CN107721101B - 一种微动力污水一体化处理设备 - Google Patents

Abstract

一种微动力污水一体化处理设备，包括用管道依次连通的对污水进行预处理以提高污水可生化性的预处理单元、对污水进行微曝气处理的微曝气毛细渗滤处理单元、人工湿地处理单元，其中预处理单元与生活污水进水管连接，微曝气毛细渗滤处理单元设有微曝气装置，人工湿地处理单元与出水管连通。通过将毛细渗滤系统和潜流湿地进行优化组合，不仅提高处理效率，还减少占地面积。预处理、毛细渗滤系统和潜流湿地组合一体化设备解决了单一人工湿地占地面积较大，分散布置时构造物数量多，建造和运营成本增加的问题。

Description

一种微动力污水一体化处理设备

技术领域

本发明涉及一种污水处理设备，尤其涉及一种微动力污水一体化处理设备，属于水处理技术领域。

背景技术

为了建设美丽乡村，提高农村居民生活质量，农村生活环境污染治理不容忽视。然而农村地区居民居住分散，管网设施不齐全，对污水集中处理比较困难。且经济上较为落后，对于生活污水处理设施投资、运营费用成为首要的考虑的要素。

毛细渗滤系统、人工湿地作为一种常用的生物生态处理技术，常用于生活污水的处理，往往单一人工湿地或毛细渗滤系统难以满足生活污水处理排放要求。可针对场地、气候条件、水质参数及达标要求的不同，对不同类型的生物生态处理系统进行优化组合，设计出复合型生物生态处理系统，使其出水满足排放要求。目前常采用的组合工艺为厌氧/好氧生物技术与人工湿地组成的生物生态工艺。

如申请号CN201010147075.4，名称为“一种新农村生活污水处理技术”的发明专利公开了一种新农村生活污水处理技术，属于环保污水处理技术领域，生活污水进入曝气沉砂池兼调节池中，进行适当沉砂沉淀和调节后无机污染物被去除一部分，再通过提升水泵送入浓缩式二级厌氧反应池内，污水在通过浓缩滤层的过程中，水中悬浮物被过滤截留，浓缩式二级厌氧反应池中产生的CH₄和H₂S等污染气体通过气口排出，部分浓缩液可以定期通过打开阀门经浓缩底泥排污管排出系统，从浓缩式二级厌氧反应池出水口出来的上清液依次进入阶梯跌水型湿地、无介质湿地、经济收益型湿地、生物滤池、鱼池，水中的氮磷富营养化污染物被水生植物的根茎等过滤、截留、吸附、分解、吸收和沉淀，并通过定期收获，达到水净化的目的。

申请号CN201210164424.2，名称为“一种低能耗低碳排放经济节能型的城镇污水处理方法”的发明专利公开了一种低能耗低碳排放经济节能型的城镇污水处理方法，其步骤是：1、污水管网收集的待处理污水经过格栅过滤，通过泵提升进入新型高效折流式厌氧生化池（ABR）的脉冲布水罐；2、经步骤1处理的污水，流入循环流生物氧化池；3、经步骤2处理的出水，流入利用天然的沟渠、库塘水体改造的人工强化生物接触氧化塘；4、经步骤2或3处理的出水，流入人工湿地。污水经过上述步骤处理后，水中大部分的污染物能够有效去除，处理出水能够达到GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准，这种低成本、低能耗、低碳排放、低运行费用的节能型污水处理净化工艺，特别适用于小城镇或农村的污水处理。

上述文件虽然都涉及到污水的处理，但还是存在结构较复杂、占地面积较大、成本较高等问题，仍然需要改进。

发明内容

本发明针对当前农村生活环境污染治理欠缺、农村地区居民居住分散、管网设施不齐全、污水集中处理困难、设备投资运营维护费用过高等问题，提出了一种微动力污水一体化处理设备，利用设备紧凑方便、安装建造简单、容易维护的复合型生物生态处理系统对农村生活污水进行有效处理。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种微动力污水一体化处理设备，包括用管道依次连通的对污水进行预处理以提高污水可生化性的预处理单元、对污水进行微曝气处理的微曝气毛细渗滤处理单元、人工湿地处理单元，其中预处理单元与污水进水管连接，微曝气毛细渗滤处理单元设有微曝气装置，人工湿地处理单元与出水管连通。

