CN108059247A - 一种生活污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水处理装置，包括厌氧池、兼氧池、一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池、生态沉淀池等八个相对独立的反应单元依次串联而成，或者根据需求可加上以上除生态沉淀池外的某种反应单元的重复设置，串联构成八级以上的反应器。本发明技术方案，具有能有效就地处理及回用生活污水的生物生态协同的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种生活污水处理装置，属于环境工程领域。
背景技术
目前我国的分散式生活污水处理大多数采取单一生物处理工艺或单一生态处理工艺，这两种方式均存在一些不足：生物处理工艺虽然占地面积较小，但是往往存在耗电耗能、污泥产量大、难以实现氮磷资源化、景观效果差等缺点；生态处理工艺虽运行费用低、景观效果好，但往往存在占地面积大、出水不稳定等缺点，因此，针对两种分散式生活污水处理工艺的不足，开发生物生态协同处理工艺，通过两种工艺耦合弥补各自不足，成为目前分散式污水处理工艺开发的主流方向，然而目前能够较好结合两种工艺特征的成功技术并不多见，需要我们开发更为合理的处理方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能有效就地处理及回用生活污水的生物生态协同的生活污水处理装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种污水处理装置至少包括厌氧池、兼氧池、一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池、生态沉淀池八种相对独立的反应单元串联而成，或者由八种单元加上以上除生态沉淀池外的某级反应单元构成的八级以上的串联反应器。
本发明进一步设置：污水处理装置的八个或八个以上的不同反应单元之间，通过隔墙相互隔离，不同单元之间的污水通过过水管相互沟通，污水过水管为长短腿的H型装置污水管，长短腿分别位于隔墙两侧，且每个处理单元的进水管和出水管按照对角方式布置。
本发明进一步设置：在装置的厌氧反应单单元和兼氧池中，投放有竖立的漂浮固定填料作为厌氧微生物和兼氧微生物的生长载体，以提高两种反应单位对污水的处理效率。
本发明进一步设置：在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池中，投放有悬浮漂流移动填料，可作为上述反应单元中好氧微生物及藻类的生长载体，以提高上述反应单元对污水的处理效率，同时减少悬浮污泥的生长量。
本发明进一步设置：在好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池中，设有水底光源，以提供光照，促进光合细菌、藻类的生长，并保证浮游动物、节肢水生动物、软体水生动物、鱼类等水生动物能够在模拟自然环境的条件下健康生长。
本发明进一步设置：在好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池中，分别按照耐污程度不同的特性，将浮游动物、节肢水生动物、软体水生动物、鱼类浮游动物按照一定的比例组合投放，用以促进对污水处理过程中生成的污泥、藻类等的消减作用，同时通过健全的食物链，促进水质净化效果，实现污水中氮磷的资源化利用。
本发明进一步设置：在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池和二级好氧生态池上部，设有植物栽培筐，里面放置填料并种植植物，其中填料具有臭气吸附功能，能够去除曝气产生的异味，而所种植的植物其根系能够下伸进入污水中，一方面植物根系能够成为微生物生长的填料，另一方面植物根系可为系统中的微生物提供氧气并吸收氮磷，起到提高污水处理效果并美化景观等效果。
本发明进一步设置：在生态沉淀池单元中，其底部投放有除磷填料，填料上部种植沉水植物，并将浮游动物、节肢水生动物、软体水生动物、鱼类浮游动物按照一定的比例组合投放，起到进一步去除污水中的磷并同时提高水质的效果。
本发明进一步设置：在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池和二级好氧生态池中，设有可控的曝气系统，可根据需要分别对每个单元提供所需的气量。
