CN110002580B - 一种生态滤池污水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种生态滤池污水处理装置，包括阳光棚(1)，阳光棚(1)内建有填料床(3)，填料床(3)顶部设有布水系统(2)，填料床(3)底部设有排水系统(18)；填料床(3)内从上至下依次设有植生填料层(4)、细粒填料层(7)、轻质填料层(9)和粗粒填料层(12)，植生填料层(4)上种植植物。本发明的生态滤池污水处理装置可以克服填料床堵塞、供氧不足、水流短路等问题，提升了对污染物特别是氮磷物质的处理效率，经该生态滤池污水处理装置处理后，水体中氨氮、总磷和COD的去除率分别可以达到86％、83％和87％以上，并解决了污水处理装置蚊蝇孳生、不良气味的卫生问题。

Description

一种生态滤池污水处理装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及了一种生态滤池污水处理装置。
背景技术
生态滤池是在生物滤池和人工湿地基础上发展出来的一种新型生态污水处理技术，它主要是通过滤池填料的拦截吸附、填料上所附着微生物的氧化分解以及滤池植物的吸收转化等共同作用对污水中污染物进行净化。由于结合了生物滤池和人工湿地两者的优点，生态滤池在投资成本、运行费用、净化效果、占地面积、生态效益、操作难易程度等综合性能方面，具有较为明显的比较优势，因此极有希望在农村生活污水、养殖废水、污水处理厂尾水以及工业废水等污废水处理领域中得到推广应用。
然而，现行生态滤池技术通常显露出填料床容易堵塞、供氧不足(特别是无植物根系的滤床中下部)、对营养盐污染物去除效果较差、处理效果受季节影响较大、填料更换不变等问题。另一方面，作为一种新近开发的污水处理技术，生态滤池在填料组配、参数优化等方面均具有很大的挖掘空间。
目前，专利号为201520245589.1的实用新型专利，公开了一种蚯蚓生态滤池，池体内从上到下依次填充有土壤层、细沙层、粗砂层、碎石层、卵石层，土壤层和细沙层之间、细沙层和粗砂层之间、粗砂层和碎石层之间、碎石层和卵石层之间均填充有棕榈垫层，土壤层上种植有植物，土壤层内部接种有蚯蚓。虽然可以较好地去除污水中的氨氮、总磷和COD，但蚯蚓的生活习性具有季节性，温度低于8℃时，蚯蚓停止生长，因此污水的处理效果会受季节影响，而且池体内各层的填料更换不易，会存在堵塞以及供氧不足的现象。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的填料床堵塞、供氧不足、水流短路以及对污水中污染物去除效果差的缺点，提供了一种生态滤池污水处理装置。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种生态滤池污水处理装置，包括阳光棚，阳光棚内建有填料床，填料床顶部设有布水系统，填料床底部设有排水系统；
填料床内从上至下依次设有植生填料层、细粒填料层、轻质填料层和粗粒填料层；植生填料层从下至上包括贝壳粉层和混合基质层，贝壳粉层内填充有细颗粒贝壳粉，混合基质层内填充有生物质炭和膨胀蛭石；细粒填料层内填充有沸石和粗颗粒贝壳粉；轻质填料层内填充有轻质陶粒、玻璃轻石和浮石中的一种或一种以上；粗粒填料层内填充有砾石、卵石和碎石中的一种或一种以上；植生填料层上种植植物；
植生填料层与细粒填料层之间设有第一固定支撑隔网和第一隔空层，第一固定支撑隔网设置在第一隔空层与植生填料层之间，第一固定支撑隔网用于支撑植生填料层，第一隔空层上设有排风孔，排风孔上设有引风管；
细粒填料层与轻质填料层之间设有第二固定支撑隔网，第二固定支撑隔网用于支撑细粒填料层；
轻质填料层与粗粒填料层之间设有移动式支撑隔网和第二隔空层，移动式支撑隔网设在轻质填料层与第二隔空层之间，移动式支撑隔网用于支撑轻质填料层，移动式支撑隔网可以在第二隔空层内上下移动，第二隔空层上设有排污口和吸风孔，排污口用于排放堵塞物和更换填料。
本发明的填料床上设有阳光棚，可以防止下雨时雨水对滤池系统的水力冲击，并产生一定的增温效果，促进植物生长，进而可以进一步提高本发明的生态滤池污水处理装置的处理效果和稳定性，此外，还可以有效避免蚊蝇孳生、不良气味等卫生问题。
本发明在轻质填料层下方设有移动式支撑隔网和带有排污口的第二隔空层，便于清除堵塞或更新轻质填料；如当本发明的生态滤池污水处理装置因长期运行而出现堵塞时，将移动式支撑隔网和轻质填料层移动至第二隔空层的底端，此时，第二隔空层位于轻质填料层与第二支撑隔网之间，然后向第二隔空层中注水使轻质填料层上浮，再打开第二隔空层中的排污口，排出轻质填料层中的堵塞物。当第二隔空层位于粗粒填料层与移动式支撑隔网之间时，从粗粒填料层底部注水，还可以排出粗粒填料层中的堵塞物；当要更换轻质填料层中的轻质填料时，利用第二隔空层中的排污口便可排出轻质填料。由于轻质填料层填充的轻质填料不会产生二次污染，可以用于绿化基质、苗木基质、建筑材料或还田利用。
