CN109320022A - 一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，所述食物链生态反应器包括依次连接的预处理池、多级生态反应器、出水池，废水在多级生态反应器中经过多次水生植物根系处理、生物层处理，具体经过以下步骤：S1）从预处理池排入生态反应池；S2）水生植物根系吸附、降解；S3）生物层过滤、吸附、降解；S4）进入下一个生态反应池，重复步骤S2）、步骤S3），排入下一个生态反应池；S5）重复步骤S4），再排入出水池。本发明污水在反应生态池中经过水生植物和生物层中的丰富的生物种类形成的食物链对污水中的各种污染物进行吸附、降解、净化、过滤，使处理后的出水质量好，同时反应生态池中生物生长良好，使出水质量稳定，利于管理。

Description

一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体的说，是涉及一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺。

背景技术

随着经济发展，生活和生产中排放的污水的量也呈级数上升，污水中常常含有大量氨氮、磷、有机物等，无法直接排放在河流、湖泊中，需要通过污水处理厂后再排放到河道中。污水处理厂占地面积大，建设费用高，污水处理过程中需消耗大量的能源，污水处理会产生异味，且影响美观整洁，因此，污水处理厂常常建在远离人口聚集的郊区，这无疑增加了污水收集、输送的成本。随着现有污水处理厂周边地区人口越来越密集，急切需要找到一个有效的解决方案以满足出水水质要求并且还可用以改善社区环境。

目前城镇污水处理厂多采用两种生物处理：活性污泥法和生物膜法。传统的活性污泥法经多次改进，形成了A/O法、UCT、MUCT、改良A/A/O、氧化沟及SBR、SBBR等处理方法；常用生物膜法有生物转盘、生物滤池、曝气生物滤池等。

中国专利文献公开了一种景观生态型分散式污水处理工艺（201410277564.X），包括反应池和种植于该反应池上的植物，污水在反应池内通过以下步骤完成处理：S1、进水 ；S2、厌氧 ；S3、好氧 ；S4、缺氧 ；S5、沉淀 ；S6、排水。但在生长有水生植物的反应池中出现厌氧区、缺氧区，不利于反应池内其他生物的生长，不会在反应池内形成丰富的生物种类，形成食物链。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，污水在反应生态池中经过水生植物和生物层中的丰富的生物种类形成的食物链对污水中的各种污染物进行吸附、降解、净化、过滤，使处理后的出水质量好，同时反应生态池中生物生长良好，使出水质量稳定，利于管理。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，基于食物链生态反应器进行污水处理，其特征在于：所述食物链生态反应器包括依次连接的预处理池、多级生态反应器、出水池，所述多级生态反应器包括多个种植有水生植物、生物层的生态反应池串联而成，污水通过预处理池后流入多级生态反应器，在多级生态反应器中经过多次水生植物根系处理、生物层处理后进入出水池，污水在生态反应池中具体经过以下步骤：

S1）从预处理池排入生态反应池；

S2）水生植物根系吸附、降解；

S3）生物层过滤、吸附、降解；

S4）进入下一个生态反应池，重复步骤S2）、步骤S3），再排入再下一个生态反应池；

S5）排入最后一个生态反应池，重复步骤S2）、步骤S3），排入出水池。

所述水生植物通过植物浮板种植在污水水面上，所述生物层附着在位于污水水面下的生物格栅表面，所述水生植物和生物层通过位于生态反应池内的微孔曝气器提供氧气。每个所述生态反应池上部均设置有进水管，所述进水管位于植物浮板的下表面，每个所述生态反应池下部远离进水管的一端均设置有出水管。所述进水管和出水管上均设置有流量控制器。

所述生态反应池上方有水生植物生长空间，所述生态反应池内设置有用于注入污水的反应腔，所述植物浮板浮在污水水面上。所述水生植物的根系深入污水水面之下，在污水中形成交错的根系区域，对污水中的污染物进行吸附、降解。所述生物格栅固定在反应腔内且位于污水水面下，浮游生物、藻类、水草等附着在生物格栅上，形成稳定且物种丰富的多种不同生物组成的生物层，组成食物链，为植物的提供营养成分，且其附着形成的生物层可以吸附、降解污水中的污染物转化为生物的营养成分，同时，生物层还可以起到一定的过滤效果，使污水中存在的沙粒、悬浮物可通过生物层过滤除去，经过生态反应池处理后的污水的无需繁复的后续处理即可达到排放标准。

