CN107529526A - 一种微动力强化脱氮生态处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微动力强化脱氮生态处理方法，其包括隔渣步骤、水解沉淀步骤、通过湿地植物、微生物和复合填料对污水中的污染物进行降解的步骤以及回流脱氮步骤。还公开了一种微动力强化脱氮生态处理系统，包括沿水流方向依次设有的隔渣池、厌氧折流板反应池、配水系统、复合填料生态床和出水池，复合填料生态床包括由上至下依次布置的湿地植物、曝气系统和大气连通管，出水池中设有回流装置。本发明提供的微动力强化脱氮生态处理方法及系统，采用复合填料作载体加速微生物膜的形成，并使水回流至生态床表面进行强化脱氮，在生态床物理、化学和生物作用下，实现较高的脱氮效率，且运行动力费用较低。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理环保技术领域，尤其涉及一种适用于农村或散户污水处理的微动力强化脱氮生态处理方法及系统。
背景技术
目前，我国城镇污水集中处理率达90％以上，农村污水覆盖率却仅25％左右，未来水生态环境治理集中在农村污水处理。农村生活污水具有来源面广、间歇排放、氮磷营养元素浓度较高。由于农村分布较分散，污水管网建设难度大，常规城镇污水处理工艺在农村污水处理中往往彰显不出其优势。近年来，在农村污水治理技术中较为典型的两大工艺为膜分离技术和人工湿地。膜分离技术具有优质的出水效果，出水水质能达到一级A标准，但投资成本和运行成本较高，且需要配备专业性技术人员，严重限制了其大规模应用。人工湿地因其运行成本低、管理方便得到大范围运用，但在实际工程中也相继突显出一定的缺陷，如脱氮效率低、季节影响性较大、易滋生蚊虫和占地面积大等。因此，开发一种具有高脱氮效率、低运行成本且符合农村特点的污水处理技术非常关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种微动力强化脱氮生态处理方法及系统，采用复合填料作载体加速微生物膜的形成，并使水回流至生态床表面进行强化脱氮，在生态床物理、化学和生物作用下，实现较高的脱氮效率，且运行动力费用较低。
为实现上述目的，本发明提供一种微动力强化脱氮生态处理方法，包括以下步骤：
1)对收集的污水进行隔渣处理；
2)对隔渣处理后的污水进行水解和沉淀；
3)经水解沉淀后的污水间歇性均布在复合填料生态床的表面，污水由上往下渗入生态床，复合填料生态床中的充氧系统包括上层湿地植物的根系复氧、中层填料中的间歇强化充氧以及底部大气连通管的自然复氧，从而在其内部形成适宜微生物生长的多级好氧-缺氧环境，复合填料生态床在湿地植物、微生物和复合填料以物理、化学和生物三重协同作用下对污水中的污染物进行降解；
4)经复合填料生态床处理后的水体，通过间歇性回流至复合填料生态床表面进行强化脱氮作用，并伴随有机物进一步降解。
作为本发明的进一步改进，所述经水解沉淀后的污水通过间歇式配水系统均布在复合填料生态床的表面，所述中层填料中的间歇强化充氧通过曝气系统实现；每个周期中，配水系统的配水与曝气系统的曝气时间比为1:1-2:1。
作为本发明的更进一步改进，在步骤2)中，污水通过厌氧折流板反应池进行水解和沉淀，污水在所述厌氧折流板反应池内的停留时间至少为4h。
为实现上述目的，本发明还提供一种微动力强化脱氮生态处理系统，包括隔渣池，所述隔渣池的输出端沿水流方向依次设有厌氧折流板反应池、配水系统、复合填料生态床和出水池，所述复合填料生态床包括由上至下依次布置以形成多级好氧-缺氧环境的用于根系复氧的湿地植物、用于强化充氧的曝气系统和用于自然复氧的大气连通管，所述出水池中设有能使其中的水回流至生态床表面进行强化脱氮的回流装置。
