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一种膜曝气生态廊道污水处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种膜曝气生态廊道污水处理系统，包括人工湿地池，在人工湿地池底部有防渗处理层，防渗处理层上方依次铺设卵石垫层、陶粒滤料层、种植土层和透水砖步道层；在人工湿地池两侧分别设置有配水区和集水区，配水区和集水区与人工湿地池之间由穿孔墙相连接，可针对污水的进水水质进行变换的多功能人工湿地污水处理。其曝气方式采用膜曝气、不易堵塞、处理效果佳、且节约能源。具备传统人工湿地的功能，又具有曝气型人工湿地的功能，同时可以以膜生物反应工艺、生物接触氧化形式进行多功能的运行。同时兼顾生态廊道的景观功能，可以使人们可以深入植物群之中，与植物近距离接触，供人们休闲、观赏、休憩。

Description

一种膜曝气生态廊道污水处理系统
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种膜曝气生态廊道污水处理系统。
背景技术
景观生态学认为，城市生态廊道是指在城市生态环境中呈线状或带状空间形式的。基于自然走廊或人工走廊所形成的具有生态功能的城市绿色景观空间类型。
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
人工湿地处理系统主要用于污水深度处理，具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。但也有不足之处：如占地面积过大，氧气供应传质不佳等缺点。尤其对潜流型人工湿地若无地下曝气装置，则其硝化反应较难进行。
目前已知的曝气型人工湿地通常的曝气装置主要是穿孔曝气管曝气，具有曝气不均匀、气泡形状大、易堵塞等不足之处，且功能单一。而在人工湿地中应用膜曝气方式却鲜有报道。
在景观方面，一般的人工湿地中，人们只能远远看见一片片植物，并不能深入植物群之中，缺少了与植物近距离接触的机会，景观效果欠佳。
发明内容
针对上述现有技术存在的的传质不均、氧利用率低、景观效果欠佳的缺点，本发明的目的在于，提供一种曝气方式灵活、运行形式灵活、处理效果佳、节约能源，景观效果好的膜曝气生态廊道污水处理系统。该系统具备传统人工湿地的净水功能，又兼顾生态廊道的景观功能，同时可以以膜生物反应工艺、生物接触氧化工艺形式进行多功能的运行。可以针对污水的进水水质进行变换处理。
为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：
一种膜曝气生态廊道污水处理系统，包括人工湿地池，其特征在于，在人工湿地池底部有防渗处理层，防渗处理层上方依次铺设卵石垫层、陶粒滤料层、种植土层、透水砖步道层和植物层；在人工湿地池两侧分别设置有配水区和集水区，配水区和集水区与人工湿地池之间由穿孔墙相连接，污水通过提水泵由配水区进入人工湿地池，后经出水口流入集水区，其中：
所述的配水区中设有用于连接进水泵的进水管；进水管上安装有用于控制流量的第一流量计；在配水区安装有提水泵，顶部设有第一检查井，底部设有第一放空阀；
所述的集水区设有出水管，出水管为自由出流管，顶部设有第二检查井，在集水区底部有第二放空阀；
在卵石垫层有曝气管网，该曝气管网包括有曝气主管和数根曝气支管，曝气主管由外经配水区深入人工湿地池，曝气支管并排平铺于卵石垫层内部，曝气膜在数根曝气支管上固定；
在陶粒滤料层上方有布水管网，该布水管网包括有布水主管和数根布水支管，布水主管与提水泵连接，将配水区的水提升至人工湿地池，布水支管并排平铺于陶粒滤料层与种植土层之间，数根布水支管均为穿孔布水管；
在位于配水区之外的曝气主管上设置有第二流量计和外部风机，其中第二流量计用以控制进气量。
本发明的一种膜曝气生态廊道污水处理系统的有益效果在于：
(1)采用膜曝气的方式对人工湿地进行曝气，提高了氧的利用效率，加强了气体传质性能，提高了硝化反应的效果，节约能源，曝气效率高。
(2)该设施结构简单，利用人工湿地净化污水的同时，构建一种具有净水功能的生态廊道，使人们可以深入植物群之中，与植物近距离接触，供人们休闲、观赏、休憩。
(3)可根据进水的水质情况进行多种方式处理，即可实现多功能、多工艺运行。例如：当进水水质较差时，可采用生物接触氧化工艺方式对污水进行处理；当进水为微污染原水时，可采用传统型人工湿地的功能进行污水处理；当进水为高氨氮污水时，可采用膜曝气型人工湿地的功能进行污水处理。
(4)本发明采用膜曝气方式，可实现无气泡曝气，对湿地植物有益。
附图说明
图1是本发明的膜曝气生态廊道污水处理系统结构示意图；
