CN108726683A - 分散式生活污水自然生态处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理领域，公开了一种具有实用和推广价值的农村生活污水的低成本处理系统。它包括厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元；污水依次通过厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元，经过各单元的共同作用，实现对生活污水的处理；所述厌氧处理单元包括格栅、沉淀池、厌氧池，污水通过格栅依次进入沉淀池和厌氧池；所述人工湿地单元采用表面流湿地处理技术进行处理。

Description

分散式生活污水自然生态处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种生活污水的处理系统。
背景技术
当前我国城市郊区以外的广大乡镇社区村庄由于居民分散居住，不可能铺设污水管网收集，导致绝大多数生活污水直接排放到周围环境，再与养殖业污水叠加致使农村面源污染更加严重。而城市所使用的传统污水处理方式由于投资大、建设运行复杂、运行成本高、管理维护难度大等原因，致使其难以在农村地区进行推广；即使村镇在国家的政策资助下建设了城市所使用的污水处理设施，也会由于处理成本太高，管理维护难度大等原因致使设备在运行一段时间后闲置不用，从而造成国家资金的巨大浪费。
相比于城市集中式点源污染治理，农村面源的治理是一个更加复杂与困难的问题，国内外研究逐渐趋向采用分散处理的方式，特别是人工湿地处理污水受到人们的关注。我国现有的人工湿地污水处理系统以潜流式为主，由于没有动力曝气，氧气在水中的溶解度很低、扩散速率小，主要依靠植物根系泌氧，供氧能力很差，国内外大量研究和实践证明，日处理1吨生活污水需湿地面积10m2以上，以人工湿地应用案例较多的捷克为例，其人工湿地的平均占地面积为5.1m2/PE(population equivalent，人口当量)，美国环保署则建议日处理1吨生活污水采用15m2—20m2人工湿地，然而，为了减少用地和降低投资，我国大部分现有人工湿地案例的用地仅为2m2—3m2/吨水•天，有的甚至更少，其后果是这些湿地系统仅可在建成初期短暂正常运行（除非实际污水量很小），大部分系统因为氧气供应不足、厌氧菌大量繁殖而变成黑臭污水潭。另外我国虽然颁布实施了《人工湿地污水处理工程技术规范》，但由于该技术规范主要针对城镇生活污水经污水处理厂处理后的进一步处理，并不适用农村地区小排放量生活污水处理的实际，因此如何使人工湿地系统在农村地区发挥最大效用，还需要不断完善人工湿地处理农村生活污水的系统设计和技术参数。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种具有实用和推广价值的农村生活污水的低成本处理系统。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：分散式生活污水自然生态处理系统，包括厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元；污水依次通过厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元，经过各单元的共同作用，实现对生活污水的处理；所述厌氧处理单元包括格栅、沉淀池、厌氧池，污水通过格栅依次进入沉淀池和厌氧池；所述人工湿地单元采用表面流湿地处理技术进行处理。
所述厌氧处理单元的厌氧池体积可容纳至少48~72小时污水排放量，以使污水中有机物能充分消化水解。
所述人工湿地单元密集栽植芦苇、菖蒲等生存适应和耐污能力较强的功能植物。
所述人工湿地单元中所种植的功能植物，在冬季之前进行收割，根部留30~50cm高茬，上面覆盖草苫和塑料薄膜保温，以确保一年四季均可达到良好的处理效果。
所述人工湿地单元中，处理每立方米污水的湿地面积为8~12平方米。
所述人工湿地单元的湿地形状为浅河道型，浅河道型湿地中每隔4～6m设置15～25cm高的挡水埂以滞留污水促使净化。
所述浅河道型湿地中每隔5m设置20cm高的挡水埂以滞留污水促使净化。
所述人工湿地单元的湿地形状为池塘型。
所述稳定塘单元的稳定塘中栽植有具有经济价值的水生植物，放养有具有经济价值的水生动物。