本发明进一步设置：在生态沉淀池单元底部设有回流系统，根据需要可实现污泥及出水的回流，其中污泥及出水回流至兼氧池中。
为进一步提高整个工艺流程的处理效果，进一步限定工艺条件如下：
对于生活污水常见进水COD浓度在200-500 mg/L时，本发明装置各单元的水力停留时间是：厌氧池12-24h、兼氧池6-12 h、一级好氧流化池6-12h、二级好氧流化池6-12h、好氧光照藻菌共生流化池6-12h、一级好氧生态池6-24h、二级好氧生态池6-24 h、生态沉淀池4-6h。
当生活污水出现收集大部分污水为冲厕水时等情况下，引起进水浓度大于常见进水COD浓度范围时，进水COD每增加100-150 mg/L时，可任意增加设定一级以下厌氧池、兼氧池、一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池等7种单元中的某一种反应单元，增加的反应单元串联连接在同类单元之后，且其水力停留时间与装置中原来设定的同类反应单元一致。
装置过水管的直径与水量相关，当水量在100吨/d时，过水管直径在100-200 mm，当水量每增加50吨时，直径增加50 mm，过水管材质不限，过水管短腿部分伸入液面以下20-30 cm，长腿部分距离池底20-50 cm，三通两侧在液面上方部分为15-25 cm。
在厌氧池和兼氧池中投放的漂浮固定填料，由无纺布、活性碳纤维、塑料纤维、聚氨酯、阿科曼填料等填料中的一种或几种组成，漂浮固定填料通过自身密度以及底部重物固定顶部浮子控制等方式，可以呈竖立状态分布在反应池中，漂浮固定填料在厌氧池中按照填料体积和污水体积比为1-10%投放，在兼氧池中按照填料体积和污水体积比为5-30%投放。
在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池投放有悬浮漂流移动填料，悬浮漂流移动填料由塑料等材质制成，长满微生物膜后其密度稍大于水，粒径一般在0.2-20 cm之间，在曝气的条件下能够呈流态化在反应器中均匀分布，在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化床中分别按照填料体积和污水体积比为10-40%,10-30%和5-25%的比例投放。
在好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池在空间均匀设置水底光源，水底光源可采用水底LED灯、光导纤维、普通水底照明灯等光源，分别控制生流化床反应单元、一级好氧生态池、二级好氧生态池中的光强为3000-6000LUX，2000-5000LUX，1000-5000LUX，光照时间开启和关闭时间持续长度设定为0.5-1.5：1
在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池设有曝气系统，分别控制上述反应单元中的气体流量与污水流量比例为8-10:1，8-10:1，6-8:1, 6-8:1和6-8:1。
在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池上部空间，设有高度为10-30 cm的种植篮筐，种植篮筐材质不限，篮筐底部开放，底部及四周封闭并开有0.5 mm的小孔，内部放置粒径为1-3cm的颗粒活性碳、沸石、陶粒等填料的一种或几种，种植篮筐内种植有美人蕉、旱伞草、鸢尾、再力花、芦苇、芒草等植物中的一种或几种，植物根系可通过小孔进入到污水中。
在生态沉淀池中，底部填充了占据沉淀池体积20-50%的强化除磷拦截填料，吸磷填料直径为3-10 cm，填料由贝壳、水化硅酸钙、石灰石、钢渣、混凝土砌块、砖块等其中的一种或几种组成。
在生态沉淀池中，种植有苦草、水车前、金鱼藻、黑藻、菹草、海菜花等沉水植物中的一种或几种，用以提高水体溶氧水平并进一步净化水质。
在生态沉淀池单元底部回流系统设定的污泥及出水与进水的回流比为0.5-2:1，回流污水及污泥进入兼氧池的前部进水口处。
在好氧光照藻菌共生流化池中，投放有鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫、哲水蚤、剑水蚤、轮虫、钟虫等浮游动物中的一种或几种，投放密度控制1000-5000个/L。