所述微孔曝气器设置在生物格栅的下方，为生物格栅上生长的生物提供氧气来源，同时，也为水生植物根系的呼吸作用提供氧气来源。

所述生物格栅为若干纵横交错的中空混凝土管制备而成的浮游生物笼；所述微孔曝气器包括外接真空泵的微孔曝气管，所述微孔曝气管均匀铺设在反应池的底面上且位于浮游生物栏栅的下方。所述微孔曝气器通过供气管外接真空泵，所述供气管上设置有曝气流量计。

采用中空混凝土管不仅可以降低生物格栅的重量和制作成本，而且由于混凝土管表面粗糙，更便于生物附着在上，形成牢固稳定的生物层。

所述污水处理工艺还包括在预处理池中进行的S0）预处理步骤，所述预处理步骤具体包括：

S01）粗过滤；

S02）搅拌厌氧发酵；

S03）细过滤；

所述污水经过细过滤后进入多级生态反应器，所述粗过滤采用粗格栅过滤，所述细过滤采用细格栅过滤，所述搅拌采用搅拌器搅拌。

所述预处理池一端设置进水口，一端设置有出水口，所述预处理池进水口处设置有用于过滤大块固体物质的粗格栅，所述预处理池的出水口处设置有过滤细颗粒物质的细格栅，所述预处理池的出水口与多级生态反应器的进水管通。

所述预处理池密封设置，搅拌过程中，污水中的污染物发酵消耗污水中的氧气，使污水中的含氧量急剧下降，发酵后的污水从植物浮板的下表面进入生态反应池中，通过多个依次串联的生态反应池水生植物的根系和生物层的吸附、降解、净化、过滤后，得到净化完成的出水，然后再进入出水池中经过除沙、消毒、过滤后得到达到排水标准的净化水。

经过净化处理的废水在出水池中进行以下：步骤S6）除沙、消毒、过滤，具体包括：

S61）除沙过滤；

S62）消毒；

S63）微生物过滤；

S64）出水。

所述出水池一端设置有与多级生态反应器出水口连通的进水口，所述出水池上还设置有排水口。所述出水池内包括用于去除水中砂砾的沉沙区、进行消毒的消毒区和进行微生物过滤的过滤区，所述除沙过滤采用除沙过滤器进行除沙；所述消毒采用化学消毒；所述微生物过滤采用浸没式生物过滤器进行过滤；经过处理的污水达到排水标准排出。

进一步地，所述生态反应池和出水池内均设置有取样点，便于取水检测，监测生态反应池的净化效果和出水质量。

进一步地，所述中空混凝土管表面设置有若干沿混凝土管长方向延伸的凹槽，增加了中空混凝土管的表面面积，使中空混凝土管表面具有更大的生物生长表面，形成的生物层面积更大，同时也增加了污水与生物层的接触面，使其生物净化效果更好；且所述中空混凝土管表面设置有若干通孔，部分生物可生长充斥在中空混凝土管内，增加了生态反应池中生物的多样性，使其形成更加丰富完整的生物链，达到更好的污水净化、生态反应池循环自养的效果。

进一步地，所述生物格栅上端与植物浮板下表面之间具有植物根系生长区，即所述生物格栅的上端与植物浮板的下表面之间具有间距，用于水生植物根系生长，水生植物的根系在植物根系生长区之间生长发散，且由于下方设置有生长大量生物的生物格栅，水生植物的根系会向下生长，易形成一个植物根系组成的净化格栅，与生物格栅一起组成一个完整的生物净化笼，污水从生态反应池的上部进入生态反应池内，并经过水生植物的根系、生物格栅得到吸附、降解、净化后再从下部的排水管排出该生态反应池进入下一个生态反应池或出水池。

进一步地，所述植物浮板上设置有多个纵横交错且相互连通的流水槽，所述植物孔设置在两个相邻的流水槽之间；所述流水槽底面设置若干垂直贯通植物浮板的进水孔。

进一步地，所述种植浮板上设置有贯穿种植浮板的种植孔，所述水生植物预先种植在种植篓中且并将种植篓放置在种植孔中，所述种植篓内填充有填料。所述填料还可以增加植物浮床本身的质量，对浮床具有稳定的效果，使植物浮床稳定的漂浮在水体表面。

所述水生植物在生长过程中，既可以从种植篓的镂空间隙中伸入水体中，不限制水生植物的根系延伸，使水生植物生长良好，且水生植物的根系在水体中的分布均匀。同时，可通过将所述种植篓直接放入或拿出种植孔内来更换或种植或者收获水生植物，便于水生植物的育种、存活、种植和种类更换。