进一步地，预处理单元与微曝气毛细渗滤处理单元之间通过布水弯管相连通，布水弯管的入水口位于预处理单元、出水口位于微曝气毛细渗滤处理单元，预处理单元的出水利用高差通过布水弯管将污水均匀输送到微曝气毛细渗滤处理单元的下部分；微曝气毛细渗滤处理单元与人工湿地处理单元之间通过虹吸管相连通，虹吸管的入水口位于微曝气毛细渗滤处理单元的底端处、出水口位于人工湿地处理单元。

进一步地，人工湿地处理单元包括在入水侧设置的进水缓冲槽、在出水侧设置的出水过滤槽和中间的处理单元主体部分，进水缓冲槽与处理单元主体部分之间用隔板一隔开，出水过滤槽和处理单元主体部分之间用隔板二隔开，虹吸管的出水口位于进水缓冲槽中，进水缓冲槽和出水过滤槽内均填充有卵石。

进一步地，进水缓冲槽和出水过滤槽内填充的卵石直径为10-30mm。

进一步地，人工湿地处理单元为潜流湿地处理单元，潜流湿地处理单元的隔板一和隔板二上均有滤水孔。

进一步地，人工湿地处理单元为垂直流湿地处理单元，垂直流湿地处理单元的进水缓冲槽高度高于处理单元主体部分的高度，且隔板二上设有滤水孔，隔板一为隔水板，在隔板一上设有垂直流进水管，垂直流进水管的高度位于虹吸管出水口的上方。

进一步地，出水过滤槽的底端处设有与出水管连通的上弯排水管，上弯排水管的入水口距离人工湿地处理单元底部45-55mm，出水高度为300-500mm之间。

进一步地，上弯排水管的管径为25mm，出水管的管径为50mm。

进一步地，预处理单元内安装有固定填料，底部处设有多孔布水管与进水管连接。

进一步地，多孔布水管设在距离预处理单元底部0.08-0.12m的位置。

进一步地，多孔布水管沿预处理单元底部处布置一圈。

进一步地，多孔布水管管径为50mm，孔径为5-8mm，孔距为10-20mm，

进一步地，预处理单元顶部盖有密封板，密封板上开有用于日常维护检修的检查孔。

进一步地，微曝气毛细渗滤处理单元从上到下依次为植被、砂石层、卵石层。

进一步地，砂石层厚度为300-400mm，填充直径1-5mm的碎石。

进一步地，卵石层厚度为500-700mm，填充直径10-30mm的石头。

进一步地，布水弯管的高处位于微曝气毛细渗滤处理单元的砂石层以上，出水口位于微曝气毛细渗滤处理单元的植被的根部以下，且出水口处为均匀铺设的穿孔管。

进一步地，穿孔管管径为25mm，穿孔孔径为2-4mm，孔距为5-10mm。

进一步地，穿孔管上包裹有透水土工布。

进一步地，微曝气装置包括曝气管、鼓风机和供电设备，供电设备与鼓风机连接并为鼓风机提供动力，鼓风机与曝气管连通并为曝气管输送氧气，曝气管布置在微曝气毛细渗滤处理单元底端处。

进一步地，曝气管在微曝气毛细渗滤处理单元底端处均匀布置有多条。

进一步地，供电设备为太阳能供电设备或者为风力供电设备。

进一步地，太阳能供电设备为太阳能电池板和电能储存一体设备。

进一步地，风力供电设备为发电与电能储存一体设备。

进一步地，虹吸管的入水口位于微曝气毛细渗滤处理单元底端处、上弯最高点与微曝气毛细渗滤处理单元的砂石层表面高度齐平、出水口高度与卵石层高度齐平。

进一步地，虹吸管的入水口离微曝气毛细渗滤处理单元底部45-55mm。

进一步地，虹吸管在微曝气毛细渗滤处理单元底端处均匀布置有多条。

进一步地，虹吸管管径为25mm。

进一步地，人工湿地处理单元包括植被和碎石层，其中碎石层厚度为800-1100mm，填充有直径为5-15mm的碎石。

本发明的有益效果是：

1. 本发明将毛细渗滤系统和潜流湿地进行优化组合，不仅提高处理效率，还减少占地面积。预处理、毛细渗滤系统和潜流湿地组合一体化设备解决了单一人工湿地占地面积较大，分散布置时构造物数量多，建造和运营成本增加的问题。

 2. 本发明采用厌氧氨氧化反应原理对污水进行处理，曝气量小，能耗低，处理效果好，出水稳定，维护管理简单，出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》中一级A排放标准。

