CN107585952A - 一种污水处理装置及其污水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境工程领域，特别是指对生活中产生的污水进行处理的污水处理装置及其污水处理工艺。本发明污水处理装置采用如下技术方案：一种生活污水处理装置，其特征在于：按照污水流到的顺序依次包括有一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域，本发明污水处理工艺的技术方案是：包括有以下步骤，一、污水COD浓度在150‑500 mg/L；二、污水依次进入一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域，最后通过泵排出。通过上述方案，本发明提出了一种高效去除污水中的有机物并能将氨氮变成硝酸盐氮，同时又能发挥湿地区域的优点的新型的污水处理装置及其污水处理工艺。

Description

一种污水处理装置及其污水处理工艺

技术领域

本发明涉及环境工程领域，特别是指对生活中产生的污水进行处理的污水处理装置及其污水处理工艺。

背景技术

目前我国的农村、小城镇等分散式生活污水处理大多采用污水管网收集后统一输送到相对集中的污水处理站中进行处理，该模式目前还存在一些不足，如长距离污水收集管网建设耗资较大、管网建设质量难以保证导致污水应收未收等；对于污水处理工艺而言，相应的处理方法大多采取单一生物处理工艺或单一生态处理工艺，但生物处理工艺通常存在耗电耗能、污泥产量大、景观效果差等缺点；生态处理工艺通常存在占地面积大、容易堵塞、出水不稳定等缺点，因此，针对现有农村、小城镇等分散式污水处理工艺的不足，有必要开发能够减少管网建设成本、提高处理效果的即使用于单户式处理、也适用于相对集中户数处理的新工艺。

发明内容

针对现有分散式生活污水处理技术的不足，本发明提出了一种高效去除污水中的有机物并能将氨氮变成硝酸盐氮，同时又能发挥湿地区域的优点的新型的污水处理装置及其污水处理工艺。

实现上述目的，本发明污水处理装置采用如下技术方案：一种生活污水处理装置，其特征在于：按照污水流到的顺序依次包括有一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域，所述一级曝气区域中设置有进水管和第一曝气装置，一级垂直流湿地区域内设置有填料，填料为砾石、火山岩、废砖头、沸石、页岩、陶粒、活性炭中的一种或几种，一级曝气区域与一级垂直流湿地区域之间设置有污水从一级曝气区域流入一级垂直流湿地区域的第一通道，该第一通道的出口位于一级垂直流湿地区域的上方区域，所述二级曝气区域中设置有第二曝光装置，一级垂直流湿地区域与二级曝气区域之间设置有第二通道，第二通道的进口位于一级垂直流湿区域的下方，所述二级垂直流潮汐流复合湿地区域中设置有填料，该填料为沸石、页岩、陶粒、活性炭中的一种或几种，二级曝气区域与二级垂直流潮汐流复合湿地区域之间设置有供污水通过的第三通道，第三通道的出口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域的上方，所述出水区域中设置有控制开关、泵和排水管，控制开关控制泵的工作，所述二级垂直流潮汐流复合湿地区域与出水区域之间设置有供污水通过的第四通道，第四通道的进口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域的下方。

本发明污水处理装置的进一步设置是：所述一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域之间通过隔墙隔开设置，所述曝气装置包括有浮筒、支架、曝气头和通气管组成，其中曝气头和通气管放置在支架上，支架挂在浮筒上，通气管由硬质塑料管或不锈钢管构成，曝气头由曝气盘或曝气软管构成。

本发明污水处理装置的进一步设置是：所述第一通道的出口位于一级垂直流湿地区域高度的80%以上位置，第一通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第一通道的孔径为0.5-3cm，第二通道的进口位于一级垂直流湿地区域高度的20%以下位置，第二通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第二通道的孔径为0.5-3cm，所述第三通道的出口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域高度的80%以上位置，第三通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第三通道的孔径为0.5-3cm，第四通道的进口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域高度的20%以下位置，第四通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第四通道的孔径为0.5-3cm。

本发明污水处理装置的进一步设置是：所述进水管的出水口位于一级曝气区域的底部，并与曝气头对应设置，进水管可以为一根或多根，进水管的出口水端部开设有直径为0.5-2 cm的排水口。

本发明污水处理装置的进一步设置是：所述一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域组成的污水处理装置的截面成多边形或圆形的方式布置，由外之内依次排布一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域。

