CN105601043B - 一种村镇生活污水生态化微动力处理系统 - Google Patents

一种村镇生活污水生态化微动力处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种村镇生活污水生态化微动力处理系统，包括一级湿地、二级湿地和三级湿地，一级湿地、二级湿地和三级湿地的中部设置为工作过道，工作过道下设置有格栅、沉淀池、厌氧池、反滤层池和蓄水池，格栅的入口设置有污水入口，格栅的排水口于沉淀池连接，沉淀池的排水口于厌氧池连接，沉淀池与厌氧池的排泥口与污泥池连接，厌氧池内设置有厌氧池水泵，厌氧池水泵与反滤层池连接，蓄水池内设置有蓄水池水泵，蓄水池水泵与蓄水池水泵接头连接。与现有技术相比，本发明地下生化前处理工艺布置在地下，占地面积小，外表美观；有助于农村绿化，在实现水体净化的同时，达到美化景观、带来经济效益的目的，具有推广应用的价值。

Description

一种村镇生活污水生态化微动力处理系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统，尤其涉及一种村镇生活污水生态化微动力处理系统。
背景技术
积极开展农村聚居区的生活污水处理设施及其配套污水收集管网建设，可以有效地控制农村水环境污染问题，切实做到对环境资源的保护，实现社会、经济、环境和谐发展。
村镇生活污水污染类型以有机耗氧污染和氮磷污染为主，可生化降解性好，N、P含量高，但排放分散；在村镇修建类似于城镇的污水处理厂或者将农村生活污水通过管道运送至城镇，所需费用较高，传统污水处理工艺因建设费用高、运行费用高、能耗高、对氮、磷去除效果差，很难适应农村生活污水处理的需要。因此，急需小型化、建设成本小、运行费用低、管理维护方便、处理效果及生态景观效果好的处理系统。
现有的村镇生活污水处理系统或装置，大多采用单种技术处理，如人工湿地、藻类塘、土壤渗滤系统等，其缺点为：单一使用某种技术处理效果不佳，综合使用占地面积大，很多处理过程没有经过地下水反滤层的同化。如专利编号为CN2286176Y的专利，处理100m3水，需要土地面积1000m2。
有些装置无曝气装置，容易造成堵塞，且不便清理，如专利200910051854.1“一种农村生活污水处理装置及处理方法”采用轻质滤料与活性污泥结合处理农村生活污水，未设置曝气设施。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种村镇生活污水生态化微动力处理系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括一级湿地、二级湿地和三级湿地，所述一级湿地高于所述二级湿地，所述二级湿地高于所述三级湿地，所述一级湿地、所述二级湿地和所述三级湿地的中部设置为工作过道，所述工作过道下设置有格栅池、沉淀池、厌氧池、反滤层池和蓄水池，所述三级湿地设置有排水管，所述一级湿地设置有蓄水池水泵接头，所述格栅池的入口设置有污水入口，所述格栅池的排水口于所述沉淀池连接，所述沉淀池的排水口于所述厌氧池连接，所述沉淀池与所述厌氧池的排泥口与污泥池连接，所述厌氧池内设置有厌氧池水泵，所述厌氧池水泵与所述反滤层池连接，所述蓄水池内设置有蓄水池水泵，所述蓄水池水泵与所述蓄水池水泵接头连接。
进一步，所述格栅池内设置有栅条，所述栅条倾斜安装；所述沉淀池内设置有进水挡流板，所述进水挡流板的下方为污泥斗。
具体地，所述反滤层池内由下至上设置有第一砾石层、第一粗灰岩颗粒层、第一细灰岩颗粒层、粗砂层、第二细灰岩颗粒层、第二粗灰岩颗粒层和第二砾石层，所述第二砾石层的上方设置有布水管，所述布水管与厌氧池水泵连接，所述第一细灰岩颗粒层内设置有曝气管，所述曝气管与鼓风机连接，所述第一粗灰岩颗粒层内设置有反冲洗管，所述反冲洗管与冲洗水接口连接。