作为本发明的进一步改进，所述复合填料生态床包括颗粒尺寸由上至下依次变大的复合填料，所述复合填料下方设有承托导流层，所述配水系统位于复合填料的上方，所述承托导流层与所述出水池连通。
作为本发明的更进一步改进，所述复合填料为比表面积大和吸附能力强的填料。
作为本发明的更进一步改进，所述曝气系统包括埋设在所述复合填料中部的布气管，所述布气管连接有鼓风机。
作为本发明的更进一步改进，所述回流装置包括上下布置的气提回流管，该气提回流管的上端与所述配水系统连接，其下端位于所述出水池内的底部；所述布气管的一个出气端伸入至气提回流管的下端。
作为本发明的更进一步改进，所述配水系统包括配水管，所述配水管上均布有多个出水孔，所述厌氧折流板反应池中设有与配水管连接的潜水泵。
作为本发明的更进一步改进，所述湿地植物为具有较强根系复氧能力和较强吸附能力的水生植物。
有益效果
与现有技术相比，本发明的微动力强化脱氮生态处理方法及系统的优点为：
1、先通过隔渣池和厌氧折流板反应池分离出污水中颗粒较大的杂质，有利于解决复合填料生态床的悬浮物堵塞和好氧不充分等问题；采用复合填料作载体加速微生物膜的形成，通过使出水池内的水回流至生态床表面进行强化脱氮，让污水在复合填料生态床内利用湿地植物、复合填料和微生物之间的相互作用，通过表面吸附、氧化还原、离子交换、植物吸收和微生物降解等过程，降低水中有机物和氮、磷元素浓度，通过出水池的回流装置进一步强化去除含氮污染物；
2、由上层湿地植物的根系复氧，中层填料通过微动力控制曝气系统间歇工作来强化充氧，以及底部与大气连通管的自然复氧构成的复氧系统，在复合填料生态床内部易于形成多级好氧-缺氧环境，经过复合填料的污水发生硝化反应，具有较高的COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮含量)去除效率，出水水质达一级B甚至一级A排放标准；经硝化反应后的水进入出水池；
3、出水COD约为23.36mg/L，NH3-N约为12.5mg/L，TP(总磷)约为0.38mg/L，远低于现有技术中的指标；
4、复合填料生态床系统运行较灵活，夏季主要以湿地植物根系复氧为主，冬季以微动力驱动曝气系统复氧为主，两者互为协同，系统处理效果稳定，受季节性影响小；
5、气提回流管的上端与配水系统连接，其下端位于出水池内的底部，布气管的一个出气端伸入至气提回流管的上端内部，当布气管开始曝气的同时，也向气提回流管下端内注入空气，气体在气提回流管下端内快速上升形成负压，从而将出水池底部的水吸入气提回流管并上升至配水系统，从配水系统重新流至复合填料表面，以发生反硝化作用进行脱氮；
6、该复合基质生态床系统进水负荷为0.05-0.3m3/(m2.d)，相对人工湿地技术，具有较高负荷，且运行成本较低。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为一种微动力强化脱氮生态床处理系统的示意图；
图2为微动力强化脱氮生态床处理系统对COD去除效果图；
图3为微动力强化脱氮生态床处理系统对NH3-N去除效果图；
图4为微动力强化脱氮生态床处理系统对TP去除效果图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例
本发明的具体实施方式如图1至图4所示，一种微动力强化脱氮生态处理系统，包括隔渣池1，所述隔渣池1的输出端沿水流方向依次设有厌氧折流板反应池2、配水系统、复合填料生态床5和出水池6，所述复合填料生态床5包括由上至下依次布置以形成多级好氧-缺氧环境的用于根系复氧的湿地植物51、用于强化充氧的曝气系统和用于自然复氧的大气连通管56，所述出水池6中设有能使其中的水回流至生态床5表面进行强化脱氮的回流装置。出水池6上设有出水口61。
