CN107364973B - 一种污水处理系统及其应用和污水处理方法 - Google Patents

一种污水处理系统及其应用和污水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污水处理系统及其应用和污水处理方法,涉及污水处理技术领域。本发明提供的污水处理系统的生物滤墙的墙体的纵截面呈阶梯状,通过阶梯状的墙体设计,种植袋安装于墙体的竖直的侧壁上,使植物在水平方向上具有一定的间隔。这样的设计结构可以为每一部分位于竖直侧壁上的植物提供向上的生长空间,避免上层植物对下层植物的影响,确保植物墙上各层的植物都能够正常生长,提高净化效果。

Description

一种污水处理系统及其应用和污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体而言,涉及一种污水处理系统及其应用和污水处理方法。
背景技术
人类生产、经营和生活产生的污水,景观河道、景观水池等因水的流动性差、水源补充不足造成富营养化水质恶化,这些水因受到污染都需要进行净化处理。
目前,最常用的污水净化技术方案,一般是利用生物膜处理污水的生物过滤技术,该技术方案具有处理效果好,水质净化程度高的特点。单一适用生物膜技术,忽视了植物对污水的吸收净化功能,以及植物对环境的美化的景观效应和对空气的净化作用。因此,出现了同时利用生物膜技术和植物对污水进行净化处理的技术,但是,目前,这类的污水处理设备还存在诸多问题,例如存在易堵塞,净化效果不够理想、植物生长受阻等情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理系统,该污水处理系统的植物墙上的各层植物生长不受干扰,能够正常生长,提高净化效果。
本发明的另一目的在于提供上述污水处理系统的应用。
本发明的另一目的在于提供一种污水处理方法,该方法采用上述的污水处理系统进行污水处理。
本发明是这样实现的:
一种污水处理系统,其包括生物滤池、多个位于生物滤池上面的用于处理污水的生物滤墙、设置于生物滤墙侧壁的植物墙以及用于将污水分配至生物滤墙和植物墙的布水装置;
生物滤墙包括具有网孔结构的墙体和第一滤床,墙体内部具有与网孔连通的空腔,滤床设置于空腔中;墙体的外侧壁设置有多个种植袋构成的植物墙,种植袋内填充有用于固定植物根系的基质,种植袋的侧壁上开设有透气渗水孔;
墙体的纵截面呈阶梯状,种植袋安装于墙体的竖直方向的侧壁上。
进一步,在本发明较佳的实施例中,布水装置包括用于将沉淀池内的污水分配至植物墙的第一布水组件和用于将生物滤池内的污水分布至生物滤墙的第二布水组件。
进一步,在本发明较佳的实施例中,第一布水组件包括:多个出水管、第一配水管路以及位于沉淀池内的用于将污水提升至第一配水管路的第一提升泵,多个出水管均与第一配水管路连通,多个出水管一一对应地伸入至种植袋内,第一提升泵具有第一污水进口,每个出水管上具有第一污水出口;
第二布水组件包括:多个喷嘴、第二配水管路以及位于生物滤池内的用于将生物滤池的污水提升至第二配水管路的第二提升泵,多个喷嘴均与第二配水管路连通,多个喷嘴位于生物滤墙的顶部,第二提升泵具有第二污水进口,每个喷嘴上具有第二污水出口。
将第二提升泵设置在生物滤池内可以使污水在生物滤墙及生物滤池之间往复循环,提高净化效果。
进一步,在本发明较佳的实施例中,生物滤池内设置有第二滤床,生物滤墙的底部两端支撑在生物滤池壁上,生物滤墙的底部与第二滤床具有空间。
进一步,在本发明较佳的实施例中,第二滤床与生物滤池底部之间设置有用于缓存经第二滤床过滤处理后的水的排水渠,排水渠内设置有用于将水排到生物滤池外的自动虹吸排水管,第二提升泵位于排水渠内。
进一步,在本发明较佳的实施例中,第一滤床和第二滤床均由具有表面积大、孔隙率高、表面粗糙、化学及生物学的稳定性强以及机械强度高特性的滤料组成。
进一步,在本发明较佳的实施例中,污水处理系统位于生物滤池前端的沉淀池和位于生物滤池后端的积水池,自动虹吸排水管的出水口位于积水池和沉淀池内。
进一步,在本发明较佳的实施例中,种植袋内种植有植物,植物选自木本科植物和草本科植物中任意一种或几种;