本发明的生态滤池污水处理装置在运行时，水从填料床顶部的布水系统中淋入填料床，并且将填料床中的水位控制在粗粒填料层内，因此，本发明在第一隔空层中设置排风孔和引风管，在第二隔空层设置吸风孔，吸风孔可以利用自然风压将风依次引向第二隔空层、移动式支撑隔网、轻质填料层、第二支撑隔网、细粒填料层和第一隔空层，最后从引风管排出，从而在细粒填料层和轻质填料层中形成自然通风。在细粒填料层和轻质填料层设置第一隔空层和第二隔空层以及辅助配合自然通风，不仅可以有效防止细粒填料层、轻质填料层以及粗粒填料层的堵塞和水流短路，还可以为填料上所附着的微生物在生物降解转化污染物时提供丰富的氧源。而且，第一隔空层的设置及其配备的通风设施，也有利于植生填料层的通风，并且植生填料层上所种植湿生植物和水生植物的泌氧作用也为该层创造有利于污染物降解转化的氧化还原环境。此外，各层中填料的特定粒径的配置方案也对解决填料床的堵塞、水流短路和供氧不足问题起到了一定的帮助作用。
本发明中植生填料层内填充的细颗粒贝壳粉、膨胀蛭石和生物质炭可以较好地满足植物的生长需求。其中，膨胀蛭石和细颗粒贝壳粉可以快速吸附氮、磷污染物，生物质炭含有可缓慢释放的溶解性有机碳，适量加入生物质炭可改善填料的质地和结构，促进植物根系泌氧，丰富微生物种群，并能够作为微生物反硝化脱氮的补充碳源，从而提高总氮的去除效率。
本发明中细颗粒填料层内填充的粗颗粒贝壳粉和沸石可以同步高效去除氮、磷污染物。其中，沸石具有多孔性，可高效吸附净化氨氮、粗颗粒贝壳粉可高效吸附净化可溶性磷，而且，贝壳为我国典型的水产养殖废弃物，来源广泛、廉价易得。
作为优选，混合基质层内生物质炭的质量百分数为10～30％，膨胀蛭石的质量百分数为70～90％；生物质炭为水稻、玉米或油菜秸秆在300～400℃条件下经限氧碳化处理获得的炭化物，生物质炭的粒径为2～2.8mm，细颗粒贝壳粉的粒径为3～6mm。
作为优选，细颗粒填料层内沸石的质量百分数为30～40％，粗颗粒贝壳粉的质量百分数为60～70％，粗颗粒贝壳粉和沸石的粒径为5～15mm。
作为优选，轻质填料层内轻质陶粒、玻璃轻石和浮石的粒径为10～20mm。
作为优选，粗粒填料层内砾石、卵石和碎石的粒径为20～50mm。
作为优选，植生填料层的厚度为20～40cm，细粒填料层的厚度为30～60cm，轻质填料层的厚度为40～70cm，粗粒填料层的厚度为50～100cm。
作为优选，第一隔空层的厚度为细粒填料层厚度的1/5～1/4，第二隔空层的厚度为轻质填料层厚度的1/5～1/4。
作为优选，第一固定支撑隔网上的网孔的最小孔径大于等于3mm，第二固定支撑隔网上的网孔的最小孔径大于等于5mm，移动式支撑隔网上的网孔的最小孔径大于等于10mm。
作为优选，引风管上设有排风口，排风口的高度高于排风孔2m以上。
作为优选，植物为湿生植物和水生植物中的一种或两种。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明的生态滤池污水处理装置可以克服填料床堵塞、供氧不足、水流短路这些问题，提升了对污染物特别是氮磷物质的处理效率，经该生态滤池污水处理装置处理后，水体中氨氮、总磷和COD的去除率分别可以达到86％、83％和87％以上，并解决了污水处理装置蚊蝇孳生、不良气味的卫生问题，而且本发明所采用的填料材料来源广泛，无毒无害，廉价宜得，生态滤池的建造也十分简单易行，因而其建设及使用成本低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—阳光棚、2—布水系统、3—填料床、4—植生填料层、5—第一固定支撑隔网、6—第一隔空层、7—细粒填料层、8—第二固定支撑隔网、9—轻质填料层、10—移动式支撑隔网、11—第二隔空层、12—粗粒填料层、13—排风孔、14—引风管、15—吸风孔、16—排污口、17—排风口、18—排水系统、19—进水口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种生态滤池污水处理装置，如图1所示，包括阳光棚1，阳光棚1内建有填料床3，填料床3顶部设有布水系统2，布水系统上设有进水口19，进水口19设在填料床3外，填料床3底部设有排水系统18。