所述复合填料生态床5包括颗粒尺寸由上至下依次变大的复合填料，所述复合填料下方设有承托导流层，所述配水系统位于复合填料的上方，所述承托导流层与所述出水池6连通。
所述复合填料为比表面积大和吸附能力强的填料。
本实施例中，复合填料包括由上至下依次布置的水洗细砂石层52、火山岩层53和陶粒层54，所述承托导流层为粗砂石导流层55。复合填料中的填料以不同粒度匹配填充。粗砂石导流层55的高度为30-50mm。
本实施例中，粗砂石导流层55的下方设有自然复氧箱57，自然复氧箱57的顶部均布有多个使其与粗砂石导流层55连通的通气孔。自然复氧箱57与所述大气连通管56连通，外界的空气通过大气连通管56进入自然复氧箱57，当沿从复合填料中流下的水体进入自然复氧箱57即可与新鲜空气接触进行自然复氧。大气连通管56的一端为进气口，其高于自然复氧箱57的顶部。
出水池6位于复合填料生态床5一侧。自然复氧箱57与所述出水池6之间通过滤网钢筋笼7连通。
出水池6上的出水口61高度不高于自然复氧箱57的底部。
所述曝气系统包括埋设在所述复合填料中部的布气管10，所述布气管10连接有鼓风机4。具体的，布气管10埋设在所述火山岩层53中，易于在火山岩层53中形成好氧-缺氧环境。布气管10水平布置。
所述配水系统包括配水管9，所述配水管9上均布有多个出水孔，所述厌氧折流板反应池2中设有与配水管9连接的潜水泵3。配水管9水平布置。
所述回流装置包括上下布置的气提回流管8，该气提回流管8的上端与所述配水系统连接，其下端位于所述出水池6内的底部；所述布气管10的一个出气端伸入至气提回流管8的下端。当布气管10开始曝气的同时，也向气提回流管8下端内注入空气，气体在气提回流管8下端内快速上升形成负压，从而将出水池6底部的水吸入气提回流管8并上升至配水系统，从配水系统重新流至复合填料表面，以发生反硝化作用进行脱氮。
所述湿地植物51为具有较强根系复氧能力和较强吸附能力的水生植物。湿地植物51的种植密度10-15丛/m2，2-3株/丛。
所述出水池6上设有事故排放口62，该事故排放口62位于所述出水口61的下方。
该微动力强化脱氮生态处理系统的处理方法包括如下步骤：
1)通过隔渣池1对收集的污水进行隔渣处理，主要为防止设备和复合填料生态床5的堵塞；
2)隔渣后的污水进入厌氧折流板反应池2，污水在厌氧折流板反应池2中进行一定的水解和沉淀，降低后续的处理负荷，同时沉淀废水中的杂质；其中，污水在厌氧折流板反应池2内的停留时间至少为4h；
3)经水解沉淀后的污水通过潜水泵3提升并间歇性进入复合填料生态床5，其中，污水通过配水管9均匀分布整个生态床，污水由上往下渗入生态床，复合填料生态床5中的充氧系统包括上层湿地植物51的根系复氧、中层填料中的间歇强化充氧以及底部大气连通管的自然复氧，从而在其内部形成适宜微生物生长的多级好氧-缺氧环境，复合填料生态床在湿地植物51、微生物和复合填料以物理、化学和生物三重协同作用下对污水中的污染物进行降解；其中，间歇强化充氧通过曝气系统实现；
4)经复合填料生态床5处理后的水体，从位于粗砂石导流层55一侧的滤网钢筋笼7进入出水池6；出水池6中的水体通过间歇性回流装置(即气提回流管8)回流至配水管9，重新进入复合填料生态床5表面进行强化脱氮作用，并伴随有机物进一步降解。
每个周期中，配水系统的配水与曝气系统的曝气时间比为1:1-2:1。
复合填料生态床5运行采用间歇进水间歇曝气同回流方式运行，3h(小时)进水3h曝气同出水回流。在启动初期进水负荷为0.05m3/(m2.d)，在设计水量工况下，连续运行7天后开始检测进出水水质，每3d(天)检测一次。在运行过程中，根据出水水质情况逐步按0.05、0.1、0.2、0.4增加进水负荷，待复合填料生态床5稳定后检测进出水水质，具体处理效果见图2、图3和图4。复合填料生态床5稳定后3个月的运行期间，出水COD约为23.36mg/L，NH3-N约为12.5mg/L，TP约为0.38mg/L，主要指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (10)
1.一种微动力强化脱氮生态处理方法，其特征在于包括以下步骤：
1)对收集的污水进行隔渣处理；
2)对隔渣处理后的污水进行水解和沉淀；
3)经水解沉淀后的污水间歇性均布在复合填料生态床的表面，污水由上往下渗入生态床，复合填料生态床中的充氧系统包括上层湿地植物的根系复氧、中层填料中的间歇强化充氧以及底部大气连通管的自然复氧，从而在其内部形成适宜微生物生长的多级好氧-缺氧环境，复合填料生态床在湿地植物、微生物和复合填料以物理、化学和生物三重协同作用下对污水中的污染物进行降解；
4)经复合填料生态床处理后的水体，通过间歇性回流至复合填料生态床表面进行强化脱氮作用，并伴随有机物进一步降解。
2.根据权利要求1所述的一种微动力强化脱氮生态处理方法，其特征在于，所述经水解沉淀后的污水通过间歇式配水系统均布在复合填料生态床的表面，所述中层填料中的间歇强化充氧通过曝气系统实现；每个周期中，配水系统的配水与曝气系统的曝气时间比为1:1-2:1。
3.根据权利要求1所述的一种微动力强化脱氮生态处理方法，其特征在于，在步骤2)中，污水通过厌氧折流板反应池进行水解和沉淀，污水在所述厌氧折流板反应池内的停留时间至少为4h。
4.一种微动力强化脱氮生态处理系统，包括隔渣池(1)，其特征在于，所述隔渣池(1)的输出端沿水流方向依次设有厌氧折流板反应池(2)、配水系统、复合填料生态床(5)和出水池(6)，所述复合填料生态床(5)包括由上至下依次布置以形成多级好氧-缺氧环境的用于根系复氧的湿地植物(51)、用于强化充氧的曝气系统和用于自然复氧的大气连通管(56)，所述出水池(6)中设有能使其中的水回流至生态床(5)表面进行强化脱氮的回流装置。
5.根据权利要求4所述的一种微动力强化脱氮生态处理系统，其特征在于，所述复合填料生态床(5)包括颗粒尺寸由上至下依次变大的复合填料，所述复合填料下方设有承托导流层，所述配水系统位于复合填料的上方，所述承托导流层与所述出水池(6)连通。
6.根据权利要求5所述的一种微动力强化脱氮生态处理系统，其特征在于，所述复合填料为比表面积大和吸附能力强的填料。
7.根据权利要求5所述的一种微动力强化脱氮生态处理系统，其特征在于，所述曝气系统包括埋设在所述复合填料中部的布气管(10)，所述布气管(10)连接有鼓风机(4)。
8.根据权利要求7所述的一种微动力强化脱氮生态处理系统，其特征在于，所述回流装置包括上下布置的气提回流管(8)，该气提回流管(8)的上端与所述配水系统连接，其下端位于所述出水池(6)内的底部；所述布气管(10)的一个出气端伸入至气提回流管(8)的下端。
9.根据权利要求4所述的一种微动力强化脱氮生态处理系统，其特征在于，所述配水系统包括配水管(9)，所述配水管(9)上均布有多个出水孔，所述厌氧折流板反应池(2)中设有与配水管(9)连接的潜水泵(3)。
10.根据权利要求4所述的一种微动力强化脱氮生态处理系统，其特征在于，所述湿地植物(51)为具有较强根系复氧能力和较强吸附能力的水生植物。
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