本发明污水处理装置的进一步设置是：所述的一级曝气区域和二级曝气区域内按照各自区域有效容积5%-30%的体积比放置有悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料中的一种或几种，悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料由塑料或纤维有机材质组成，所述一级曝气区域和二级曝气区域内的曝气装置设置有多组，其中曝气装置的浮筒按照50-100cm间隔设置，曝气头按照20-50 cm的间距均匀分布，所述出水区域的顶端设置有溢流管，溢流管的进水口在出水区域，溢流管的排放口设置在污水处理置之外。

本发明污水处理工艺的技术方案是：按照权利要求1所述的污水处理装置的污水处理工艺，其特征在于：包括有以下步骤，一、污水进行预处理，处理后的污水COD浓度在150-500 mg/L；二、污水通过进水管进入一级曝气区域，然后通过第一通道进入一级垂直流湿地区域，通过第二通道进入二级曝气区域，通过第三通道进入二级垂直流潮汐流复合湿地区域，通过第四通道进入出水区域，最后通过泵排出。

本发明污水处理工艺的进一步技术方案：污水在各区域停留时间是：一级曝气区域4-8 h，一级垂直流湿地6-10 h，二级曝气区域为4-6 h，二级垂直流潮汐流复合湿地区域4-6 h，出水区域1- 4 h。

本发明污水处理工艺的最后技术方案：所述一级曝气区域和二级曝气区域中气体流量与污水流量比例为8-10:1和6-8:1。

通过采用上述方案，本发明达到的效果是：

1.通过曝气区域和湿地区域的间隔设置，即能够发挥曝气区域生物膜法的优点，高效去除污水中的有机物并能将氨氮变成硝酸盐氮，同时又能发挥湿地区域的优点，对污水中的悬浮物进行拦截同时通过湿地中的填料有效去除污水中的磷等成分，且曝气区域的存在能够减少湿地被堵塞的可能。

2.在曝气区域中，通过悬浮曝气装置的设置，使得曝气系统的水平性得到了保证，避免了因工程施工等因素，导致传统的曝气装置水平性不够，使得气体从局部释放导致曝气效果不佳；悬浮设置的曝气系统具有活动性，在检修的时候可以在无需排水的情况下拿出，避免了传统的曝气装置固定在设施底部，检修不方便等缺点。

3.在出水区域，通过排水泵高低液位的控制方式，使得装置对进水具有缓冲调节能力，特别是对于污水水量较小、瞬时量变化较大的处理对象来说，其处理效果更佳。

4.出水区域的间歇性排水特点以及出水区域与二级垂直流潮汐流复合湿地区域的物理空间设置，可使得二级垂直流潮汐流复合湿地区域同时具有垂直流和潮汐流复合运行的特征，进一步提高了装置对污水的处理效果，同时避免了湿地堵塞的可能性。

5.污水处理装置总体具有出水水质好、便于维护、能耗低、剩余污泥少等优点。

下面结合附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1为本发明实施例的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例的俯视结构示意图。

图中，A为一级曝气区域，B为一级垂直流湿地区域，C为二级曝气区域，D为二级垂直流潮汐流复合湿地区域，E为出水区域，1为进水管，2为底部布水管，3为浮筒，4为支架，5为曝气头，6为控制开关，7为排水管，8为泵，9为一级垂直流湿地区域中的填料，10为二级垂直流潮汐流复合湿地区域中的填料，11为溢流管,12为第一通道，13为第二通道，14为第三通道，15为第四通道。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种生活污水处理装置，按照污水流到的顺序依次包括有一级曝气区域A、一级垂直流湿地区域B、二级曝气区域C、二级垂直流潮汐流复合湿地区域D和出水区域E，所述一级曝气区域A中设置有进水管1和第一曝气装置，一级垂直流湿地区域B内设置有填料9，填料9为砾石、火山岩、废砖头、沸石、页岩、陶粒、活性炭中的一种或几种，一级曝气区域A与一级垂直流湿地区域B之间设置有污水从一级曝气区域A流入一级垂直流湿地区域B的第一通道12，该第一通道12的出口位于一级垂直流湿地区域B的上方区域，所述二级曝气区域C中设置有第二曝光装置，一级垂直流湿地区域B与二级曝气区域C之间设置有第二通道13，第二通道13的进口位于一级垂直流湿区域B的下方，所述二级垂直流潮汐流复合湿地区域D中设置有填料10，该填料10为沸石、页岩、陶粒、活性炭中的一种或几种，二级曝气区域C与二级垂直流潮汐流复合湿地区域D之间设置有供污水通过的第三通道14，第三通道14的出口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域D的上方，所述出水区域E中设置有控制开关6、泵8和排水管7，控制开关6控制泵8的工作，所述二级垂直流潮汐流复合湿地区域D与出水区域E之间设置有供污水通过的第四通道15，第四通道15的进口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域D的下方。

