下步骤：
(1)收集污水进入调节池，对污水进行预处理；
(2)经过预处理的污水依序进入高级生物接触氧化池第一反应区和第二反应区，对污水进行高级接触氧化处理，去除污水中的有机污染物；
(3)经过氧化处理后的污水进入高效生物滤池，对污水进行吸附处理；
(4)吸附处理后的污水进入人工湿地进行深度处理；
本发明的原理：本发明主要利用了高级氧化技术、生物吸附技术以及人工湿地技术进行有机组合和集成，对农村污水进行污染物的有效去除。本发明内容主要由第一级处理装置(高级生物接触氧化池)对污水进行高级接触氧化，去除污水中的有机污染物，进入第二级处理装置(高效生物滤池)，通过高效吸附填料的应用，去除污水中的磷污染，接着污水进入第三级处理装置(人工湿地)进行深度处理，达到农村污水净化的目的。本发明建立一种生态化的农村污水控制组合模式，通过不同处理装置(含高级接触氧化、生物吸附及人工湿地等处理装置)的建构、有机组合和集成，可对农村污水进行迅速有效的控制，使农村生活污水的污染物得到去除(包括COD、N、P、SS)，保证农村生活污水得到有效的净化处理，减少进入水环境污染物的量，此外还形成了良好的农村生态景观，达到人与自然和谐统一的目的，符合社会主义新农村建设。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明技术处理过程包含高效氧化、吸附以及生物处理过程，使本发明具有较好的污染物处理效率的特点，而且本发明的联合设计技术兼顾了多种污染物(如N、P、COD等)的处理过程，同时考虑污染负荷变化对系统的影响，因此本技术具有较强的适用性和持续性。
(2)本发明在好氧过程中采用的高级接触氧化技术，利用微生物固定化载体进行好氧微生物的培养和固定，并利用海绵铁提高污水的接触氧化效率，有利于农村污水得到高效的净化。
(3)本发明在农村污水处理阶段充分考虑除磷的必要性，通过高效的磷吸附填料(给水污泥)进行农村污水的磷吸附去除，有效的保证农村污水通过处理后水质达标，减少农村水环境富营养化的可能性。
(4)本发明具有处理效果好，投资少、运行成本低、施工维护方便等优点，是适合农村分散式污水处理的技术之一。
附图说明
图1是本发明农村生活污水组合式生态处理系统的结构示意图；其中，1.污水收集管网；2.调节池；3.高级生物接触氧化池；3-1.第一反应区；3-2.第二反应区；4.高效生物滤池；5.人工湿地；6.水泵；7.曝气装置；8.第一布水装置；9.第二布水装置。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种农村生活污水组合式生态处理系统，包括依次连接的污水收集管网1、调节池2(既可以作为化粪池进行厌氧反应，也可以调节水量进行均匀布水)、高级生物接触氧化池3(第一级处理装置)、高效生物滤池4(第二级处理装置)和人工湿地5(第三级处理装置)；
其中，所述的高级生物接触氧化池包括第一反应区3-1和第二反应区3-2，第一反应区3-1与第二反应区3-2采用跌水形式连接；第一反应区3-1和污水收集管网1连接；第二反应区3-2和高效生物滤池4连接；第一反应区3-1底部的污水优选通过水泵6提升至上部，然后通过跌水的形式流入第二反应区3-2；
所述的第一反应区3-1分为两层，下层装填固定化填料，上层装填海绵铁填料，所述的海绵铁填料和固定化填料的体积比为1:5；所述的第一反应区的装填高度优选为0.8m；
所述的第二反应区3-2分为两层，下层装填固定化填料，上层装填海绵铁填料，所述的海绵铁填料和固定化填料的体积比为1:5；所述的第一反应区的装填高度优选为0.8m；
所述的微生物固定化填料优选为海绵；
所述的第一反应区3-1和第二反应区3-2内接种好氧微生物；
所述的高级生物接触氧化池3内优选设有通风孔和曝气装置7，通风孔采用自然通风；
所述的高级生物接触氧化池3的大小优选为2m×2m×1m；
所述的高效生物滤池4分为两层，下层装填基于给水污泥的球状填料，上层种植水生植物；所述的基于给水污泥的球状填料优选通过如下方法制备得到：将给水污泥制备成直径为1～1.5cm的泥球状，放于空心的球状塑料网格中得到；所述的水生植物优选为芦苇或美人蕉；
所述的高效生物滤池4大小优选为2m×2.5m×0.8m，下层高度优选为0.6m，上层优选覆土0.1m栽种水生植物；
所述的人工湿地5分为两层，下层装填碎石，上层栽种水生植物；所述的碎石直径优选为1～2cm；
所述的人工湿地5大小优选为4m×5m×1m，下层高度优选为0.8m，上层优选覆土0.1m种植根系发达、生长快速、去污能力较强的水生植物；所述的水生植物优选为美人蕉或香根草；
所述的高级生物接触氧化池3、高效生物滤池4和人工湿地5均设有进水管和集水管；