进一步，还设置有设备房，所述设备房内设置污泥泵、鼓风机和控制器接口；所述一级湿地和所述二级湿地由下至上为湿地砾石层、湿地粗灰岩颗粒层、湿地细灰岩颗粒层、湿地粗砂层和湿地土壤，所述三级湿地为湿地砾石层；还设置有网孔种植模块，所述网孔种植模块内种植植物后置于所述一级湿地、所述二级湿地和所述三级湿地中。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种村镇生活污水生态化微动力处理系统，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.地下生化前处理工艺布置在地下，占地面积小，外表美观；如处理规模为40m3/d，地表占地面积为地下生化前处理系统占地面积仅为20m2左右，但实际地表除了布置一下检修口其它区域不影响通行，配套的设备房占地面积为7.5m2，人工湿地系统占地面积约120m2，但若人工湿地与周边景观建设结合形成生态公园，其不会占用专门的场地。
2.人工湿地系统布置在地上，但不拘泥于规则图形，可以和周围景观建设紧密结合，有助于农村绿化，在实现水体净化的同时，达到美化景观、带来经济效益的目的；
3.本技术综合利用了物理作用、微生物作用及湿地生态措施处理生活污水，具有水处理效果好、建设投资低、能耗小、运行费用低和管理维护方便等优点；
4.本技术较现有技术增加了反滤层系统，处理过的污水经过反滤层系统的同化作用，可有效杀灭细菌、病毒等微生物。由于反滤层的特殊填料和曝气工艺，再结合地表的人工湿地，大大增强了脱氮除磷功能。
5.结构合理紧凑，埋于地下有利保温，在寒冷的冬季仍可正常运行，无污染，无噪声，无异味，减少二次污染；
6.可利用计时装置定时运行，自动化程度高；能耗低，仅水泵、鼓风机、污泥泵需要供电。
附图说明
图1是本发明的人工湿地平面布置示意图；
图2是本发明的俯视内部结构示意图；
图3是本发明图2中的A-A剖面图；
图4是本发明的沉淀池剖面图；
图5是本发明的沉淀池俯视图；
图6是本发明的厌氧池剖面图；
图7是本发明的厌氧池俯视图；
图8是本发明图2中B-B剖面图；
图9是本发明的蓄水池结构图；
图10是本发明的格栅池剖面图；
图11是本发明的格栅池俯视图；
图12是本发明的剖面结构布置图1；
图13是本发明的剖面结构布置图2；
图14是本发明的网孔种植模块结构示意图。
图中：1-一级湿地、2-二级湿地、3-三级湿地、4-工作过道、5-蓄水池水泵接头、6-排水管、7-污水入口、8-格栅池、9-沉淀池、10-厌氧池、11-反滤层池、12-蓄水池、13-设备房、14-污泥池、15-厌氧池水泵、16-蓄水池水泵、17-冲洗水接口、18-鼓风机、19-污泥泵、20-控制器接口、21-反滤层池排气口、22-厌氧池排气口、23-沉淀池排气口、24-进水挡流板、25-污泥斗、26-布水管、27-曝气管、28-反冲洗管、29-第一砾石层、30-第一粗灰岩颗粒层、31-第一细灰岩颗粒层、32-粗砂层、33-第二细灰岩颗粒层、34-第二粗灰岩颗粒层、35-第二砾石层、36-栅条、37-湿地砾石层、38-湿地粗灰岩颗粒层、39-湿地细灰岩颗粒层、40-湿地粗砂层、41-湿地土壤、42-网孔种植模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1至图7所示：本发明包括一级湿地1、二级湿地2和三级湿地3，所述一级湿地1高于所述二级湿地2，所述二级湿地2高于所述三级湿地3，所述一级湿地1、所述二级湿地2和所述三级湿地3的中部设置为工作过道4，所述工作过道4下设置有格栅池8、沉淀池9、厌氧池10、反滤层池11和蓄水池12，所述三级湿地3设置有排水管6，所述一级湿地1设置有蓄水池水泵接头5，所述格栅池8的入口设置有污水入口7，所述格栅池8的排水口于所述沉淀池9连接，所述沉淀池9的排水口于所述厌氧池10连接，所述沉淀池9与所述厌氧池10的排泥口与污泥池14连接，所述厌氧池10内设置有厌氧池水泵15，所述厌氧池水泵15与所述反滤层池11连接，所述蓄水池12内设置有蓄水池水泵16，所述蓄水池水泵16与所述蓄水池水泵接头5连接。沉淀池9的处理对象是悬浮物质(SS)，同时可以去除部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5的负荷。污水通过管道从格栅池进入沉淀池9，水流在挡流板的作用下，污水中的悬浮颗粒物质在自然重力作用下沉淀，在静水压力下排入污泥管而被去除，上层清水则通过沉淀池出水端上方的管道进入厌氧池。沉淀池上方设置有气孔以保证正常的自然溢流，同时该气孔还可以起到观察池内部情况、投放药剂的功能。厌氧池利用厌氧菌的功能，使有机物发生水解、酸化和甲烷化,去除废水中的有机物,并提高污水的可生化性,有利于后续的好氧处理。