其中,木本科植物选自银杏、茶花、迎春花、长春花、连翘、茉莉花、栀子花、米兰、海棠、金橘、倒挂金钟、一品红、扶桑、腊梅、木槿、绣球、丁香、玫瑰、蔷薇、映山红和牡丹中的一种或几种;
草本科植物选自铜钱草、菊花、水葫芦、芦荟、吊兰、太阳花、山药、君子兰、金鱼草、鸡冠花、菱草、向日葵、紫罗兰、虞美人、矮牵牛、一串红、萱草、风信子、百合、水仙、猪笼草以及天竺葵中的一种或几种。
上述的污水处理系统在家庭污水处理、河道污水处理、城市景观建设或者森林城市生活污水处理及植物供水中的应用。
一种污水处理方法,其采用上述的污水处理系统进行污水处理。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的污水处理系统通过阶梯状的墙体设计,种植袋安装于墙体的竖直侧壁上,使上下层植物之间在水平方向上具有一定的间距。这样的设计结构可以为每一部分位于竖直侧壁上的植物提供向上的生长空间,避免上层植物对下层植物的影响,确保植物墙上各层的植物都能够正常生长,提高净化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的污水处理系统的第一视角的结构示意图;
图2为本发明实施例1提供的污水处理系统的内部结构示意图;
图3为本发明实施例1提供的污水处理系统的第二视角的结构示意图;
图4为本发明实施例1提供的污水处理系统第三视角的结构示意图;
图5为本发明实施例1提供的污水处理系统的污水流动方向示意图。
图标:100-污水处理系统;110-生物滤池;111-第二滤床;111a-有氧微生物群层;111b-兼氧微生物群层;111c-厌氧微生物群层;111d-排水渠;120-生物滤墙;121-墙体;122-第一滤床;122a-工作层;122b-承托层;122c-排水层;130-植物墙;132-种植袋;141-第一布水组件;141a-出水管;141b-第一配水管路;141c-第一提升泵;142-第二布水组件;142a-喷嘴;142b-第二配水管路;142c-第二提升泵;143-排水板;150-自动虹吸排水管;160-沉淀池;170-积水池。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1-图5,本实施例提供的污水处理系统100,其包括生物滤池110、三个位于生物滤池110上的用于处理污水的生物滤墙120、设置于生物滤墙120的侧壁的植物墙130以及用于将污水分配至生物滤墙120和植物墙130的布水装置。
生物滤墙120包括具有网孔结构的墙体121和第一滤床122,墙体121内部具有与网孔连通的空腔,第一滤床122设置于空腔中(如图1和图2所示)。墙体121的外侧壁设置有由多个种植袋132构成的植物墙130,种植袋132内填充有用于固定植物根系的基质,并种植有植物。
第一滤床122从下往上分为承托层122b、工作层122a以及排水层122c。承托层122b采用粒径为70-100mm的滤料填充,工作层122a采用粒径为25-40mm的滤料填充。工作层122a的厚度与承托层122b的厚度比例为8-10:1。承托层122b所用的滤料与工作层122a所用的滤料的粒径尺寸不相同。
优选地,在本实施例中,承托层122b采用粒径为60mm的滤料填充,工作层122a采用粒径为25mm的滤料填充。形式上密下疏的结构特点,有利于污水滤过及生物膜的形成,提高净化效果。
当然,在其他的实施例中,承托层122b所采用的滤料粒径也可以是60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm以及95mm等尺寸,只要在60-100mm的范围内均可。
当然,在其他的实施例中,工作层122a所采用的滤料粒径也可以是25mm、30mm、35mm、40mm等尺寸,只要在25-40mm的范围内均可。
在本实施例中,工作层122a的厚度与承托层122b的厚度比例为9:1。当然,在其他的实施例中,工作层122a的厚度与承托层122b的厚度比例可以是8:1,或者是10:1,只要工作层122a的厚度与承托层122b的厚度比例(8-10):1的范围内即可。