所述的高效生物滤池4内优选设有第一布水装置8；所述的人工湿地5内优选设有第二布水装置9；上述布水装置用于将水体均匀分配到不同级别处理装置的填料层中；其中，高效生物滤池4和人工湿地5的布水装置位于高效生物滤池4和人工湿地5的底部，布水方式为：下层布水，上层出水；
污水通过进水管进入每级处理装置，由布水装置均匀分配到处理装置的填料层中，然后污水经集水管收集后，排放至下一级处理装置，最后人工湿地5出水排入河道；整个系统中的水力停留时间随处理水流量及水质不同而不同；
所述的污水收集管网1优选由DN150(主管)和DN100(支管)构成；
所述的调节池2大小优选为2.5m×1.2m×2.1m；
所述的污水收集管网1、调节池2、高级生物接触氧化池3、高效生物滤池4和人工湿地5尺寸可随处理水量的不同进行适当调整；高级生物接触氧化池3、高效生物滤池4和人工湿地5可沿着农村实际地形依次构建；不同处理装置之间优选用隔墙分隔；
运用上述农村生活污水组合式生态处理系统处理污水的方法，包含如下步骤：
(1)收集污水进入调节池2，对污水进行预处理；
(2)进过预处理的污水依序进入高级生物接触氧化池3第一反应区3-1和第二反应区3-2，对污水进行高级接触氧化处理，去除污水中的有机污染物；
(3)经过氧化处理后的污水进入高效生物滤池4，对污水进行吸附处理；
(4)吸附处理后的污水进入人工湿地5进行深度处理；
(5)经过处理后的水体可直接排入河道。
实施例2农村生活污水污染物去除效果
根据实施例1构建农村生活污水组合式生态处理系统，该系统位于江苏省宜兴市周铁镇汾水村，系统运行一年后，在每个月末分别采集进水水样和出水水样，连续采样10个月。其中进水水样的指标平均分别为COD170mg/L、TN21.7mg/L、TP2.2mg/L、NH3-N9.6mg/L、SS68mg/L，出水指标平均分别为COD28.5mg/L、TN4.8mg/L、TP0.16mg/L、NH3-N1.8mg/L、SS3.6mg/L，该系统对降雨面源污染物的去除率分别达到COD82％、TN65％、TP93％、NH3-N80％、SS94％，该系统可有效的减少农村生活污染进入周边的河道水体。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：包括依次连接的污水收集管网、调节池、高级生物接触氧化池、高效生物滤池和人工湿地；
其中，所述的高级生物接触氧化池包括第一反应区和第二反应区，第一反应区和第二反应区采用跌水形式连接；第一反应区和污水收集管网连接；第二反应区和高效生物滤池连接。
2.根据权利要求1所述的农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：
所述的第一反应区分为两层，下层装填固定化填料，上层装填海绵铁填料，所述的海绵铁填料和固定化填料的体积比为1:5。
3.根据权利要求1所述的农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：
所述的第二反应区分为两层，下层装填固定化填料，上层装填海绵铁填料，所述的海绵铁填料和固定化填料的体积比为1:5。
4.根据权利要求1所述的农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：
所述的高级生物接触氧化池内设有通风孔和曝气装置。
5.根据权利要求1所述的农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：
所述的高效生物滤池分为两层，下层装填基于给水污泥的球状填料，上层种植水生植物。
6.根据权利要求1所述的农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：
所述的人工湿地分为两层，下层装填碎石，上层栽种水生植物。
7.根据权利要求1所述的农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：
所述的高效生物滤池内设有第一布水装置。
8.根据权利要求1所述的农村生活污水组合式生态处理系统，其特征在于：
所述的人工湿地内设有第二布水装置。
9.运用权利要求1～8任一项所述的农村生活污水组合式生态处理系统处理污水的方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)收集污水进入调节池，对污水进行预处理；
(2)经过预处理的污水依序进入高级生物接触氧化池第一反应区和第二反应区，对污水进行高级接触氧化处理，去除污水中的有机污染物；
(3)经过氧化处理后的污水进入高效生物滤池，对污水进行吸附处理；
(4)吸附处理后的污水进入人工湿地进行深度处理。
10.权利要求1～8任一项所述的农村生活污水组合式生态处理系统在废水处理领域中的应用。
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