图中的标号分别表示：1.配水区；2.人工湿地池；3.集水区；4.防渗处理层；5.卵石垫层；6.陶粒滤料层；7.种植土层；8.透水砖步道层；9.穿孔墙；10.提水泵；11.出水口；12.进水管；13.第一流量计；14.第一检查井；15.第一放空阀；16.出水管；17.第二检查井；18.第二放空阀；19.曝气主管；20.曝气支管；21.曝气膜；22.布水主管；23.布水支管；24.外部风机；25.第二流量计。
图2是本发明的膜曝气生态廊道污水处理系统俯视图；
图3是本发明的膜曝气生态廊道污水处理系统A剖面剖面图；
图4是本发明的膜曝气生态廊道污水处理系统B剖面剖面图。
具体实施方式
参见图1，本实施例给出一种膜曝气生态廊道污水处理系统，包括人工湿地池2，在人工湿地池2底部有防渗处理层4，防渗处理层4上方依次铺设卵石垫层5、陶粒滤料层6、种植土层7和透水步道层8；在人工湿地池2两侧分别设置有配水区1和集水区3，配水区1和集水区3与人工湿地池2之间由穿孔墙9相连接，污水通过提水泵10由配水区1进入人工湿地池2，后经出水口11流入集水区3，其中：
所述的配水区1中设有用于连接进水泵的进水管12，进水管12上安装有用于控制流量的第一流量计13；在配水区1顶部设有第一检查井14，底部设有第一放空阀15；
所述的集水区设有出水管16，出水管16为自由出流管，顶部设有第二检查井17，在集水区底部有第二放空阀18；
在卵石垫层5有曝气管网，该曝气管网包括有曝气主管19和数根曝气支管20，曝气主管19由外经配水区1深入人工湿地池2，曝气支管20并排平铺于卵石垫层5内部，曝气膜21在数根曝气支管上固定；
在陶粒滤料层6上方有布水管网，该布水管网包括有布水主管22和数根布水支管23，布水主管22与提水泵10连接，将配水区1的水提升至人工湿地池2，布水支管23并排平铺于陶粒滤料层6与种植土层7之间，数根布水支管23均为穿孔布水管；
在位于配水区1之外的曝气主管19上设置有外部风机24和第二流量计25，其中第二流量计25用以控制进气量。
种植土层7用以种植人工湿地的植物。植物选用菖蒲、芦苇、美人蕉等常用湿地植物。
本实施例中，陶粒滤料层6中的陶粒滤料直径为5-10mm。
防渗层4、卵石垫层5、陶粒滤料层6、种植土层7与透水砖步道层8的高度分别为3cm～5cm、15cm～30cm、30cm～60cm、20cm～30cm以及3～5cm，总高度保持在1.3m以内。
曝气管网、布水管网材质为PVC或PPR；曝气膜21材质为PE或PVDF。
第二放空阀18兼作接触氧化工艺的排泥阀。
本发明的一种膜曝气生态廊道污水处理系统的原理是：
充分发挥各反应工艺的功能，并可通过改变运行条件实现各反应工艺的运行方式及功能的转变之功效，从而使反应器有多种完全不同的处理运行模式，实现依进水出水水质要求而运行的水处理方式。
其工作过程如下：
一、当进水水质较差，以生物接触氧化工艺方式运行，具体方式为：
经过预处理(除渣)后的废水经进水管12进入配水区1。经提水泵10和布水支管22配水均匀进入人工湿地池2。此时曝气方式为膜曝气，人工湿地池2内的生物膜在膜曝气管网曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除。人工湿地池2内的植物也起到了污染物去除的作用。出水经出水口11进入集水区3，此时集水区3可作为沉淀池，少量污泥经第二放空阀18排除，出水经出水管16自流出水，而达到用户的要求。
二、进水为微污染原水时，以传统型人工湿地工艺方式运行，具体方式为：
经过预处理(除渣)后的废水经进水管12进入配水区1。经布水管网的配水均匀进入人工湿地池2。此时曝气方式为不曝气。人工湿地池2内的生物膜对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除。人工湿地池2的植物也起到了污染物去除的作用。出水经自出水口11进入集水区3，出水经出水管16自流出水，而达到用户的要求。
三、进水为高氨氮污水时，以膜曝气型人工湿地工艺方式运行，具体方式为：
经过预处理(除渣)后的废水经进水管12进入配水区1。经布水管网的配水均匀进入人工湿地池2。此时曝气方式为膜曝气，人工湿地池2内的生物膜在膜曝气管网曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除，同时进行硝化作用去除氨氮，人工湿地池2的植物也起到了污染物去除的作用。出水经自出水口11进入集水区3，出水经出水管16自流出水，而达到用户的要求。
以下是给出的具体实施例：
实施例1：
经过预处理(除渣)后的废水经进水管12进入配水区1。经提水泵10和布水支管22配水均匀进入人工湿地池2。此时曝气方式为膜曝气，人工湿地池2内的生物膜在膜曝气管网曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除。人工湿地池2内的植物也起到了污染物去除的作用。出水经出水口11进入集水区3，此时集水区3可作为沉淀池，少量污泥经第二放空阀18排除，出水经出水管16自流出水。
将上述所得接触氧化工艺处理生活污水，生活污水的主要污染物指标CODCr：200mg/L～300mg/L，BOD5：100mg/L～200mg/L，NH3-N：40mg/L～50mg/L，TP：4mg/L～5mg/L。由于陶粒滤料层中的陶粒滤料表面易于挂膜，附着的生物膜起到了去除污染物和脱氮的作用。处理后出水CODCr：45mg/L～50mg/L，BOD5：10mg/L～15mg/L，NH3-N：5mg/L～15mg/L，TP：2mg/L～3mg/L。出水水质可达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的二级标准。
实施例2：
经过预处理(除渣)后的废水经进水管12进入配水区1。经布水管网的配水均匀进入人工湿地池2。此时曝气方式为不曝气。人工湿地池2内的生物膜对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除。人工湿地池2的植物也起到了污染物去除的作用。出水经自出水口11进入集水区3，出水经出水管16自流出水。
将上述所得传统型人工湿地工艺处理微污染原水，选取受污染的河道水。在进水CODCr：30～40mg/L，NH3-N：1～3mg/L，SS：35～50mg/L，TP：0.3～0.4mg/L，TN：2～3mg/L时，工艺处理后出水水质分别为：20mg/L以下，1mg/L以下，5mg/L以下，0.2mg/L以下，1.0mg/L以下。能够从《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的第劣5类水达到第3类水的要求。
实施例3：
经过预处理(除渣)后的废水经进水管12进入配水区1。经布水管网的配水均匀进入人工湿地池2。此时曝气方式为膜曝气，人工湿地池2内的生物膜在膜曝气管网曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除，同时进行硝化作用去除氨氮，人工湿地池2的植物也起到了污染物去除的作用。出水经自出水口11进入集水区3，出水经出水管16自流出水。
将上述所得膜曝气人工湿地工艺处理高氨氮微污染原水，选取受氨氮污染的河道水。在进水CODCr，NH3-N，SS，TP，TN分别为：30mg/L～40mg/L，1mg/L～3mg/L，35mg/L～50mg/L，0.3mg/L～0.4mg/L，5mg/L～6mg/L时，工艺处理后出水水质分别为：15mg/L以下，0.5mg/L以下，5mg/L以下，0.2mg/L以下，1mg/L以下。从《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的TN高度超标的劣5类水达到第3类水的要求。出水水质可达到修复受污染水体的功能。

Claims (4)

1.一种膜曝气生态廊道污水处理系统，包括人工湿地池，其特征在于，在人工湿地池底部有防渗处理层，防渗处理层上方依次铺设卵石垫层、陶粒滤料层、种植土层和透水砖步道层；在人工湿地池两侧分别设置有配水区和集水区，配水区和集水区与人工湿地池之间由穿孔墙相连接，污水通过提水泵由配水区进入人工湿地池，后经出水口流入集水区。
所述的配水区中设有用于连接进水泵的进水管；进水管上安装有用于控制流量的第一流量计；在配水区安装有提水泵，顶部设有第一检查井，底部设有第一放空阀；
所述的集水区设有出水管，出水管为自由出流管，顶部设有第二检查井，在集水区底部有第二放空阀；
在卵石垫层有曝气管网，该曝气管网包括有曝气主管和数根曝气支管，曝气主管由外经配水区深入人工湿地池，曝气支管并排平铺于卵石垫层内部，曝气膜在数根曝气支管上固定；
在陶粒滤料层上方有布水管网，该布水管网包括有布水主管和数根布水支管，布水主管与提水泵连接，将配水区的水提升至人工湿地池，布水支管并排平铺于陶粒滤料层与种植土层之间，数根布水支管均为穿孔布水管；
在位于配水区之外的曝气主管上设置有第二流量计和外部风机，其中第二流量计用以控制进气量。
2.如权利要求1所述的一种膜曝气生态廊道污水处理系统，其特征在于，所述的陶粒滤料层中的陶粒滤料直径为5-10mm。
3.如权利要求1所述的一种膜曝气生态廊道污水处理系统，其特征在于，所述的防渗层、卵石垫层、陶粒滤料层、种植土层与透水砖步道层的高度分别为3cm～5cm、15cm～30cm、30cm～60cm、20cm～30cm以及3～5cm，总高度保持在1.3m以内。
4.如权利要求1所述的一种膜曝气生态廊道污水处理系统，其特征在于，所述的曝气管网、布水管网材质为PVC或PPR；曝气膜材质为PE或PVDF。
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