在一级好氧生态池中，投放有鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫、哲水蚤、剑水蚤、轮虫、钟虫等浮游动物中的一种或几种，中华园田螺、铜锈环梭螺、大瓶螺等软体动物以及鲶鱼、鳙鱼、花鲢等鱼类中的一种或几种，其中浮游动物类控制密度为700-2000个/L，软体动物类控制密度为50-100个/m3，鱼类控制密度为1-5尾/m3。
在二级好氧生态池中，投放有鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫、哲水蚤、剑水蚤、轮虫、钟虫等浮游动物中的一种或几种，中华园田螺、铜锈环梭螺、大瓶螺、河蚬等软体动物中的一种或几种，青虾、河虾、草虾等淡水节肢动物中的一种或几种，以及鲶鱼、鳙鱼、花鲢、泥鳅、食蚊鱼、金鲫鱼、草、青鱼等鱼类中的一种或几种，其中浮游动物类控制密度为500-1500个/L，软体动物类控制密度为50-80个/m3，节肢动物控制密度为10-20个/m3， 鱼类控制密度为5-10尾/m3。
在生态沉淀池单元中，投放有金鲫鱼、锦鲤等观赏鱼类，观赏鱼类控制密度为5-10尾/m3。
本发明装置的优点在于：
1.通过多级单元的设置，保证了系统中微生态系统及生物群落的多样性，通过多种微生物、植物及动物的协同作用，提高了装置对污水的处理效率。
2.通过在厌氧池与兼氧池中设置漂浮固定填料，可使得这两个反应单元中与相应环境适应的微生物能够在填料表面附着生长，并使其在空间分布更均匀，促进了传质效率，提高了装置处理污水的性能。
3.通过在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池投放悬浮漂流移动填料，改变了传统的固定式接触氧化填料上微生物的生长方式，悬浮填料随污水流动，促进了传质效率，提高了装置处理污水的性能，同时，悬浮填料易于添加的特性，使得其在后期维护更加方便，避免了传统固定式接触氧化填料处理方式填料难以更换等缺点。
4.通过在好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池中设置水底光照，促进了水体中藻类和光合细菌的生长，有利于水体生态系统的稳定和多样性，并通过藻类的释放氧气、吸收氮磷和光合细菌的同化作用等，提高了装置对污水的处理性能。
5.在污水处理装置中引入大量浮游动物、水生软体动物、节肢动物、鱼类等，使得生态系统中具有完整的食物链，减少了系统中污泥的产生量，使得装置运行维护管理方便，适合中小型污水处理。
6.污水处理装置总体具有景观漂亮、出水水质好、偏于维护、能耗低等优点。
附图说明
图1为本发明工艺装置的示意图；
图2为图1A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图中标号为：1为厌氧池，2为兼氧池，3为一级好氧流化池，4为二级好氧流化池，5为好氧光照藻菌共生流化池，6为一级好氧生态池，7为二级好氧生态池，8为生态沉淀池，9为过水管，10为隔墙，11为曝气系统，12为回流系统，13为漂浮固定填料，14为悬浮漂流移动填料，15为水底光源，16为强化除磷拦截填料，17为景观植物，18为除臭功能种植基质，19为水生动物，20为沉水植物。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
参见附图1-附图3。
在温州市某住宅小区采用本工艺方法处理污水，小区人口合计1000人，每日产生污水100 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。
该小区生活污水统一收集后，进入到设置在小区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，并利用砖墙分割成为8个单元，其中厌氧池1和厌氧池1的有效容积均为50 m3，一级好氧流化池3、二级好氧流化池4、好氧光照藻菌共生流化池5、一级好氧生态池6和二级好氧流化池4的有效容积均为25 m3，生态沉淀池8的有效容积为20 m3，相应的污水在上述八个串联的反应单元中的水力停留时间为12，12，6，6，6，6，6和4.8 h，污水处理池高为2.9 m，超高设定为0.4 m，占地面积为110 m2，长宽为11m*10m，不同单元中间利用M20砖隔墙10隔开。