排水层122c为混凝土板式结构,排水层122c上设有排水孔,排水孔隙的总面积不低于滤池总表面积的20%,其主要作用是支撑其上方的滤料,经生物滤墙120过滤处理后的污水均匀垂直落入生物滤池110中,并保证良好通风效果。
在本实施例中,生物滤墙120的数量配置为三个。在其他的实施例中,生物滤墙120的数量也可以是两个、四个、五个、六个等多个。生物滤墙120的具体数量可以根据实际情况配置。
另外,用于填充承托层122b和工作层122a的滤料材质均采用强度高、耐腐蚀、质轻、颗粒均匀、比表面积大、孔隙率高的材料。例如采用碎石、卵石、炉渣和焦炭等实心粒状无机滤料中的一种或多种进行填充。或者采用由聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等材料制成的呈波形板状、多孔筛状或蜂窝状的人工有机滤料中的一种或多种进行填充。其中,在本实施例的其他实施例中可采用多孔筛状或蜂窝状等人工有机滤料,其表面积可达100~200m2/m3,孔隙率高达80%~95%。
由于,滤料的空隙可截留大量的微生物,其中,位于上方的工作层122a和位于下方的承托层122b可截留了大量的好氧微生物。因此,本实施例所采用的填充滤料能够增大污水与在滤料表面上所形成的以生物膜形态生长的微生物群体的接触面积,提高污水的净化效果。污水通过第一滤床122的滤料时,其中的有机物可被截留、吸附及分解转化为H2O、CO2等。
另外,在实施例中,墙体121是采用不锈钢钢管焊接而成的带有网孔的框架结构件,第一滤床122位于框架结构件的内部,框架结构件的各竖直立面均焊接或铆接不锈钢钢网(在使用多孔筛状、蜂窝状的过滤绳、塑料、玻璃钢等作为生物滤料时,则无须安装不锈钢钢网)。当然,在其他的实施例中,墙体121也可以采用混凝土或塑料浇注而成。
种植袋132上也开设有多个透气渗水孔,不仅利于种植袋132内污水透出,以渗透到生物滤墙120内部,还有利于污水通过种植袋132上的透气渗水孔流入下层种植袋132。种植袋132内的基质采用滤水性好的珍珠砂、锯末等填料以固定植物的根系,同时吸附污水中的难溶有机物及无机物。基质可为植物生长提供养料或起到固定植物根系作用,可部分实现格栅池的拦截作用以及沉淀池160的固液分离功能。种植袋132可通过挂钩直接挂在墙体121上。
另外,在实施例中,墙体121的纵截面呈阶梯状,种植袋132安装于墙体121的竖直方向的侧壁上(如图2和图3所示)。植物的生长需要竖直方向上的独立空间,现有植物墙130是立体的垂直的。这样植物相互之间抢夺向上的有限的生长空间,导致部分植物例如下层植物生长不好,也影响污水处理效果。
本发明通过阶梯状的墙体121设计,使植物在水平方向上具有一定的间距。这样可以为每一部分位于竖直侧壁上的植物提供向上的生长空间,避免上层植物对下层植物的影响,确保植物墙130上各层的植物都能够正常生长,提高净化效果。
另外,布水装置的作用主要是将污水均匀分配到生物滤墙120内的第一滤床122表面及种植袋132内,其设计具有适应水量变化、不易堵塞和易于清通等特点。
在本实施例中,布水装置包括用于将污水分配至植物墙130的第一布水组件141和用于将污水分布至生物滤墙120的第二布水组件142。
其中,第一布水组件141包括:多个出水管141a、第一配水管路141b以及位于沉淀池160内的用于将污水提升至第一配水管路141b的第一提升泵141c。多个出水管141a均与第一配水管路141b连通,多个出水管141a一一对应地伸入至种植袋132内,第一提升泵141c具有第一污水进口,每个出水管141a上具有第一污水出口。其中,各个侧壁上的第一配水管路141b相互连通,由第一提升泵141c统一供水;第一配水管路141b布置在生物滤墙120的墙体121表面。当然,第一配水管路141b也可布置生物滤墙120的墙体121内部。
植物墙130中的植物在生长过程中,对水量的需求量是不同,因此第一布水组件141的布水采取间歇式布水方式,使水分既能满足植物根系需要,又不处于浸泡的超量状况导致植物烂根。