在本发明实施例中，所述一级曝气区域A、一级垂直流湿地区域B、二级曝气区域C、二级垂直流潮汐流复合湿地区域D和出水区域E之间通过隔墙隔开设置，所述曝气装置包括有浮筒3、支架4、曝气头5和通气管组成，其中曝气头5和通气管放置在支架4上，支架4挂在浮筒3上，通气管由硬质塑料管或不锈钢管构成，曝气头5由曝气盘或曝气软管构成。

在本发明实施例中，所述第一通道12的出口位于一级垂直流湿地区域B高度的80%以上位置，第一通道12的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第一通道12的孔径为0.5-3cm，第二通道13的进口位于一级垂直流湿地区域B高度的20%以下位置，第二通道13的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第二通道13的孔径为0.5-3cm，所述第三通道14的出口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域D高度的80%以上位置，第三通道14的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第三通道14的孔径为0.5-3cm，第四通道15的进口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域D高度的20%以下位置，第四通道15的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第四通道的孔径为0.5-3cm。

在本发明实施例中，所述进水管1的出水口位于一级曝气区域A的底部，并与曝气头5对应设置，进水管1可以为一根或多根，进水管1的出口水端部开设有直径为0.5-2 cm的排水口。

在本发明实施例中，所述一级曝气区域A、一级垂直流湿地区域B、二级曝气区域C、二级垂直流潮汐流复合湿地区域D和出水区域E组成的污水处理装置的截面成多边形或圆形的方式布置，由外之内依次排布一级曝气区域A、一级垂直流湿地区域B、二级曝气区域C、二级垂直流潮汐流复合湿地区域D和出水区域E。所述的一级曝气区域A和二级曝气区域C内按照各自区域有效容积5%-30%的体积比放置有悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料中的一种或几种，悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料由塑料或纤维有机材质组成，所述一级曝气区域A和二级曝气区域C内的曝气装置设置有多组，其中曝气装置的浮筒3按照50-100 cm间隔设置，曝气头5按照20-50 cm的间距均匀分布，所述出水区域E的顶端设置有溢流管11，溢流管11的进水口在出水区域E，溢流管11的排放口设置在污水处理置之外。

本发明污水处理工艺的技术方案是：包括有以下步骤，一、污水进行预处理，处理后的污水COD浓度在150-500 mg/L；二、污水通过进水管进入一级曝气区域A，然后通过第一通道12进入一级垂直流湿地区域B，通过第二通道13进入二级曝气区域C，通过第三通道14进入二级垂直流潮汐流复合湿地区域D，通过第四通道15进入出水区域E，最后通过泵8排出；污水在各区域停留时间是：一级曝气区域A为4-8 h，一级垂直流湿地区域B为6-10 h，二级曝气区域C为4-6 h，二级垂直流潮汐流复合湿地区域D为4-6 h，出水区域E为1- 4 h；所述一级曝气区域A和二级曝气区域C中气体流量与污水流量比例为8-10:1和6-8:1。

本装置的一个具体实施例子介绍如下：

在温州市某农村别墅采用本工艺方法处理污水，该别墅常住人口合计10人，每日产生污水1 m³，收集的生活污水平均浓度COD为350 mg/L，氨氮为40mg/L,总磷为5 mg/L。

该别墅的冲厕水等经过化粪池预先处理后，利用管网收集统一输送进入到设置在别墅绿地中的本发明装置污水处理设施，本发明污水处理设施由钢筋混凝土材质构成圆柱状结构，并利用砖墙分割成为5个单元，一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域的有效容积分别为0.25，0.25，0.25，0.25和0.16 m³，相应的水力停留时间分别为6，6，6，6和3.84 h，湿地放置填料后的空隙率为40%，合计有效容积为1.91 m³，砖墙厚度为0.12 m，污水处理设施的有效高度为1.2 m，有效半径为0.712 m。