装置的进水利用DN110 的PVC进水管收集进入污水处理装置，在不同单元之间利用PVC管构造成长短腿的H型过水管9系统，过水管9在不同单元中呈对角线布置，过水管9利用两个DN110三通构成H型结构，其中短腿和长腿依次在不同单元间串联布置，避免短流，短腿部分伸入水面下方为30 cm，长腿部分距离底部30cm，H型结构在液位上部伸出液面上方为25 cm。
在厌氧池1和厌氧池1中均投放占有效容积10%即5 m3漂浮固定填料13，单个漂浮固定填料13由宽厚高为200*20*2200 mm无纺布组成，填料顶部绑定能够提供浮力的塑料浮子，填料底部系在重为0.2 kg的混凝土重块上，该结构能够保证填料在上述反应单元中呈悬浮状态。
在一级好氧流化池3、二级好氧流化池4、好氧光照藻菌共生流化池5中，均投放有占有效污水容积10%即2.5 m3的悬浮漂流移动填料14，悬浮漂流移动填料14有长宽高为20*20*20mm的块状无纺布构成，该无纺布长满微生物后密度达到1.05 g/cm3,在曝气状态下悬浮漂流移动填料14可随水流悬浮移动。
在一级好氧流化池3、二级好氧流化池4、好氧光照藻菌共生流化池5、一级好氧生态池6、二级好氧生态池7底部按照1m的间隔布置曝气系统11的曝气管，每根曝气管长度为0.8，不同曝气管中部通过曝气总管连接，曝气管连接风机，通过风机流量的控制，分别控制上述反应单元中的气体流量40,40,25,25,25 m3/h。
在好氧光照藻菌共生流化池5、一级好氧生态池6、二级好氧生态池7在空间按照每4m3均匀布置4盏功率为50 w的水底光源15LED灯，并分别控制上述不同单元的光强为5000，5000和5000LUX，光照时间开启和关闭时间持续长度设定为1:1，即每天开12h，关闭12h。
在一级好氧流化池3、二级好氧流化池4、好氧光照藻菌共生流化池5、一级好氧生态池6、二级好氧生态池7上部超高部分空间，通过膨胀螺钉固定挂钩，并在挂钩上悬挂单个长宽高为100*100*30 cm的不锈钢种植篮筐，不锈钢种植篮筐底部及四周封闭并开有0.5mm的小孔，内部放满粒径为3cm的除臭功能种植基质18颗粒活性碳，种植篮筐内按照9株/m2的密度均匀混合种植美人蕉、旱伞草、鸢尾等景观植物17。
在生态沉淀池8底部填充了8 m3的粒径为5cm的石灰石强化除磷拦截填料16，填料上部种植按照密度20株每平方的密度种植苦草和黑藻等沉水植物20。在生态沉淀池8底部设有DN50的不锈钢回流管并连接功率为0.75kW的不锈钢离心泵，用于回流系统12中的污泥及出水，每日回流污水量为100 m3，回流污水及污泥进入厌氧池1的前部进水口附近。
在好氧光照藻菌共生流化池5中，按照5000个/L的密度，混合投放鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫等浮游动物。
在一级好氧生态池6中，按照2000个/L的密度，混合投放有鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫、哲水蚤、剑水蚤、轮虫、钟虫等浮游动物中的一种或几种，并按50个/m3的密度，混合投放中华园田螺、铜锈环梭螺、大瓶螺等软体动物，此外，按照5尾/m3的密度，混合投放鲶鱼、鳙鱼、花鲢等鱼类水生动物19。
在二级好氧生态池7中，按照1000个/L的密度，混合投放鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫、哲水蚤、剑水蚤、轮虫、钟虫等浮游动物，按照50个/m3的密度，混合投放中华园田螺、铜锈环梭螺、大瓶螺、河蚬等软体动物，按照20个/m3的密度投放青虾、河虾、草虾等淡水节肢动物，此外，按照8尾/m3的密度，混合投放泥鳅、食蚊鱼、金鲫鱼、草、青鱼等鱼类。
在生态沉淀池8单元中，按照10尾//m3的密度，混合投放金鲫鱼、锦鲤等观赏鱼类。
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：包括厌氧池、兼氧池、一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池、生态沉淀池等八个相对独立的反应单元依次串联而成，或者根据需求可加上以上除生态沉淀池外的某种反应单元的重复设置，串联构成八级以上的反应器。
2.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：不同单元由隔墙相互隔离形成相对独立的结构，不同单元之间的污水交换通过污水过水管系统相互沟通，污水过水管系统为长短腿的H型装置污水管，长短腿分别位于隔墙两侧，且每个处理单元的进水管和出水管按照对角方式布置。