通过第一布水组件141的设计可以让污水通过出水管141a直接进入到种植袋132中,植物根部有充分的水和营养,而植物的茎及叶不会被水浸泡,多余的污水通过种植袋132上的透气渗水孔从种植袋132向内和向下流入到生物滤墙120内。克服了现有的污水从上层种植袋132流入到下层种植袋132,污水长期冲刷植物的叶、茎和干,让植物可能从植株干开始腐烂和死亡等问题。
需要说明的是,植物墙130的布水可采用沉淀池160内污水与经过处理的回流水混合的水,其作用除可以截留污水中的难溶物外,还有:均匀与稳定进水水质;改善进水PH值浓度;减少对植物损害;增大水力负荷;抑制池蝇的滋生;减轻臭味的散发。
第二布水组件142包括:多个喷嘴142a、第二配水管路142b以及位于生物滤池110内用于将污水提升至第二配水管路142b的第二提升泵142c,多个喷嘴142a均与第二配水管路142b连通,多个喷嘴142a位于生物滤墙120的顶部,第二提升泵142c(图2中靠右两个生物滤墙120配套的第二提升泵142c未示出,其连接结构与靠左的生物滤墙120相似)具有第二污水进口,每个喷嘴142a上具有第二污水出口。第二配水管路142b穿过第一滤床122中。优选地,第二配水管路142b的出水端超出第一滤床122表面0.7~0.8m(当然,该距离可根据实际情况调节)。在其他的实施例中,第二配水管路142b可设有一定的坡度以便放空。喷嘴142a安装在位于第二配水管路142b末端的布水管上,优选地,喷嘴142a距离第一滤床122表面0.15~0.2m(当然,该距离可根据实际情况调节),喷嘴142a口径一般为15~20mm(当然,该尺寸可根据实际情况选用)。当污水从喷嘴142a喷出(从下往上喷出),受到喷嘴142a上部设有的倒锥体的阻挡,使水流向四处分散,形成水花,均匀地喷洒在第一滤床122的工作层122a上,然后从上往下渗透。第二布水组件142布水方式也是采取间歇式。有机污染物被工作层122a和承托层122b上的生物膜完全吸收和降解完后,在内源呼吸作用下微生物的数量减少,避免了生物膜过快生长及脱落导致生物滤料堵塞。
生物滤墙120处理污水的功效是:均匀与稳定进水水质;增大水力负荷,及时冲刷过厚和老化的生物膜,加速生物膜的更新,抑制厌氧层发育,提高生物膜的活性,防止生物滤墙120的阻塞;抑制池蝇的滋生;减轻臭味的散发。
在本实施例中,植物墙130十分有利于植物生长,植物是在立体空间上种植,布水系统为水生植物提供充足水份;同时,污水进入种植袋132后,可以流过植物根系及固定根系的填料向下渗透出种植袋132或从种植袋132下面小孔流入下方种植袋132内以及阶梯平面的生物滤墙120内,能让陆生厌水植物根系吸引污水中充足营养,既吸收养分,又不积水,防止烂根;植物是分层种植,上下通风,空气流动充分,互不影响,利于植物光合作用。
垂直种植,与平面种植相比,提高单位占地面积的使用效率;水分的供给更合理,既满足植物生长所需要的水分,又不让过多的积水影响植物生长。垂直种植可为植物提供充足的光照,使植物光合作用更充分。和水平人工湿地相比,本实施例的植物墙130系统大幅度节约占地面积,能成倍提高土地利用率。并且,所栽种植物有广泛的可选择性。
例如植物可选自木本科植物和草本科植物中任意一种或几种;
其中,木本科植物选自银杏、茶花、迎春花、长春花、连翘、茉莉花、栀子花、米兰、海棠、金橘、倒挂金钟、一品红、扶桑、腊梅、木槿、绣球、丁香、玫瑰、蔷薇、映山红和牡丹中的一种或几种;
草本科植物选自铜钱草、菊花、水葫芦、芦荟、吊兰、太阳花、山药和、君子兰、金鱼草、鸡冠花、菱草、向日葵、紫罗兰、虞美人、矮牵牛、一串红、萱草、风信子、百合、水仙、猪笼草、天竺葵中的一种或几种。
当然,在其他的实施例中,植物还可以是所有种类的蔬菜。具体选用什么类别的植物或者是植物组合种植到种植袋132内可根据实际情况进行选择。
另外,植物生长需要氮磷钾等多种元素,这些元素都可以从污水中吸收,如K+、NH4 +、NO3 -、Ca2+等等;植物还能吸收某些可溶性有机物,如尿素、氨基酸、酰胺、核酸和磷酸甘油酸等。植物体内富含碳元素,因此,通过植物墙130的污水,其有机碳含量也高,这些污水落入到生物滤池110中,污水的碳的含量较高,因此无须另外向生物滤池110内投入碳源,解决由于一般情况下污水碳氮比较低,致使反硝化过程所需要的碳源有机物量不足,使得铵氮去除率不能达到理想高值的问题。