同时，厌氧环境还可促进反硝化作用，提高对氮的脱除。污水通过管道从沉淀池进入厌氧池，污水中残余悬浮物质及微生物细菌等代谢产物继续在自然重力作用下沉淀。厌氧池顶部设置有单向排气孔，以便营造厌氧环境而提高反硝化菌的活性，同时反硝化作用和少量微生物呼吸活动产生的气体也可顺利排放。污水此时仍有较高的有机物浓度，可为反硝化作用提供碳源，保障脱氮效果。经充分反应处理后，池体内中上层清水通过水泵抽提，经布水管进入反滤层池。反滤层主要是由各种碎石、粗砂、粉煤灰等填料构成的生物处理构筑物，污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。
如图10和图11所示：所述格栅池8内设置有栅条36，所述栅条36倾斜安装；所述沉淀池内设置有进水挡流板，所述进水挡流板的下方为污泥斗。格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水处理系统进水口前端，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。
如图8所示：所述反滤层池内由下至上设置有第一砾石层(该层填料主要功能为集水与出水，污水自上而下经过多层过滤处理后，通过反滤层池底部过水通道进入蓄水池，由潜水泵抽提至地面人工湿地进行处理。该层砾石填料粒径较大，可起到一定承托的作用。该层还布置有反冲洗管，在系统出现堵塞现象时，可进行反冲洗使过滤层再生)、第一粗灰岩颗粒层、第一细灰岩颗粒层、粗砂层(粗砂，以河砂为主，主要成份以二氧化硅为主，粒径0.5～2mm，填料厚度30cm。第二、第三、第四层填料主要功能为脱氮除磷，同时兼具过滤的功能)、第二细灰岩颗粒层、第二粗灰岩颗粒层和第二砾石层，所述第二砾石层的上方设置有布水管，所述布水管与厌氧池水泵连接，所述第一细灰岩颗粒层内设置有曝气管，所述曝气管与鼓风机连接，所述第一粗灰岩颗粒层内设置有反冲洗管，所述反冲洗管与冲洗水接口连接。
曝气管布置于第三层填料，拟在宽度方向上均匀布置三根曝气管。曝气管的作用是贯入空气，为微生物营造好氧环境。按照去除1kg BOD5大概需要1.5kg O2的量计算，污水设计进水BOD5浓度为150mg/L，沉淀池、厌氧池的去除率分别按20％、60％计算，则进入反滤层池阶段，污水中剩余BOD5浓度为48mg/L，而反滤层吃去除率按50％进行估算，则需要去除24mg/L的量。
根据系统最大设计流量计算，BOD5去除量为0.04kg/h，需氧量为0.06kg/h每千克空气中O2的含量为0.233kg，即曝气量为0.26kg/h；空气密度为1.239kg/m3，则曝气量为0.21m3/h，微孔曝气的氧利用率按40％计算，则系统实际曝气量应控制在0.5m3/h左右，曝气量较小，可考虑采用间歇曝气的方法。
布水管布置于第七层填料表面，拟采用“H”型方式，主管直接联通至反滤池层中心，并在两侧长度方向上平行布置两条支管，在支管上均匀开孔，以便充分利用水泵提供的水压均匀布水。布水管的作用是在平面空间均匀布水，避免填料的浪费。管径尺寸为DN25mm。
反冲洗管布置于第一层填料，拟在宽度方向上均匀布置二根反冲洗管。反冲洗管的作用是在系统需要进行再生修复或清洗时，在反滤池层底部灌入清水对系统内部进行清洗，清洗水通过上行漫流的方式从预布置在布水管上方的通道进入厌氧池，从而达到清洗的目的。管径尺寸为DN25mm。蓄水池主要功能是储水，以便于潜水泵的正常使用。同时也为潜水泵提供安置空间。潜水泵采用污水泵，具体型号根据需要确定。
如图3、图12至图14所示：还设置有设备房，所述设备房内设置污泥泵、鼓风机和控制器接口；所述一级湿地和所述二级湿地由下至上为湿地砾石层、湿地粗灰岩颗粒层、湿地细灰岩颗粒层、湿地粗砂层和湿地土壤，所述三级湿地为湿地砾石层；还设置有网孔种植模块，所述网孔种植模块内种植植物后置于所述一级湿地、所述二级湿地和所述三级湿地中。人工湿地可以利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的有效净化。同时，人工湿地还兼具生态景观功能，可以配合当地区域环境情况打造湿地景观。