 3. 本发明的设备可根据水质水量进行定制组装生产，占地面积小，拖运方便，安装建造简单。

 4. 本发明的一体化处理设备可避免单一构筑物组合的建造成本，依靠太阳能电池板或风能对微曝气鼓风机提供动能，虹吸管可利用压差对设备内的污水进行流动和排放，其运行成本低，制造简单，无需消耗外来动力，适用于需要分散式的生活污水处理地区的应用。

附图说明

图1为本发明实施例一主视示意图；

图2为本发明图1A-A剖视示意图；

图3为本发明图1B-B剖视示意图；

图4为本发明实施例二主视示意图；

图中：1.预处理单元，11.密封板，12.检查孔，13.固定填料，2.微曝气毛细渗滤处理单元，22.曝气管，23.鼓风机，24.供电设备，25.砂石层，26.卵石层，3.人工湿地处理单元，31.碎石层，32.进水缓冲槽，33.出水过滤槽，34.处理单元主体部分，35.垂直流进水管，36.隔板一，37.隔板二，4.进水管，41.多孔布水管，42.布水弯管，420.穿孔管，43.虹吸管，44.上弯排水管，45.出水管。

实施方式

 下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例一

如图1-图3所示，一种微动力污水一体化处理设备，包括用管道依次连通的对污水进行预处理以提高污水可生化性的预处理单元1、对污水进行微曝气处理的微曝气毛细渗滤处理单元2、人工湿地处理单元3，其中预处理单元1与污水进水管4连通，微曝气毛细渗滤处理单元2设有微曝气装置，人工湿地处理单元3与出水管45连通。

预处理单元1与微曝气毛细渗滤处理单元2之间通过布水弯管42相连通，布水弯管42的入水口位于预处理单元1、出水口位于微曝气毛细渗滤处理单元2，预处理单元1的出水利用高差通过布水弯管42将污水均匀输送到微曝气毛细渗滤处理单元2的下部分；微曝气毛细渗滤处理单元2与人工湿地处理单元3之间通过虹吸管43相连通，虹吸管43的入水口位于微曝气毛细渗滤处理单元2的底端处、出水口位于人工湿地处理单元3。

预处理单元1为厌氧处理单元，以提高生活污水的可生化性和去除生活污水中的部分有机物，在顶部盖有密封板11，阻止空气与污水接触，密封板11上开有检查孔12，便于日常维护检修。预处理单元1内安装有固定填料13，促进厌氧微生物的富集，同时供生活污水在预处理单元内进行沉降、不完全氧化、填料截留、过滤去除部分污染物及对部分污染物进行转化，生活污水在预处理单元1内的反应停留时间为10-12h。

预处理单元1底端处安装有一圈与进水管4连接的多孔布水管41，多孔布水管41距离预处理单元底部0.08-0.12m，优选为0.1m，其中多孔布水管41管径为50mm，孔径为5-8mm，孔距为10-20mm，利用距离接近底部的一圈多孔布水管41将生活污水均匀分布于预处理单元1底部，减少污水进水时的扰动，改善提高厌氧环境。

微曝气毛细渗滤处理单元2从上到下依次为植被、砂石层25、卵石层26，植被种植于砂石层25之上，根据实际水质情况和环境条件，选取合适的湿地植物。其中砂石层25厚度为300-400mm，填充直径1-5mm的碎石。卵石层26厚度为500-700mm，填充直径10-30mm的石头。设计微曝气毛细渗滤处理单元2的水力负荷为0.5-4.5m³/(m².d),以保证污水有合适的反应停留时间。

微曝气毛细渗滤处理单元2还设有微曝气装置，微曝气装置包括曝气管22、鼓风机23和供电设备24，电设备24与鼓风机23连接并为鼓风机23提供动力，鼓风机23与曝气管连22通并为曝气管22输送氧气，曝气管22布置在微曝气毛细渗滤处理单元2底端处、且均布置有多条，供电设备24为集太阳能电池板和电能储存一体设备于一体的太阳能供电设备。曝气量按气水比确定，气水比一般为3-4，且采用持续曝气的形式。利用太阳能供电设备24带动鼓风机23输送氧气至曝气管22，对经预处理后的生活污水进行微曝气处理，促进生活污水中氨氮不完全氧化，为人工湿地处理单元3内产生的厌氧氨氧化提供合适比例的原料。