此外,为了防止风力对滤墙表面均匀布水的影响,植物墙130通常高出滤料表面0.5m;种植袋132采用抗腐蚀、透水性透气性好的无纺布、土工布或毛毯材质制成。
另外,生物滤池110的池体的平面形状与其上生物滤墙120相一致,可以为方形或圆形,生物滤池110的池壁一般采用砖砌或混凝土建造。
生物滤池110内也设置有第二滤床111。使得生物滤池110具有快渗特点。第二滤床111的底面具有排水板143,排水板143上设有用于供水通过的多个孔,排水板143底部与生物滤池110底表面之间留足够容量的空间作为排水渠111d,用于临时性的积蓄被净化处理的水,起到缓存作用。
在实际建设中,生物滤池110通常建设于地面下,生物滤墙120的底部两端也可以支撑在生物滤池110的侧壁上,第二滤床111的上表面与生物滤墙120(即排水层122c)上下之间有间隔空间,该空间用于空气向上进入生物滤墙120为第一滤床122提供氧气。也利于空气中氧气被从第一滤床122流下的污水吸收,为生物滤池110内的第二滤床111上部提供有氧呼吸的氧气;还利于人工清理生物滤池110表层的不溶污染物。
第二滤床111由滤料组成,滤料是生物滤池110的主体部分,所用的滤料应具有表面积大、孔隙率高、表面粗糙、化学及生物学的稳定性强、机械强度高等特点。
常用的滤料有碎石、卵石、焦炭和各种形式的兼滤料等,其中碎石、卵石滤料的比表面积较小(40~50m2/m3)、孔隙率低(50%~60%),产生的生物膜较少,生物固体的浓度不高,有机负荷较低(3~6kg COD/(m3·d)),运行中易发生堵塞现象。塑料滤料的比表面积和孔隙率都大,如波纹板滤料的比表面积为100~200m2/m3,孔隙率达80%~90%,在中温条件下,有机负荷可达5~15kg COD/(m3·d)),不易发生堵塞现象。在本实施例中,优选地,采用比表面积为100~200m2/m3,孔隙率达80%~90%的波纹板滤料填充作为第二滤床111。
用于污水过滤的生物滤池110,按所用滤料的层数不同,可分为单层滤料、双层滤料和三层滤料滤池,滤料的选择为粒径1.0-2.0mm(,当然,在一些实施例中最大可使用到6mm),滤层厚为1~3m,滤速可达3.7~37m/h,并每层尽可能采用均匀滤料。优选地,在一些实施例中池深与粒径比可设置在800~1000以上,本实施例,第二滤床111设置为三层滤料,从上往下分别是有氧微生物群层111a,兼氧微生物群层111b以及厌氧微生物群层111c。
在生物滤池110中,不同微生物群是根据污水的溶解氧量随污水深度递减,而生活在不同深度的滤料之中。因此其池内从上到下,第二滤床111从上往下分别生活着有氧微生物群、兼氧微生物群和厌氧微生物群。
由于,滤料的空隙可为的微生物生长繁殖提供充分的空间,其中,有氧微生物群层111a上部,因从生物滤墙120下方流出的污水中富含氧气,利于好氧微生物生长,污水通过时,其中的有机物可被截留、吸附及分解转化为H2O、CO2等。
兼氧微生物群层111b及厌氧微生物群层111c氧气逐渐减少,滤料之中生活的是兼氧微生物及厌氧微生物,污水通过时,其中的有机物可被厌氧微生物截留、吸附及分解转化为CH4、CO2等。
因此,第二滤床111不仅可以截留生存好氧微生物,还可以截留生存厌氧微生物以及兼氧微生物,其上层截留生存了大量的悬浮生长的好氧微生物,其下层截留生存了大量悬浮生长的厌氧微生物,中间偏下层为兼氧微生物。
第二滤床111的底部设置有带有多个孔的排水板143,排水板143与生物滤池110底部之间具有空间作为排水渠111d,第二提升泵142c位于排水渠111d内,与第二提升泵142c连接第二配水管路142b穿过排水板143以及生物滤墙120与喷嘴142a连通。经第二滤床111过滤后的污水流入排水渠111d临时性积蓄。排水渠111d内设置有自动虹吸排水管150,用于将净化后的水排出,自动虹吸排水管150的出水口位于积水池170和沉淀池160内。其可根据预设的积水深度,当排水渠111d中的积水深度超过虹吸管顶部后,自动虹吸排水管150将排水渠111d内的水排放至积水池170及沉淀池160内。