进一步地，所述填料包括质量比为9:0.5:0.5的河砂、沸石、活性炭。所述填料包括质量比为9:0.5:0.5的河砂、沸石、活性炭。活性炭吸附能力强，不仅可以吸附污水中的各种悬浮物还可以吸附污水中的有味道的气体，达到除臭的效果。

所述沸石也具有很强的吸附能力，且对水中重金属也有去除能力，优选的，所述沸石采用吸附能力更强的活化沸石。

进一步地，所述植物浮床采用聚乙烯材料制备而成。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明公开了一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，污水在反应生态池中经过水生植物和生物层中的丰富的生物种类形成的食物链对污水中的各种污染物进行吸附、降解、净化、过滤，使处理后的出水质量好，同时反应生态池中生物生长良好，使出水质量稳定，利于管理。

（2）本发明公开了一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，污水在进入生态反应池之前经过过滤、厌氧发酵后，再进入生态反应池，便于植物根系和生物层吸附、降解污水中的污染物，达到更好的污水处理效果。

（3）本发明公开了一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，设置的生物格栅采用混凝土制备而成的混凝土管，并在混凝土管上设置凹槽、通孔，增大生物层生长的表面积，减少重量，且表面粗糙，易于生物附着生长，使其形成的生物层稳定，生物种类丰富，食物链更趋于完整。

（4）本发明公开了一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，污水处理效果好，出水质量稳定，污水处理能力强，能源消耗低，管理简单方便，美观无异味。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明生态反应池结构示意图；

图3为本发明混凝土管剖视图；

其中，100—预处理池，200—多级生态反应器，300—出水池，1—生态反应池，11—植物浮板，113—种植孔，1131—填料，114—水生植物，12—生物格栅，121—中空混凝土管，13—微孔曝气器，14—植物根系生长区，15—进水管，16—出水管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明中采用的水生植物114采用浮生植物，如泉生眼子菜、竹叶眼子菜、睡莲、萍蓬草、荇菜、菱角、芡实、王莲、梭鱼草、再力花、美人蕉、凤眼莲、水生鸢尾，千屈菜等，无需土壤，且根系发达，可深入水体中，利用发达的根系吸收、吸附消化和降解水体中的有机污染物，达到良好的生态修复效果。

所述搅拌器为HLJB型低速搅拌器，其搅拌器的尺寸可根据预处理池100的尺寸大小进行调整。所述流量控制器可采用手动开关也可以采用电磁开关，所述曝气流量计可采用市售的气体流量计。

如图1~3所示，本实施例采用的污水处理装置包括依次连接的预处理池100、多级生态反应器200、出水池300，污水通过预处理池100流入多级生态反应器200，再通过出水池300流出，所述多级生态反应器200包括多个生态反应池1串联而成。所述生态反应池1内设置有位于污水水面上的植物浮板11和位于污水水面下方的生物格栅12，所述种植浮板上设置有贯穿种植浮板的种植孔113，所述水生植物114预先种植在种植篓中且并将种植篓放置在种植孔113中，所述种植篓内填充有填料1131。每个所述生态反应池1上部均设置有用于进水管15，所述进水管15位于植物浮板11的下表面，每个所述生态反应池1下部远离进水管15的一端均设置有出水管16。所述进水管15和出水管16上均设置有流量控制器。

所述微孔曝气器13设置在生物格栅12的下方，为生物格栅12上生长的生物提供氧气来源，同时，也为水生植物114根系的呼吸作用提供氧气来源。

所述生物格栅12为若干纵横交错的中空混凝土管121制备而成的浮游生物笼；所述微孔曝气器13包括外接真空泵的微孔曝气管，所述微孔曝气管均匀铺设在反应池的底面上且位于浮游生物栏栅的下方。所述微孔曝气器13通过供气管外接真空泵，所述供气管上设置有曝气流量计。

所述预处理池100一端设置进水口，一端设置有出水口，所述预处理池100进水口处设置有用于过滤大块固体物质的粗格栅，所述预处理池100的出水口处设置有过滤细颗粒物质的细格栅，所述预处理池100的出水口与多级生态反应器200的进水管15通。所述预处理池100中设置有用于搅拌的废水的低速搅拌器，所述低速搅拌器的转速不超过20r/min。

所述出水池300一端设置有与多级生态反应器200出水口连通的进水口，所述出水池300上还设置有排水口。所述出水池300内包括用于去除水中砂砾的沉沙区、进行消毒的消毒区和进行微生物过滤的过滤区，所述除沙过滤采用除沙过滤器进行除沙；所述消毒采用化学消毒；所述微生物过滤采用浸没式生物过滤器进行过滤；经过处理的污水达到排水标准排出。