3.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：在生活污水常见进水浓度如COD在200-500 mg/L范围时，各反应单元的水力停留时间是厌氧池12-24h、兼氧池6-12 h、一级好氧流化池6-12h、二级好氧流化池6-12h、好氧光照藻菌共生流化池6-12h、一级好氧生态池6-24h、二级好氧生态池6-24 h、生态沉淀池4-6 h。
4.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：当生活污水出现收集大部分污水为冲厕水时等情况下，引起进水浓度大于常见进水COD浓度范围时，进水COD每增加100-150 mg/L时，可任意增加设定一级以下厌氧池、兼氧池、一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池等七种反应单元中的某一种反应单元，增加的反应单元串联连接在同类反应单元之后，且其水力停留时间与装置中原来设定的同类反应单元一致。
5.根据权利要求2所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述H型过水管的两侧直管分别位于隔墙两侧，横管穿过隔墙并通过两个三通分别与隔墙两侧直观相连，装置过水管的直径与水量相关，当水量在100吨/d时，过水管直径在100-200 mm，当水量每增加50吨时，直径增加50 mm，过水管材质不限，H型过水管下部短腿部分伸入液面以下20-30 cm，下部长腿部分距离池底20-50 cm，H型过水管上部两侧在液面上方部分为15-25 cm。
6.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：厌氧池和兼氧池中，按照填料体积和污水体积比为1-10%和5-30%的比例，分别投放由无纺布、活性碳纤维、塑料纤维、聚氨酯、阿科曼填料等填料中的一种或几种组成的漂浮固定填料，漂浮固定填料通过自身密度以及底部重物固定顶部浮子控制等方式，呈竖立状态分布在反应池中。
7.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：在一级好氧流化池、二级好氧流化池和好氧光照藻菌共生流化池中，分别按照填料体积和污水体积比为10-40%,10-30%和5-25%的比例投放有悬浮漂流移动填料，悬浮漂流移动填料由塑料等材质制成，长满微生物膜后其密度在1.0-1.1 g/cm3，粒径为0.2-20 cm，在曝气的条件下能够呈流态化在反应器中均匀分布。
8.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：在好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池中，在水底部空间均匀设置水底光源，并分别控制生流化床反应单元、一级好氧生态池、二级好氧生态池中水底的光强为3000-6000LUX，2000-5000LUX，1000-5000LUX，光照时间开启和关闭时间持续长度设定为0.5-1.5:1。
9.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池设有曝气系统，分别控制上述反应单元中的气体流量与污水流量比例为8-10:1，8-10:1，6-8:1, 6-8:1和6-8:1。
10.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：在一级好氧流化池、二级好氧流化池、好氧光照藻菌共生流化池、一级好氧生态池、二级好氧生态池上部空间，设有高度为10-30 cm的种植篮筐，篮筐底部开放，底部及四周封闭并开有0.5 mm的小孔，内部放置粒径为1-3cm的颗粒活性碳、沸石、陶粒等填料的一种或几种，种植篮筐内种植有美人蕉、旱伞草、鸢尾、再力花、芦苇、芒草等植物中的一种或几种，植物根系可通过小孔进入到污水中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180522 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |