CN108658222A - 一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺 - Google Patents

一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，步骤如下：（1）酸化水解预处理，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，改善污水的可生化性；（2）采用重力势能充氧槽，预处理后的污水利用重力势能进入充氧槽，对系统进行有效充氧；使得污水在充氧槽系统中达到充分的好氧生物处理；（3）采用虹吸式复合潜流人工湿地，生态‑生物法高效处理污水；利用虹吸作用，将沉积于湿地底层的淤泥及时、不断虹吸排出，使得污水处理过程中产生的淤积污泥不会长时间累积固化于湿地，有效解决湿地淤积堵塞问题，达到污水处理长效稳定运行。

Description

一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，属污水处理技术领域。
背景技术
水污染导致水环境的恶化，直接影响人们的生产和生活。污水处理技术与工艺的研究和开发一直处于不断的前进过程中。污水处理工艺已形成规模化的研发和广泛的应用，依据不同类型和性质的污水，一般采用物理法、化学法、以及生物法，或是多种工艺联合应用。随着污水处理工艺或技术的不断改进和发展，传统的生物法、生态法等技术与工艺，在时间或空间上，其局限性已凸显。
传统的好氧生物技术，即通过压力风机提供十几倍水量的风量为好氧微生物供氧，因此大量消耗电力，需要较高的建设费用和运行成本。
在丘陵山区，农村污水所流经的过程具有明显的高度差（h），充分利用有利的地形优势，利用重力势能对好氧活性污泥进行充氧，达到污水的好氧处理。
人工湿地高效的去除污水污染物以及经济的运作模式，使得人工湿地得到广泛应用。与其它污水处理工艺相比，人工湿地处理污水具有诸多优势：出水稳定、建造及运转费用低、维护简单、处理效率高，并且适用面广、对负荷变化的适用能力强。
在人工湿地的研究与应用中发现一定问题。例如，堵塞问题。堵塞是妨碍人工湿地长效运行的一大难题，严重影响了净化污水效果。积累的污染物堵塞基质孔隙，导致水力传导系数的下降、基质中氧气恢复减缓、理化环境恶化、造成微生物活性随之下降，最终使得污染物降解速率进一步变慢。
无论表面流、潜流还是垂直潜流人工湿地，在运行过程中，湿地处理系统均存在复氧能力不足问题，导致有机负荷剧增，严重影响湿地系统长效运行。
虹吸式复合潜流人工湿地，在运行模式上进行技术创新和设计改进，大幅度提高湿地污水处理系统复氧能力，极大降低湿地污水处理系统堵塞风险。
丘陵山区农村污水处理工艺，主要围绕处理技术、工程工艺等方面进行创新和改进，有效解决了好氧生物处理高能耗、人工湿地易堵塞及复氧能力不足等难题，把污水好氧处理技术和生态深处理技术进行了有机统一。
发明内容
本发明的目的是，为了解决丘陵山区农村污水处理问题，本发明提出一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，改进现有高能耗的好氧模式，充分利用重力势能进行好氧、人工湿地虹吸进行复氧，使得生物法和生态法有机统一。
本发明实现的技术方案是，一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，包括酸化水解预处理和好氧后的虹吸式复合潜流人工湿地处理，所述工艺在污水处理过程中，充分利用重力势能对充氧槽中的好氧污泥进行充氧，使得污水达到高效好氧处理；利用虹吸式复合垂直潜流人工湿地的虹吸作用，增强了污水好氧处理功效，将生物法与生态法有机统一于污水处理中，并有效解决湿地淤积堵塞问题，极大降低湿地堵塞风险。
一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，具体步骤如下：
（1）酸化水解预处理，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，改善污水的可生化性。
（2）采用重力势能充氧槽，预处理后的污水利用重力势能进入充氧槽，对系统进行有效充氧；使得污水在充氧槽系统中达到充分的好氧生物处理。
（3）利用虹吸式复合潜流人工湿地，采用生态-生物法高效处理污水；利用虹吸作用，将沉积于湿地底层的淤泥及时、不断虹吸排出，使得污水处理过程中产生的淤积污泥不会长时间累积固化于湿地，有效解决湿地淤积堵塞问题，达到污水处理长效稳定运行；利用潮汐原理，污水水位在湿地中周而复始高低起伏，空气随着污水水位的高低起伏，不断进出湿地，增加污水中的溶解氧含量，增强基质附着好氧微生物呼吸作用，达到污水好氧处理功效。
所述重力势能充氧槽从上至下分为第一好氧池、中间池和第二好氧池；所述第一好氧池通过第一虹吸管与中间池连接；所述中间池通过第二虹吸管与第二好氧池连接；所述第二好氧池的上部安装了排水口，下部安装有排泥口；所述中间池与第二好氧池之间设置了垂直于水平面的导气管，导气管的上部接近中间池的顶部，导气管的下部接近第二好氧池的底部；需要处理的农村污水从上部进入第一好氧池；经过第一好氧池处理的污水通过第一虹吸管进入中间池；进入中间池的污水同时将中间池的空气压入第二好氧池，给第二好氧池充氧；中间池的水位达到一定高度，池中的废水通过第二虹吸管进入第二好氧池；经过第二好氧池处理的废水，出水从出水口排出，污泥从排泥口排出。
所述第一好氧池，经过酸化水解预处理后的污水在其中活性污泥中好氧微生物的作用下进行好氧处理；所述中间池，为污水与空气的交换池，通过导气管对第二好氧池的污水进行间歇、规律性的充氧；所述第二好氧池继续对污水进行好氧处理。
所述第一好氧池、中间池、第二好氧池的容积之比为2:1:1。
所述第一虹吸管最高端略低于充氧槽最高有效水位高度，虹吸口位于第一好氧池的1/2深度处；所述第一虹吸管最低端位于中间池的1/2深度处。
所述第二虹吸管最高端略低于中间池的顶端，虹吸口位于中间池的1/2深度处；第二虹吸管最低端略高于第二好氧池底端。
所述导气管的最高端略低于中间池的顶端，所述导气管的最低端略高于第二好氧池底端。
所述排水口位于第二好氧池外侧高度距上端1/5处的位置；所述排泥口位于第二好氧池外侧高度距底端1/5处的位置。
所述虹吸式复合潜流人工湿地将经过重力势能充氧槽好氧处理的污水在此进行生物与生态相结合处理。
所述虹吸式复合潜流人工湿地分为上行池和下行池两部分；所述上行池的排水，采用虹吸式排水管进行排水，虹吸式排水管等距离分布于上行池的右外侧；所述上行池与下行池具有1/4高度差；下行池中的第一基质层的1/2基质部分始终处于空气中；所述下行池与上行池分别铺设3层基质，从上至下的第一基质层基质为粒径较小的生物陶粒，第二基质层基质为粒径较大的沸石，第三基质层基质为粒径大的鹅卵石；所述下行池与上行池的第一基质层、第二基质层被阻隔分开；所述下行池与上行池的第三基质层为整体连通；所述下行池污水通过连通口流向上行池；所述下行池的表层种植植物，在植物下面均匀布置布水管。
所述虹吸式复合潜流人工湿地在虹吸排水过程中，基质层的一部分始终处于空气中，基质附着好氧微生物对污水进行好氧处理；基质层的另外一部分处于缺氧状态，基质附着微生物对污水进行兼氧或厌氧处理；不同基质对污水污染物质进行吸附、吸收去除，表面植物对污水污染物质进行吸收去除。
本发明的有益效果是，本发明在污水处理过程中，充分利用重力势能对充氧槽中的好氧污泥进行充氧，使得污水达到高效好氧处理；充分利用虹吸式复合垂直潜流人工湿地的虹吸作用，增强了污水好氧处理功效，将生物法与生态法有机统一于污水处理中，并有效解决湿地淤积堵塞问题，极大降低湿地堵塞风险。本发明因地制宜、生物生态、低碳节能、长效运行。经本发明工艺处理后的出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）标准。
附图说明
图1为一种丘陵山区农村污水处理工艺流程；
图2为重力势能充氧槽结构示意图；
图3为虹吸式复合垂直潜流人工湿地结构示意图；
图中，1是第一好氧池；2是中间池；3是第二好氧池；4为水流；5是第一虹吸管；6是第二虹吸管；7是导气管；8是排水口；9是排泥口；11是植物；12是第一基质层；13是第二基质层；14是第三基质层；15是下行池；16是下行池与上行池的连通口；17是上行池；18是虹吸式排放管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
本实施例一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，包括以下步骤：
（1）酸化水解预处理，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，改善污水的可生化性。
（2）采用重力势能充氧槽，预处理后的污水利用重力势能进入充氧槽，对系统进行有效充氧；使得污水在充氧槽系统中达到充分的好氧生物处理。
（3）虹吸式复合潜流人工湿地，生态-生物法有机统一高效处理污水；利用虹吸作用，将沉积于湿地底层的淤泥及时、不断虹吸排出，使得污水处理过程中产生的淤积污泥不会长时间累积固化于湿地，有效解决湿地淤积堵塞问题，达到污水处理长效稳定运行。
如图1所示，由一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺处理污水整个流程可知，本实施例污水在经过前期酸化水解的预处理后，污水大分子有机物转化为小分子有机物，污水生活性提高。
如图2所示，经过酸化水解后的污水进入重力势能充氧槽。具有高重力势能的污水流4，高速进入第一好氧池1，并进行高效充氧，污水在活性污泥中好氧微生物的作用下进行好氧处理；而后，当第一好氧池中的污水达到一定水位后，通过第一虹吸管5，进入中间池2；由于中间池2为一密闭结构，随着污水不断的进入，在水压力的作用下，中间池2中的空气通过均匀布设的导气管7进入第二好氧池3，对第二好氧池中的污水进行间歇、规律性的充氧。以此同时，当中间池2中的污水达到一定水位后，污水通过均匀布设的虹吸管6进入第二好氧池3；污水在经过第二好氧池3处理后，通过排水口8排入虹吸式复合潜流人工湿地中，进行进一步处理。
如图3所示，污水经过重力势能充氧槽处理后，进入虹吸式复合潜流人工湿地。污水通过下行池15植物层11下的布水管进入湿地；下行池15表面种植的植物11对污水中的污染物质进行吸收降解。植物吸收污水中的氮、磷等污染物质，生长繁殖，待长到一定程度进行刈割；而后，污水经下行池15表面的植物11流向第一基质层12、第二基质层13，污水通过第三基质层14的连通口16进入上行池17；污水在上行池7先后通过第二基质层13、第一基质层12得到进一步处理；当上行池17水体水位达到表面的植物11根系处时，植物进一步吸收污水中的氮、磷等污染物质。经过一系列处理后的污水经虹吸式排水管18排出湿地。并将淤积于湿地底层的淤泥经过虹吸管随同被处理的污水排出。
经本实施例系统处理后的出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）标准。

Claims (6)

1.一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，包括酸化水解预处理和好氧后的虹吸式复合潜流人工湿地处理，其特征在于，所述工艺在污水处理过程中，充分利用重力势能对充氧槽中的好氧污泥进行充氧，使得污水达到高效好氧处理；充分利用虹吸式复合垂直潜流人工湿地的虹吸作用，增强了污水好氧处理功效，将生物法与生态法有机统一于污水处理中，并有效解决湿地淤积堵塞问题，极大降低湿地堵塞风险；具体步骤如下：
（1）酸化水解预处理，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，改善污水的可生化性；
（2）采用重力势能充氧槽，预处理后的污水利用重力势能进入充氧槽，对系统进行有效充氧；使得污水在充氧槽系统中达到充分的好氧生物处理；
（3）利用虹吸式复合潜流人工湿地，采用生态-生物法高效处理污水；利用虹吸作用，将沉积于湿地底层的淤泥及时、不断虹吸排出，使得污水处理过程中产生的淤积污泥不会长时间累积固化于湿地，有效解决湿地淤积堵塞问题，达到污水处理长效稳定运行；利用潮汐原理，污水水位在湿地中周而复始高低起伏，空气随着污水水位的高低起伏，不断进出湿地，增加污水中的溶解氧含量，增强基质附着好氧微生物呼吸作用，达到污水好氧处理功效。
2.根据权利要求1所述的一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，其特征在于，所述重力势能充氧槽从上至下分为第一好氧池、中间池和第二好氧池；所述第一好氧池通过第一虹吸管与中间池连接；所述中间池通过第二虹吸管与第二好氧池连接；所述第二好氧池的上部安装了排水口，下部安装有排泥口；所述中间池与第二好氧池之间设置了垂直于水平面的导气管，导气管的上部接近中间池的顶部，导气管的下部接近第二好氧池的底部；需要处理的农村污水从上部进入第一好氧池；经过第一好氧池处理的污水通过第一虹吸管进入中间池；进入中间池的污水同时将中间池的空气压入第二好氧池，给第二好氧池充氧；中间池的水位达到一定高度，池中的废水通过第二虹吸管进入第二好氧池；经过第二好氧池处理的废水，出水从出水口排出，污泥从排泥口排出。
3.根据权利要求2所述的一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，其特征在于，所述第一好氧池，经过酸化水解预处理后的污水在其中活性污泥中好氧微生物的作用下进行好氧处理；所述中间池，为污水与空气的交换池，通过导气管对第二好氧池的污水进行间歇、规律性的充氧；所述第二好氧池继续对污水进行好氧处理。
4.根据权利要求2所述的一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，其特征在于，所述第一好氧池、中间池、第二好氧池的容积之比为2:1:1；所述第一虹吸管最高端略低于充氧槽最高有效水位高度，虹吸口位于第一好氧池的1/2深度处；第一虹吸管最低端位于中间池的1/2深度处；所述第二虹吸管最高端略低于中间池的顶端，虹吸口位于中间池的1/2深度处；第二虹吸管最低端略高于第二好氧池底端；所述导气管的最高端略低于中间池的顶端，所述导气管的最低端略高于第二好氧池底端；所述排水口位于第二好氧池外侧高度距上端1/5处的位置；排泥口位于第二好氧池外侧高度距底端1/5处的位置。
5.根据权利要求1所述的一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，其特征在于，所述虹吸式复合潜流人工湿地将经过重力势能充氧槽好氧处理的污水在此进行生物与生态相结合处理；
所述虹吸式复合潜流人工湿地分为上行池和下行池两部分；所述上行池的排水，采用虹吸式排水管进行排水，虹吸式排水管等距离分布于上行池的右外侧；所述上行池与下行池具有1/4高度差；下行池中的第一基质层的1/2基质部分始终处于空气中；所述下行池与上行池分别铺设3层基质，从上至下的第一基质层基质为粒径较小的生物陶粒，第二基质层基质为粒径较大的沸石，第三基质层基质为粒径大的鹅卵石；所述下行池与上行池的第一基质层、第二基质层被阻隔分开；所述下行池与上行池的第三基质层为整体连通；所述下行池污水通过连通口流向上行池；所述下行池的表层种植植物，在植物下面均匀布置布水管。
6.根据权利要求5所述的一种基于重力势能充氧槽的丘陵山区农村污水处理工艺，其特征在于，所述虹吸式复合潜流人工湿地在虹吸排水过程中，基质层的一部分始终处于空气中，基质附着好氧微生物对污水进行好氧处理；基质层的另外一部分处于缺氧状态，基质附着微生物对污水进行兼氧或厌氧处理；不同基质对污水污染物质进行吸附、吸收去除，表面植物对污水污染物质进行吸收去除。
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