此外,排水渠111d内由于淤泥沉淀,为防止阻塞,在排水渠111d内设有排污管(图未示),定期通过排污泵将淤泥排出,延长污水处理系统100使用效率和时间。
通过在第二滤床111下方设置的调节自动虹吸排水管150下端进水口的深度,进而可以间接地调整好氧微生物与厌氧微生物的的分布比例,以使污水中的溶解氧能够得到合理利用,保证好氧微生物和厌氧微生物都能够正常代谢,提高污水的净化效果。
经过生物滤墙120和植物墙130处理后的污水落入到生物滤池110中,并再经第二滤床111的过滤和净化,进而大大地提高了净化效果,提高了出水的水质。
另外,考虑不同地区的气候差异不同,该污水处理系统100还可以包括温室大棚,将温室大棚建立在生物滤池110上,利用温室大棚的良好的保温效果,使在大棚内的生物滤墙120、植物墙130等在大棚里进行污水处理,具有良好的温度环境,确保相应植物和微生物的代谢能力,以保证在多种气候环境条件下该污水处理系统100均可正常发挥作用。
为提高处理污水净化效果以及避免污水散发的异味,本实施例的污水处理系统100还包括设置在生物滤池110前端的格栅池及沉淀池160,待处理的污水首先通过格栅时,大直径杂物例如树叶、树枝、塑料袋、塑料瓶等被拦截除去,然后进入到沉淀池160沉淀,进一步除去小微颗粒杂质,沉淀池160内设置有第一提升泵141c,用于将沉淀池160内的的污水抽提至植物墙130内。
此外,在生物滤池110后端还设置有积水池170,用于积蓄被处理后的水,自动虹吸排水管150可将水排到积水池170中。同时,为了降低沉淀池160中污水的BOD5浓度,在自动虹吸排水管150与积水池170直接连接的水管道上,还设置有连通到沉淀池160的分管道,自动虹吸排水管150排出的水BOD5小,将该部分水再次回流到沉淀池160中的作用是为了降低沉淀池160污水的BOD5浓度,在实际工作中,沉淀池160抽提到生物滤墙120上的污水BOD5尽量小于200mg/L,这样可以延长生物滤墙120和生物滤池110的使用寿命,也能提高处理效果。沉淀池160、生物滤池110以及积水池170直接的水流动方向可参考图5。图5显示了污水在沉淀池160、生物滤池110以及积水池170的流动方向,图中箭头所示方向代表污水流向。
本实施例提供的污水处理系统100的工作过程大致如下:
将待处理的污水通过格栅除去大直径杂质,再汇集到沉淀池160内,通过沉淀作用,去除微小的无机物和颗粒有机物杂质。通过第一布水组件141,将污水从沉淀池160抽到植物墙130进一步过滤吸收后,污水落下到生物滤池110之中,当生物滤池110水位升到接近生物滤池110排水虹吸管的顶部时,关闭第一布水组件141,同时启动通过第二布水组件142。污水在生物滤墙120及生物滤池110之间反复循环,到污水净化达标可以排出时,关闭第二布水组件142。再启动第一布水组件141,污水从沉淀池160抽到植物墙130,以补充生物滤池110中的水,当生物滤池110之中的水位上升到虹吸管顶,关闭第一布水组件141。生物滤池110之中经过净化处理水,在虹吸作用下会求抽到沉淀池160及积水池170中,直到生物滤池110完全排空。
本发明实施例提供的污水处理系统100利用生物膜上的好氧、兼氧及厌氧微生物摄取污水中的有机污染物作为养料;污水流过生物滤墙120各外立面上的植物墙130,通过微生物摄取、植物根系吸收、细菌吸收分解作用,让污水中有机污染物作为微生物、细菌和植物生长的养料,并通过植物根系、种植袋132吸附难融有机物及无机物。当生物滤池110内的水达到排放标准时,在自动虹吸排水管150的作用下,将水排出。当然,对于污染较轻的水也可以边处理边排放。本发明提供的污水处理系统100将物理法污水处理技术、生化法污水处理技术、湿地污水净化技术相互融合,形成一个立体生态污水处理系统100,以实现对污水的净化作用。
实施例2
本实施例提供了上述污水处理系统100在家庭污水处理、河道污水处理或者森林城市生活污水处理及植物供水中的应用。例如将其布置在城市河岸,用以改善河水水质同时美化城市景观;或者将其布置在家庭的花园中,在处理家庭污水时,同时也能美化花园。
上述污水处理系统100如果仅用于家庭污水或者是河道污水处理及景观建设,其布水系统只使用同一布水装置,直接用初沉池中出水,通过同一布水装置,采取间歇式布水方式,均衡分布到生物滤墙及植物墙内,无须使用回流水,也无须设计二套布水系统。
实施例3森林城市污水应用及处理
森林城市主要特点就是外墙上长满了植物,建筑内建有花园、景观鱼池或者泳池。但这都要耗费大量的自来水,以及供植物生长肥料,特别是水的大量消耗,是制约其发展的最大因素,更不适用于北方缺水城市。
人类生活消耗的水资源,并未消失,只是转化为富含有机物的生活污水。无论北方还是南方,人类生活用水量大致是一样的,产生的生活污水量也大致一样。如果能够将生活污水用于森林城市建筑中的植物、景观等的用水。就会在不增加用水量的前提下,无论在南方在北方,在缺水地方,在不缺水地方,都有可能建设森林城市。
将本发明提供的污水处理系统应用在森林城市建设上,可实现生活污水的净化、植物种植生长、居住环境改善有机结合,实现森林城市的梦想。住宅外墙种植不受季节变化影响的常青植物;在建筑内,阳台、花园,种植四季花草树木。为此,我们的设计方案是:在建筑外墙墙面设计一层层小型的生物滤池,每个生物滤池底部是生物滤料,上层是土壤,在生物滤池上种植四季常青的植物。而在建筑内阳台或者花园内随意设计生物滤墙、生物滤池系统或仅设计生物滤墙,如生物滤墙+植物墙或者生物滤池,并在植物墙或者生物滤池上种植花草树木。
其运行方式为:生活污水通过建筑内的排水管网系统,汇集进入位于建筑底部的UASB反应器(厌氧生物滤池)。生活污水具有二个特点,其一,因楼层高,在重力作用下,污水冲击力强,无须动力,污水在UASB反应器内自然上升,冲击污泥床及上面的悬浮污泥,污水与污泥颗粒充分混合,通过厌氧生化过程得到净化。其二,生活污水是人类生活洗涤用水和排泻物,其温度基本是衡定的,就是在冬天,室外温度很低时,进行简单的保温处理后,无须加热,进入到UASB反应器时的污水温度也不太低,因此UASB反应器处理生活污水基本不受季节变化的影响,克服了厌氧生物反应器在低温条件下,污水净化能力较差的弊端。生活污水经过UASB反应器净化处理后,进入沉淀池,经过紫外线消毒杀菌后,变成无病毒,无异味处理水。处理水一分为二,一部分处理水,通过管网引入设在住宅楼每家每户阳台、花园内生物滤墙、植物墙、生物滤池系统内,处理水为植物提供营养和水分,并经生物滤墙、植物墙、生物滤池系统深度净化,水质将会达到一级A排放标准直接用于景观鱼池用水,经进一步处理,可以用于泳池用水。
因为花园和阳台外有幕墙玻璃,取到温室大棚的保护作用,其内部温度稳定,冬季也不会过于寒冷,因此,植物墙、生物滤池上可以种植四季花草树木。另一部分处理水,通过管网分层引入到建筑外墙上一层层生物滤池内,生物滤池中种植常青树木,土壤和生物滤料固定植物的根系,涵养水分,生物滤料、土壤可净化水质,也可使处理水自由过滤通过。在冬季我们通过控制进水量和进水时间,防止结冰,导致管网堵塞。这样可通过对生活污水的全方位深度处理,实现污水达到一级A标准排放。因此,我们只需要普通生活的用水量,或者更少的用水,就可以建成梦想中的森林城市。
实施例4
本实施例提供一种污水处理方法,采用上述实施例1提供的污水处理系统进行污水处理。
综上,本发明提供的污水处理系统通过阶梯状的墙体设计,种植袋安装于墙体的竖直侧壁上,使上下层植物之间在水平方向上具有一定的间距。这样的设计结构可以为每一部分位于竖直侧壁上的植物提供向上的生长空间,避免上层植物对下层植物的影响,确保植物墙上各层的植物都能够正常生长,提高净化效果;其还具有以下优点:
(1)集好氧、兼氧、厌氧生物反应器、湿地净化、吸附沉淀于一体,功能齐全,结构紧凑,空间运用合理;
(2)生物滤墙内空气流通充分,无需进行爆气,通风,可为好氧生物膜提供充足氧气;
(3)植物墙上植物根系无须浸泡在水中,比湿地有更多的种植植物选项,可以种植亲水挺水以及厌水等各种植物花草;
(4)其不仅是污水处理系统,还可作为一道植物景观,美化市容和城市;
(5)容积负荷率高于高负荷生物滤池,COD除去率高,节约占地;
(6)设备简单,操作与维护方便,建设和运营成本低,不受地形的限制,也不受规模的限制,可以建成任意大小;
(7)出水效果好,生活污水处理出水可达一级A标准,河道流域治理可达到地表III类水;
(8)垂直植物栽培,种植花草及蔬菜,可以产生一定的经济价值;
(9)可以作为森林城市墙面上所种植的植物主体部分,并为空中花园、鱼池、泳池供水。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污水处理系统,其特征在于,其包括生物滤池、多个位于所述生物滤池上面的用于处理污水的生物滤墙、设置于所述生物滤墙侧壁的植物墙以及用于将污水分配至所述生物滤墙和所述植物墙的布水装置;
所述生物滤墙包括具有网孔结构的墙体和第一滤床,所述墙体内部具有与网孔连通的空腔,所述滤床设置于所述空腔中;所述墙体的外侧壁设置有多个种植袋构成的所述植物墙,所述种植袋内填充有用于固定植物根系的基质,所述种植袋的侧壁上开设有透气渗水孔;
所述墙体的纵截面呈阶梯状,所述种植袋安装于所述墙体的竖直方向的侧壁上;
所述布水装置包括用于将沉淀池内的污水分配至所述植物墙的第一布水组件;
所述第一布水组件包括:多个出水管、第一配水管路以及位于沉淀池内的用于将污水提升至第一配水管路的第一提升泵,多个所述出水管均与所述第一配水管路连通,多个所述出水管一一对应地伸入至所述种植袋内,所述第一提升泵具有第一污水进口,每个所述出水管上具有第一污水出口。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于,所述布水装置包括用于将生物滤池内污水分布至所述生物滤墙的第二布水组件。
3.根据权利要求2所述的污水处理系统,其特征在于,所述第二布水组件包括:多个喷嘴、第二配水管路以及位于所述生物滤池内的用于将所述生物滤池内的污水提升至第二配水管路的第二提升泵,多个所述喷嘴均与所述第二配水管路连通,多个所述喷嘴位于所述生物滤墙的顶部,所述第二提升泵具有第二污水进口,每个所述喷嘴上具有第二污水出口。
4.根据权利要求3所述的污水处理系统,其特征在于,所述生物滤池内设置有第二滤床,所述生物滤墙的底部两端支撑在生物滤池壁上,所述生物滤墙的底部与所述第二滤床具有空间。
5.根据权利要求4所述的污水处理系统,其特征在于,所述第二滤床与所述生物滤池底部之间设置有用于缓存经所述第二滤床过滤处理后的水的排水渠,所述排水渠内设置有用于将水排到所述生物滤池外的自动虹吸排水管,所述第二提升泵位于所述排水渠内。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的污水处理系统,其特征在于,所述第一滤床和第二滤床均由具有表面积大、孔隙率高、表面粗糙、化学及生物学的稳定性强以及机械强度高特性的滤料组成。
7.根据权利要求5所述的污水处理系统,其特征在于,所述污水处理系统还包括位于所述生物滤池前端的沉淀池和位于所述生物滤池后端的积水池,所述自动虹吸排水管的出水口位于所述积水池和沉淀池内。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的污水处理系统,其特征在于,所述种植袋内种植有植物,所述植物选自木本科植物和草本科植物中任意一种或几种;
其中,所述木本科植物选自银杏、茶花、迎春花、长春花、连翘、茉莉花、栀子花、米兰、海棠、金橘、倒挂金钟、一品红、扶桑、腊梅、木槿、绣球、丁香、玫瑰、蔷薇、映山红和牡丹中的一种或几种;
所述草本科植物选自铜钱草、菊花、水葫芦、芦荟、吊兰、太阳花、山药、君子兰、金鱼草、鸡冠花、菱草、向日葵、紫罗兰、虞美人、矮牵牛、一串红、萱草、风信子、百合、水仙、猪笼草以及天竺葵中的一种或几种。
9.权利要求1-8中任一项所述的污水处理系统在家庭污水处理和/或河道污水处理中的应用。
10.一种污水处理方法,其特征在于,其采用权利要求1-8中任一项所述的污水处理系统进行污水处理。
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