人工湿地平面布置拟采用多组相对独立的湿地系统并联的方式。由于地下生化前处理设施定期维护检修的需要，地面需预留工作过道。因此，地面人工湿地系统拟布置于预留工作过道的两侧，每侧共有四组并联的湿地系统。每组湿地系统均包括一级、二级、三级三个串联的处理单元，其中各组系统一、二级处理单元相互独立，而三级处理单元则是连通的。整个人工湿地系统共8组，包括8个一级处理单元、8个二级处理单元、2个三级处理单元。
本发明污水处理工艺流程说明如下:
①污水在通过化粪池或沼气池后首先流入格栅池。格栅池内设有人工格栅，可以拦截污水中的大块杂物，防止堵塞管道及后续处理设备。
②之后污水进入沉淀池。利用自然重力作用，沉淀去除污水中的悬浮物质(SS)，含氮物质在细菌、微生物作用下以氨化、硝化反应为主，为后续脱氮除磷做准备。
③然后污水进入厌氧池。利用反硝化菌作用在厌氧条件下进行反硝化反应，以达到脱氮的目的，并去除部分COD和BOD。
④然后污水通过水泵抽提进入反滤层池。反滤层池是由多种不同粒径大小、不同物质种类的填料组成，填料粒径由上至下逐渐增大。填料中布设曝气穿孔管，在适当条件下对污水进行充氧和搅拌，配合填料进行除磷。污水通过上层布水管由上而下通过反滤池层，对污水进行充分过滤，去除细菌、微生物残留物等杂质，过滤后，污水进入蓄水池。
⑤利用水泵，将蓄水池中的污水抽提至人工湿地一级处理单元，并依次流经二级、三级处理单元，进一步去除污水中残存的COD、BOD、SS、NH3-N、TN、TP等污染物，最后达标排放。
各处理设备运行阶段产生的沉渣、污泥等废弃物将定期进行清理。各人工湿地处理单元均额外设有排水管连接至沉淀池，以便系统进行冲洗时，接纳冲洗废水。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种村镇生活污水生态化微动力处理系统，其特征在于：包括一级湿地、二级湿地和三级湿地，所述一级湿地高于所述二级湿地，所述二级湿地高于所述三级湿地，所述一级湿地、所述二级湿地和所述三级湿地的中部设置为工作过道，所述工作过道下设置有格栅池、沉淀池、厌氧池、反滤层池和蓄水池，所述三级湿地设置有排水管，所述一级湿地设置有蓄水池水泵接头，所述格栅池的入口设置有污水入口，所述格栅池的排水口与所述沉淀池连接，所述沉淀池的排水口与所述厌氧池连接，所述沉淀池与所述厌氧池的排泥口与污泥池连接，所述厌氧池内设置有厌氧池水泵，所述厌氧池水泵与所述反滤层池连接，所述蓄水池内设置有蓄水池水泵，所述蓄水池水泵与所述蓄水池水泵接头连接；
所述格栅池内设置有栅条，所述栅条倾斜安装；
所述沉淀池内设置有进水挡流板，所述进水挡流板的下方为污泥斗；
所述反滤层池内由下至上设置有第一砾石层、第一粗灰岩颗粒层、第一细灰岩颗粒层、粗砂层、第二细灰岩颗粒层、第二粗灰岩颗粒层和第二砾石层，所述第二砾石层的上方设置有布水管，所述布水管与厌氧池水泵连接，所述第一细灰岩颗粒层内设置有曝气管，所述曝气管与鼓风机连接，所述第一粗灰岩颗粒层内设置有反冲洗管，所述反冲洗管与冲洗水接口连接；
所述一级湿地和所述二级湿地由下至上为湿地砾石层、湿地粗灰岩颗粒层、湿地细灰岩颗粒层、湿地粗砂层和湿地土壤，所述三级湿地为湿地砾石层；
污水处理工艺流程如下:
①污水在通过化粪池或沼气池后首先流入格栅池，格栅池内设有人工格栅，拦截污水中的大块杂物，防止堵塞管道及后续处理设备；
②之后污水进入沉淀池，利用自然重力作用，沉淀去除污水中的悬浮物质(SS)；
③然后污水进入厌氧池，利用反硝化菌作用在厌氧条件下进行反硝化反应，以达到脱氮的目的，并去除部分COD和BOD；
④然后污水通过厌氧池水泵抽提进入反滤层池，反滤层池内填料粒径由上至下逐渐增大，所述曝气管为曝气穿孔管，在适当条件下对污水进行充氧和搅拌，配合填料进行除磷，污水通过所述布水管由上而下通过反滤层池，对污水进行充分过滤，过滤后，污水进入蓄水池；
⑤利用蓄水池水泵，将蓄水池中的污水抽提至一级湿地，并依次流经二级湿地、三级湿地，进一步去除污水中残存的COD、BOD、SS、NH3-N、TN、TP污染物，最后达标排放。
2.根据权利要求1所述的村镇生活污水生态化微动力处理系统，其特征在于：还设置有设备房，所述设备房内设置污泥泵、鼓风机和控制器接口。
3.根据权利要求1所述的村镇生活污水生态化微动力处理系统，其特征在于：还设置有网孔种植模块，所述网孔种植模块内种植植物后置于所述一级湿地、所述二级湿地和所述三级湿地中。
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