所述生态反应池1和出水池300内均设置有取样点，便于取水检测，监测生态反应池1的净化效果和出水质量。

所述填料1131包括质量比为9:0.5:0.5的河砂、沸石、活性炭。

以来源为城市生活废水的污水为例，其中污水中的COD浓度为131.2mg/L，NH₄ ⁺-N浓度为133.2mg/L，TN为20.33mg/L，多级生态反应器200通过6个生态反应池1串联而成，污水在多级生态反应器200中的水力停留时间为5~6h。

污水经过的污水处理工艺包括以下步骤：

S01）粗过滤；

S02）搅拌厌氧发酵；

S03）细过滤；

S1）从预处理池100排入生态反应池1；

S2）水生植物114）根系吸附、降解；

S3）生物层过滤、吸附、降解；

S4）进入下一个生态反应池1，重复步骤S2）、步骤S3），再排入再下一个生态反应池1；

S5）排入最后一个生态反应池1，重复步骤S2）、步骤S3），排入出水池300；

S61）除沙过滤；

S62）消毒；

S63）微生物过滤；

S64）出水。

其中粗过滤的滤网可选择4~6目，所述细过滤的滤网可选择20目。

稳定运行一个月，出水口的平均水质检测结果为：平均出水COD浓度为10.1mg/L，NH₄ ⁺-N浓度为7.7.mg/L，TN为2.1mg/L，SS不超过1，达到一级国家排放标准。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，基于食物链生态反应器进行污水处理，其特征在于：所述食物链生态反应器包括依次连接的预处理池（100）、多级生态反应器（200）、出水池（300），所述多级生态反应器（200）包括多个种植有水生植物（114）、生物层的生态反应池（1）串联而成，污水通过预处理池（100）后流入多级生态反应器（200），在多级生态反应器（200）中经过多次水生植物（114）根系处理、生物层处理后进入出水池（300），污水在生态反应池（1）中具体经过以下步骤：

S1）从预处理池（100）排入生态反应池（1）；

S2）水生植物（114）根系吸附、降解；

S3）生物层过滤、吸附、降解；

S4）进入下一个生态反应池（1），重复步骤S2）、步骤S3），再排入再下一个生态反应池（1）；

S5）排入最后一个生态反应池（1），重复步骤S2）、步骤S3），排入出水池（300）。

2.根据权利要求1所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：所述水生植物（114）通过植物浮板（11）种植在污水水面上，所述生物层附着在位于污水水面下的生物格栅（12）表面，所述水生植物（114）和生物层通过位于生态反应池（1）内的微孔曝气器（13）提供氧气。

3.根据权利要求2所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：所述生物格栅（12）为若干纵横交错的中空混凝土管（121）制备而成的浮游生物笼；所述微孔曝气器（13）包括外接真空泵的微孔曝气管，所述微孔曝气管均匀铺设在反应池的底面上且位于生物栏栅（12）的下方。

4.根据权利要求2所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：所述种植浮板上设置有贯穿种植浮板的种植孔（113），所述水生植物（114）预先种植在种植篓中且并将种植篓放置在种植孔（113）中，所述种植篓内填充有填料（1131）。

5.根据权利要求1所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：还包括在预处理池（100）中进行的S0）预处理步骤，所述预处理步骤具体包括：

S01）粗过滤；

S02）搅拌厌氧发酵；

S03）细过滤；

所述污水经过细过滤后进入多级生态反应器（200），所述粗过滤采用粗格栅过滤，所述细过滤采用细格栅过滤，所述搅拌采用搅拌器搅拌。

6.根据权利要求1所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：还包括在出水池（300）中进行的步骤S6），所述步骤S6）具体包括：

S61）除沙过滤；

S62）消毒；

S63）微生物过滤；

S64）出水。

7.根据权利要求6所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：所述步骤S51）采用除沙过滤器进行除沙，所述步骤S53）采用浸没式生物过滤器进行过滤。

8.根据权利要求1~7任一项所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：所述微孔曝气器（13）通过供气管外接真空泵，所述供气管上设置有曝气流量计。

9.根据权利要求1~7任一项所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：所述生态反应池（1）上部设置进水管（15），所述生态反应池（1）下部设置出水管（16），所述进水管（15）和出水管（16）上均设置有流量控制器。

10.根据权利要求1~7任一项所述的一种基于食物链生态反应器的污水处理工艺，其特征在于：所述生态反应池（1）和出水池（300）内均设置有取样点。