在预处理单元1与微曝气毛细渗滤处理单元2之间设置布水弯管42相连通，布水弯管42的高处位于微曝气毛细渗滤处理单元2的砂石层25以上，出水口位于微曝气毛细渗滤处理单元2的植被的根部以下，且出水口处为均匀铺设的穿孔管420，利用重力将预处理后的生活污水均匀分布于植被的根部以下一定距离的位置，使进入微曝气毛细渗滤处理单元2中的污水能通过毛细作用被植物根系所吸收，部分污染物可在好氧条件下被微生物所降解。

穿孔管420管径为25mm，穿孔孔径为2-4mm，孔距为5-10mm，且在穿孔管420上包裹有透水土工布，防止细小填料堵塞布水孔。

人工湿地处理单元3包括在入水侧设置的进水缓冲槽32、在出水侧设置的出水过滤槽33和中间的处理单元主体部分34，进水缓冲槽32与处理单元主体部分34之间用隔板一36隔开，出水过滤槽33和处理单元主体部分34之间用隔板二37隔开，虹吸管43的出水口位于进水缓冲槽32中，进水缓冲槽32和出水过滤槽33内均填充有卵石。出水过滤槽33对排出的水进一步过滤后排出。

进水缓冲槽和出水过滤槽内填充的卵石直径为10-30mm。

在微曝气毛细渗滤处理单元2与人工湿地处理单元3之间设置管径为25mm的虹吸管43相连通，虹吸管43的入水口距离微曝气毛细渗滤处理单元2底部高50mm，且均匀布置有多条，上弯最高点与砂石层25表面高度齐平，出水口位于进水缓冲槽32内，出水口高度与卵石层26高度齐平，以控制水量不低于卵石层26，保证底部经过间歇微曝气的污水率先通过虹吸管43排入潜流湿地处理单元3，且每次排水都抽取一定的高度，因此上部污水以递进关系逐级往下推移，达到不完全曝气的目的。

 人工湿地处理单元包括植被和碎石层31，植被根据实际水质情况和环境条件进行选取，碎石层31由直径5-15mm的碎石组成，厚度为800~1100mm。经微曝气处理后的生活污水在人工湿地处理单元的缺/厌氧环境中，污染物被厌氧氨氧化微生物直接还原成N₂，少部分的硝态氮则被反硝化微生物还原成N₂或NO₂，同时植物也能吸收少量的含氮、磷污染物。且设计人工湿地处理单元3水力负荷的范围为0.1-1.5 m³/(m².d)，保证污水有合理的反应停留时间。

人工湿地处理单元3为潜流湿地处理单元，潜流湿地处理单元的隔板一36和隔板二37上均有滤水孔。污水通过滤水孔从进水缓冲槽32进入处理单元主体部分34，抵消污水进入缺氧区时的水力冲击，以提供厌/缺氧反应时所需要较好的水利条件。

出水过滤槽33设有与出水管45连通的上弯排水管44将处理后的水无动力排放，其中上弯排水管入水口距离底部45-55mm，优选50mm，出水高度为300-500mm之间，保证潜流湿地处理单元3内有400-500mm的厌/缺氧环境淹没区，为污染物的厌氧氨氧化、反硝化、磷还原提供发生条件。

 上弯排水管44的管径为25mm，出水管的管径为50mm。

实施例二

如图4所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：微曝气装置的供电设备24为风力供电设备，风力供电设备为发电与电能储存一体设备，采用间歇曝气的方式，气水比为7-9，间隔时间为50-70min，优选为1h。人工湿地处理单元3为垂直流湿地处理单元，垂直流湿地处理单元的进水缓冲槽32高度高于处理单元主体部分34的高度，且隔板二37上设有滤水孔，隔板一36为隔水板，在隔板一36上设有垂直流进水管35，垂直流进水管35的高度位于虹吸管43出水口的上方。将垂直流湿地处理单元的处理单元主体部分34设置得低于进水缓冲槽32，使污水能够从垂直流进水管35以垂直流入的方式进入处理单元主体部分34，进一步加大污水与空气的混合。设置垂直流进水管35的高度位于虹吸管43出水口的上方，保证进水缓冲槽32的污水高度，使虹吸管43能够正常虹吸。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (3)

1.一种微动力污水一体化处理设备，其特征在于：包括用管道依次连通的对污水进行预处理以提高污水可生化性的预处理单元（1）、对污水进行微曝气处理的微曝气毛细渗滤处理单元（2）、人工湿地处理单元（3），其中预处理单元（1）为厌氧处理单元，且预处理单元（1）与污水进水管（4）连接，微曝气毛细渗滤处理单元（2）设有微曝气装置，人工湿地处理单元（3）与出水管（45）连通；