污水通过DN75 的PVC外部进水管收集进入污水处理装置，并通过连接的弯头、直管、三通等连接布水管，布水管位于一级曝气区域的底部，由DN75的PVC管构成，布水管底部间隔10 cm打孔，开孔直径为1 cm，且布水管连成圆形均匀布置在位于一级曝气区域的底部正中，使得污水能够通过布水管均匀进入污水处理设施。

在一级曝气区域上部，沿着中心按照圆弧形状按照50 cm间隔布置一个直径为10cm的塑料材质浮筒，浮筒通过绳子与支架连成一体，支架由直径为5 mm的不锈钢条构成，支架上下表面双侧侧向钢条间的宽为10 cm，并按照25 cm间隔利用横向钢条支撑，支架前后表面为竖向利用高度1.0 m的钢条支撑，支架设置好之后，总体呈圆环状，在支架底部按照20 cm间隔设置直径为8 cm的曝气盘，曝气盘直接放置在支架下表面上，且曝气盘之间利用DN20 的不锈钢通气管连接，通气管利用三通直管等与放置在外部的风机相连接，通过风机提供氧气供给装置内部微生物使用。在一级曝气区域内，投放有0.05 m³直径为1.5 cm 、高度为1cm的圆柱状塑料悬浮填料，塑料悬浮填料挂膜后在曝气状态下可随水自由流动。二级曝气区域的曝气装置、填料投放方式及投放数量等，与一级曝气区域的设置类似。上述一级曝气区域和二级曝气区域的气量分别控制在10 m³/d和8 m³/d之间。

在一级曝气区域和一级垂直流湿地区域之间在距离底部高度为1.0 m以上的墙面上、二级曝气区域和二级垂直流潮汐流复合湿地区域之间距离底部1.0 m以上的墙面上、一级垂直流湿地区域到二级曝气区域之间距离底部0.2m以下的墙面上、二级垂直流潮汐流复合湿地区域与出水区域之间距离底部0.2m以下的墙面上，砌多孔砖，多孔砖规格是隔10cm均匀开有1cm的孔，使得污水能够从一级曝气区域上部流入一级垂直流湿地区域、从一级垂直流湿地区域下部流入二级曝气区域、从二级曝气区域上部流入二级垂直流潮汐流复合湿地区域，且从二级垂直流潮汐流复合湿地区域底部进入出水区域。

在一级垂直流湿地区域中，填充有0.25 m³的粒径为3-5 cm的沸石填料，湿地顶部按照9株/m²的密度种植香蒲，在二级垂直流潮汐流复合湿地区域，填充0.25 m³的粒径为2-3cm的沸石填料，湿地顶部按照9株/m²的密度种植美人蕉，上述景观植物布置使得装置景观效果极佳。

在出水区域的墙壁上，设置有液位感应控制，其中高液位感应器设置在距离池底高为1.0 m处，低液位感应器设置在距离池底为0.15 m处，高液位感应器及低液位感应器连接排水泵，排水泵功率为0.5 kW，扬程为5m，排水泵外接DN30的不锈钢出水管，当出水区域中的污水达到高液位感应器位置时，控制器启动排水泵排水，当液位降低至低液位感应器位置时，控制器关闭排水。

在出水区域的上部空间，悬挂有直径为0.45 m、高度为20 cm的不锈钢篮筐，篮筐四周开孔，开孔直径为0.5 cm，篮筐中放置粒径为1 cm的陶粒，表面按照密度为9株/m²的密度种植再力花，不锈钢篮筐通过挂钩挂在隔墙上进行固定，排水泵连接的不锈钢出水管穿过种植篮筐底部，从陶粒中穿出后排入该别墅周边的排水沟中，此外，在种植篮筐底部贴近篮筐筐底布置DN75的PVC溢流管，PVC溢流管依次穿过篮筐和各级隔墙，排入到该别墅周边的排水沟中。

该小区生活污水经过上述污水处理设施处理后，出水达到了《城市杂用水水质标准》（GB/T 18920-2002）中的规定值，可回用于绿化、冲厕、景观等用途，有效实现了水资源的回用。

Claims (10)