所述人工湿地单元和稳定塘单元的边坡防护采用安全生态式护坡技术，即采用砖石块砌成凸凹相间的形态结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了农村生活污水人工湿地处理中水力负荷较低的问题、污水散发臭味的问题、湿地堵塞更换介质的问题、冬季低温条件下处理效果差的问题和污水资源化利用的问题等，这种分散式生活污水自然生态处理系统可使广大农村面源污染的重大技术难题化整为零并得以彻底解决；本发明是一种符合农村地区实际情况的自然生态污水处理系统，利用水生植物动物和微生物的协同作用使处理后的污水能够达标排放，并且最大限度地降低了建设和运行成本，在运行过程中不消耗电力能源、不使用任何药品及添加更换介质材料，不需要专人看管维护，既可以在夏季运行，在冬季寒冷低温条件下仍可以达到良好的效果，真正做到依靠大自然的力量净化污水；另外还可对处理后的生活污水进行资源化利用，基本做到不外排，并且能产生良好的经济效益环境效益和社会效益，变废为宝、化害为利，具有极大的实用和推广价值。
附图说明
图1是分散式生活污水自然生态处理系统的示意图；
图2是厌氧处理单元的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1至图2所示，分散式生活污水自然生态处理系统，包括厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元；污水依次通过厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元，经过各单元的共同作用，实现对生活污水的处理；所述厌氧处理单元包括格栅、沉淀池、厌氧池，污水通过格栅依次进入沉淀池和厌氧池；所述人工湿地单元采用表面流湿地处理技术进行处理。
所述厌氧处理单元的厌氧池体积可容纳至少48~72小时污水排放量，以使污水中有机物能充分消化水解。
所述人工湿地单元密集栽植芦苇、菖蒲等生存适应和耐污能力较强的功能植物。
所述人工湿地单元中所种植的功能植物，在冬季之前进行收割，根部留30~50cm高茬，上面覆盖草苫和塑料薄膜保温，以确保一年四季均可达到良好的处理效果。
所述人工湿地单元中，处理每立方米污水的湿地面积为8~12平方米。
所述人工湿地单元的湿地形状为浅河道型，浅河道型湿地中每隔4～6m设置15～25cm高的挡水埂以滞留污水促使净化。
所述浅河道型湿地中每隔5m设置20cm高的挡水埂以滞留污水促使净化。
所述人工湿地单元的湿地形状为池塘型。
所述稳定塘单元的稳定塘中栽植有具有经济价值的水生植物，放养有具有经济价值的水生动物。
所述人工湿地单元和稳定塘单元的边坡防护采用安全生态式护坡技术，即采用砖石块砌成凸凹相间的形态结构。
本发明针对农村污水面广量大，总体排放量巨大，但均为分散排放，且单个排放单位的污水量较小的特点，采取化整为零、分散解决的方式，对单个分散排放单位分别处理，采用的“厌氧-表面流湿地-稳定塘”系统对分散排放的生活污水完全采用自然生态系统处理，优化了系统设计，每个单位系统分设厌氧、表面流湿地、稳定塘三个处理单元，在达标排放的前提下，最大限度降低建设和运行成本，无需能源动力、无需药品材料消耗，无需人员维护值守，使该项技术具有较好的实用和推广价值。
所述单个排放单位指的是单个村庄、由若干户人家组成的小组或其他小型居民点。
本发明强化了厌氧处理功能，厌氧处理单元的厌氧池可至少容纳48~72小时污水排放量，增加了水力停留时间，提高了厌氧效果，使污水中有机物在进入人工湿地处理单元前充分消化水解，以降低对湿地植物的毒性，并可解决湿地处理过程污水臭味污染的技术难题，还能促进湿地中植物、微生物对污染物的吸收分解。
本发明优化了湿地结构，增加了湿地面积；与潜流湿地和垂直流湿地相比，本发明采用表面流湿地更为简单方便，并且不需要添加、更换任何介质，解决了人工湿地处理污水经常发生堵塞的问题；为提高湿地的处理效果，尽可能密集栽植功能植物，且在浅河道型湿地中每隔4～6米设置15～25厘米高的挡水埂；冬季覆盖草苫和塑料薄膜保温，确保一年四季均可达到良好的处理效果，可解决北方冬季低温导致处理效率降低的难题；相对于城市来说农村地区最大的优势在于土地资源相对较多，为提高处理效果适度扩大湿地面积既是必要的，也是完全可行的，每立方米污水需湿地面积约8~12平方米，强化厌氧处理与增加湿地面积的协同作用可解决湿地处理污水负荷较低的问题。
本发明优化了参数设计和容差设计，在优化系统设计的基础上，本发明还可针对不同的情况即地形地貌特点优化参数设计和容差设计，如根据实际情况改变厌氧池体积或结构、改变湿地形状结构尺寸、稳定塘形状结构尺寸等，可使得系统能适应不同的区域特点并具有较强的抵抗边界条件变化的能力，如水力负荷变化、浓度变化、环境温度变化、植物生长周期变化等复杂状况，确保在各种变化条件下系统能正常运行，处理效果和抵抗外界变化的能力持续稳定地达到良好状态。