预处理单元（1）与微曝气毛细渗滤处理单元（2）之间通过布水弯管（42）相连通，布水弯管（42）的入水口位于预处理单元（1）、出水口位于微曝气毛细渗滤处理单元，预处理单元（1）的出水利用高差通过布水弯管（42）将污水均匀输送到微曝气毛细渗滤处理单元（2）的下部分；微曝气毛细渗滤处理单元（2）与人工湿地处理单元（3）之间通过虹吸管（43）相连通，虹吸管（43）的入水口位于微曝气毛细渗滤处理单元（2）的底端处、出水口位于人工湿地处理单元（3）；

微曝气毛细渗滤处理单元（2）从上到下依次为植被、砂石层（25）、卵石层（26），植被种植于砂石层（25）之上，根据实际水质情况和环境条件，选取合适的湿地植物；砂石层（25）厚度为300-400mm，填充直径1-5mm的碎石；

卵石层（26）厚度为500-700mm，填充直径10-30mm的石头；且设计微曝气毛细渗滤处理单元（2）的水力负荷为0.5-4.5m³/(m².d),以保证污水有合适的反应停留时间；

布水弯管（42）的高处位于微曝气毛细渗滤处理单元（2）的砂石层（25）以上，出水口位于微曝气毛细渗滤处理单元（2）的植被的根部以下，且出水口处为均匀铺设的穿孔管（420）；

虹吸管（43）的入水口位于微曝气毛细渗滤处理单元（2）底端处、上弯最高点与微曝气毛细渗滤处理单元（2）的砂石层（25）表面高度齐平、出水口高度与卵石层（26）高度齐平；

虹吸管（43）的入水口离微曝气毛细渗滤处理单元（2）底部45-55mm；

虹吸管（43）在微曝气毛细渗滤处理单元（2）底端处均匀布置有多条；

人工湿地处理单元（3）包括在入水侧设置的进水缓冲槽（32）、在出水侧设置的出水过滤槽（33）和中间的处理单元主体部分（34），进水缓冲槽（32）与处理单元主体部分（34）之间用隔板一（36）隔开，出水过滤槽（33）和处理单元主体部分（34）之间用隔板二（37）隔开，虹吸管（43）的出水口位于进水缓冲槽（32）中，进水缓冲槽（32）和出水过滤槽（33）内均填充有卵石；

进水缓冲槽（32）和出水过滤槽（33）内填充的卵石直径为10-30mm；

人工湿地处理单元（3）为潜流湿地处理单元，潜流湿地处理单元的隔板一（36）和隔板二（37）上均有滤水孔；

或者人工湿地处理单元（3）为垂直流湿地处理单元，垂直流湿地处理单元的进水缓冲槽（32）高度高于处理单元主体部分（34）的高度，且隔板二（37）上设有滤水孔，隔板一（36）为隔水板，在隔板一（36）上设有垂直流进水管（35），垂直流进水管（35）的高度位于虹吸管（43）出水口的上方；

出水过滤槽（33）的底端处设有与出水管（45）连通的上弯排水管（44），上弯排水管（44）的入水口距离人工湿地处理单元（3）底部45-55mm，出水高度为300-500mm之间；

人工湿地处理单元（3）包括植被和碎石层（31），其中碎石层（31）厚度为800-1100mm，填充有直径为5-15mm的碎石；且设计人工湿地处理单元3水力负荷的范围为0.1-1.5 m³/(m².d)，保证污水有合理的反应停留时间。

2.如权利要求1所示的微动力污水一体化处理设备，其特征在于：预处理单元（1）内安装有固定填料（13），底部处设有多孔布水管（41）与进水管（4）连接；

多孔布水管（41）设在距离预处理单元底部0.08-0.12m的位置；

多孔布水管（41）沿预处理单元底部处布置一圈；

多孔布水管（41）管径为50mm，孔径为5-8mm，孔距为10-20mm。

3.如权利要求1所示的微动力污水一体化处理设备，其特征在于：微曝气装置包括曝气管（22）、鼓风机（23）和供电设备（24），供电设备（24）与鼓风机（23）连接并为鼓风机（23）提供动力，鼓风机（23）与曝气管（22）连通并为曝气管（22）输送氧气，曝气管（22）布置在微曝气毛细渗滤处理单元（2）底端处；

曝气管（22）在微曝气毛细渗滤处理单元（2）底端处均匀布置有多条；

供电设备（24）为太阳能供电设备或者为风力供电设备。

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