1.一种生活污水处理装置，其特征在于：按照污水流到的顺序依次包括有一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域，所述一级曝气区域中设置有进水管和第一曝气装置，一级垂直流湿地区域内设置有填料，填料为砾石、火山岩、废砖头、沸石、页岩、陶粒、活性炭中的一种或几种，一级曝气区域与一级垂直流湿地区域之间设置有污水从一级曝气区域流入一级垂直流湿地区域的第一通道，该第一通道的出口位于一级垂直流湿地区域的上方区域，所述二级曝气区域中设置有第二曝光装置，一级垂直流湿地区域与二级曝气区域之间设置有第二通道，第二通道的进口位于一级垂直流湿区域的下方，所述二级垂直流潮汐流复合湿地区域中设置有填料，该填料为沸石、页岩、陶粒、活性炭中的一种或几种，二级曝气区域与二级垂直流潮汐流复合湿地区域之间设置有供污水通过的第三通道，第三通道的出口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域的上方，所述出水区域中设置有控制开关、泵和排水管，控制开关控制泵的工作，所述二级垂直流潮汐流复合湿地区域与出水区域之间设置有供污水通过的第四通道，第四通道的进口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域的下方。

2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于：所述一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域之间通过隔墙隔开设置，所述曝气装置包括有浮筒、支架、曝气头和通气管组成，其中曝气头和通气管放置在支架上，支架挂在浮筒上，通气管由硬质塑料管或不锈钢管构成，曝气头由曝气盘或曝气软管构成。

3.根据权利要求1或2所述的污水处理装置，其特征在于：所述第一通道的出口位于一级垂直流湿地区域高度的80%以上位置，第一通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第一通道的孔径为0.5-3cm，第二通道的进口位于一级垂直流湿地区域高度的20%以下位置，第二通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第二通道的孔径为0.5-3cm，所述第三通道的出口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域高度的80%以上位置，第三通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第三通道的孔径为0.5-3cm，第四通道的进口位于二级垂直流潮汐流复合湿地区域高度的20%以下位置，第四通道的数量以间隔距离为8-12 cm均匀开设，第四通道的孔径为0.5-3cm。

4.根据权利要求2所述的污水处理装置，其特征是：所述进水管的出水口位于一级曝气区域的底部，并与曝气头对应设置，进水管可以为一根或多根，进水管的出口水端部开设有直径为0.5-2 cm的排水口。

5.根据权利要求1或2所述的污水处理装置，其特征在于：所述一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域组成的污水处理装置的截面成多边形或圆形的方式布置，由外之内依次排布一级曝气区域、一级垂直流湿地区域、二级曝气区域、二级垂直流潮汐流复合湿地区域和出水区域。

6.根据权利要求2所述的污水处理装置，其特征在于：所述的一级曝气区域和二级曝气区域内按照各自区域有效容积5%-30%的体积比放置有悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料中的一种或几种，悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料由塑料或纤维有机材质组成，所述一级曝气区域和二级曝气区域内的曝气装置设置有多组，其中曝气装置的浮筒按照50-100 cm间隔设置，曝气头按照20-50 cm的间距均匀分布，所述出水区域的顶端设置有溢流管，溢流管的进水口在出水区域，溢流管的排放口设置在污水处理置之外。

7.根据权利要求3所述的污水处理装置，其特征在于：所述的一级曝气区域和二级曝气区域内按照各自区域有效容积5%-30%的体积比放置有悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料中的一种或几种，悬浮流动填料、悬浮固定填料或固定填料由塑料或纤维有机材质组成，所述一级曝气区域和二级曝气区域内的曝气装置设置有多组，其中曝气装置的浮筒按照50-100 cm间隔设置，曝气头按照20-50 cm的间距均匀分布，所述出水区域的顶端设置有溢流管，溢流管的进水口在出水区域，溢流管的排放口设置在污水处理置之外。

8.按照权利要求1所述的污水处理装置的污水处理工艺，其特征在于：包括有以下步骤，一、污水进行预处理，处理后的污水COD浓度在150-500 mg/L；二、污水通过进水管进入一级曝气区域，然后通过第一通道进入一级垂直流湿地区域，通过第二通道进入二级曝气区域，通过第三通道进入二级垂直流潮汐流复合湿地区域，通过第四通道进入出水区域，最后通过泵排出。

9.根据权利要求8所述的污水处理工艺，其特征在于：污水在各区域停留时间是：一级曝气区域4-8 h，一级垂直流湿地区域6-10 h，二级曝气区域为4-6 h，二级垂直流潮汐流复合湿地区域4-6 h，出水区域1- 4 h。

10.根据权利要求8或9所述的污水处理工艺，其特征在于：所述一级曝气区域和二级曝气区域中气体流量与污水流量比例为8-10:1和6-8:1。