本发明人工湿地单元和稳定塘单元的边坡防护采用安全生态式护坡技术，即用砖石块砌成凸凹相间的形态结构以加固边坡使其更加安全稳定牢固，且有利于水生植物、动物、微生物的生长和污水净化。
生活污水虽污染环境，但也是一种资源，其中的有机物可作为营养物质通过生物作用转化为对人类有用的物质产品，设置稳定塘单元用于贮存处理后的污水不但可以基本做到零排放，而且通过在稳定塘中栽植具有经济价值的植物（如莲藕等）及养殖鱼类等水生动物可进一步净化水体并能产生良好的经济效益，化害为利，变废为宝，符合循环经济理念。本发明彻底解决了传统技术方案关于生活污水处理的各种复杂难题，极大地降低了污水处理成本，简化了处理工艺，且无需投入大量资金对处理后的污水进行深度处理，无需脱氮除磷，实现了自然和社会生态系统中物质和能量流动的良性循环。
本发明能实现综合效益的最大化，结合海绵城市建设和景观设计，将湿地和稳定塘系统效益最大化。稳定塘既可以收集污水不外排，也可以在雨季截留部分雨水，在一定程度上起到局部防涝抗旱的作用，可作为当前我国大力提倡的海绵城市建设的重要组成部分，如融入景观设计元素还可以成为附近居民休闲游玩的好去处，实现环境效益、经济效益和社会效益的完美结合。
本发明不仅适合小排放量生活污水的处理，也适用于排水量较小的养殖场、食品加工、水产养殖等有机污水的净化处理。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述具体实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述具体实施方式，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.分散式生活污水自然生态处理系统，包括厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元；污水依次通过厌氧处理单元、人工湿地单元、稳定塘单元，经过各单元的共同作用，实现对生活污水的处理；所述厌氧处理单元包括格栅、沉淀池、厌氧池，污水通过格栅依次进入沉淀池和厌氧池；所述人工湿地单元采用表面流湿地处理技术进行处理。
2.根据权利要求1所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述厌氧处理单元的厌氧池体积可容纳至少48~72小时污水排放量，以使污水中有机物能充分消化水解。
3.根据权利要求1所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述人工湿地单元密集栽植芦苇、菖蒲等生存适应和耐污能力较强的功能植物。
4.根据权利要求3所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述人工湿地单元中所种植的功能植物，在冬季之前进行收割，根部留30~50cm高茬，上面覆盖草苫和塑料薄膜保温，以确保一年四季均可达到良好的处理效果。
5.根据权利要求1所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述人工湿地单元中，处理每立方米污水的湿地面积为8~12平方米。
6.根据权利要求1所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述人工湿地单元的湿地形状为浅河道型，浅河道型湿地中每隔4～6m设置15～25cm高的挡水埂以滞留污水促使净化。
7.根据权利要求6所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述浅河道型湿地中每隔5m设置20cm高的挡水埂以滞留污水促使净化。
8.根据权利要求1所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述人工湿地单元的湿地形状为池塘型。
9.根据权利要求1所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述稳定塘单元的稳定塘中栽植有具有经济价值的水生植物，放养有具有经济价值的水生动物。
10.根据权利要求1所述的分散式生活污水自然生态处理系统，其特征在于，所述人工湿地单元和稳定塘单元的边坡防护采用安全生态式护坡技术，即采用砖石块砌成凸凹相间的形态结构。
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