填料床3内从上至下依次设有植生填料层4、细粒填料层7、轻质填料层9和粗粒填料层12；植生填料层4从下至上包括贝壳粉层和混合基质层，贝壳粉层内填充有细颗粒贝壳粉，混合基质层内填充有生物质炭和膨胀蛭石；细粒填料层7内填充有沸石和粗颗粒贝壳粉；轻质填料层内9填充有轻质陶粒；粗粒填料层12内填充有砾石；植生填料层4上种植植物。
植生填料层4与细粒填料层7之间设有第一固定支撑隔网5和第一隔空层6，第一固定支撑隔网5设置在第一隔空层6与植生填料层4之间，第一固定支撑隔网5用于支撑植生填料层4，第一隔空层6上设有排风孔13，排风孔13上设有引风管14。
细粒填料层7与轻质填料层9之间设有第二固定支撑隔网8，第二固定支撑隔网8用于支撑细粒填料层7。
轻质填料层9与粗粒填料层12之间设有移动式支撑隔网10和第二隔空层11，移动式支撑隔网10设在轻质填料层9与第二隔空层11之间，移动式支撑隔网10用于支撑轻质填料层9，移动式支撑隔网10可以在第二隔空层11内上下移动，第二隔空层11上设有排污口16和吸风孔15。
混合基质层内生物质炭的质量百分数为10％，膨胀蛭石的质量百分数为90％；生物质炭为水稻在300℃条件下经限氧碳化处理获得的炭化物，生物质炭的粒径为2～2.8mm，细颗粒贝壳粉的粒径为3～6mm。
细颗粒填料层7内沸石的质量百分数为30％，粗颗粒贝壳粉的质量百分数为70％，粗颗粒贝壳粉和沸石的粒径为5～15mm。
轻质填料层9内轻质陶粒的粒径为10～20mm。
粗粒填料层12内砾石的粒径为20～50mm。
植生填料层4的厚度为20cm，细粒填料层7的厚度为30cm，轻质填料层9的厚度为40cm，粗粒填料层12的厚度为50cm。
第一隔空层6的厚度为细粒填料层7厚度的1/5，第二隔空层11的厚度为轻质填料层9厚度的1/5。
第一固定支撑隔网5上的网孔的最小孔径大于等于3mm，第二固定支撑隔网8上的网孔的最小孔径大于等于5mm，移动式支撑隔网10上的网孔的最小孔径大于等于10mm。
引风管14上设有排风口17，排风口17的高度高于排风孔132m以上。
植物为湿生植物和水生植物。
经中试规模的处理效果测试，采用本实施例的生态滤池污水处理装置处理模拟农村生活污水，当水力负荷为12m3/(m2·d)时，水体中氨氮、总磷和COD的去除率分别达到91％、87％和90％，长期运行3个月未出现滤床堵塞和水流短路。
实施例2
同实施例1，所不同的是本实施例中：轻质填料层内9填充有轻质陶粒和浮石，粗粒填料层12内填充有卵石和碎石；
混合基质层内生物质炭的质量百分数为30％，膨胀蛭石的质量百分数为70％；生物质炭为油菜秸秆在400℃条件下经限氧碳化处理获得的炭化物；
细颗粒填料层7内沸石的质量百分数为40％，粗颗粒贝壳粉的质量百分数为60％；
轻质填料层9内轻质陶粒和浮石的粒径为10～20mm。
粗粒填料层12内卵石和碎石的粒径为20～50mm。
植生填料层4的厚度为40cm，细粒填料层7的厚度为60cm，轻质填料层9的厚度为70cm，粗粒填料层12的厚度为100cm；
第一隔空层6的厚度为细粒填料层7厚度的1/4，第二隔空层11的厚度为轻质填料层9厚度的1/4；
植物为湿生植物。
采用本实施例的生态滤池装置处理桐乡市某村落入河排放口污水，当水力负荷为15m3/(m2·d)时，水体中氨氮、总磷和COD的去除率分别达到86％、83％和87％。
实施例3
同实施例1，所不同的是本实施例中：轻质填料层内9填充有轻质陶粒、玻璃轻石和浮石，粗粒填料层12内填充有砾石、卵石和碎石中；
混合基质层内生物质炭的质量百分数为20％，膨胀蛭石的质量百分数为80％；生物质炭为玉米在350℃条件下经限氧碳化处理获得的炭化物；
细颗粒填料层7内沸石的质量百分数为35％，粗颗粒贝壳粉的质量百分数为65％；
轻质填料层9内轻质陶粒、玻璃轻石和浮石的粒径为10～20mm。
粗粒填料层12内砾石、卵石和碎石的粒径为20～50mm。
植生填料层4的厚度为30cm，细粒填料层7的厚度为50cm，轻质填料层9的厚度为50cm，粗粒填料层12的厚度为75cm；
第一隔空层6的厚度为细粒填料层7厚度的1/5，第二隔空层11的厚度为轻质填料层9厚度的1/4；
植物为水生植物。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：包括阳光棚(1)，阳光棚(1)内建有填料床(3)，填料床(3)顶部设有布水系统(2)，填料床(3)底部设有排水系统(18)；
填料床(3)内从上至下依次设有植生填料层(4)、细粒填料层(7)、轻质填料层(9)和粗粒填料层(12)；植生填料层(4)从下至上包括贝壳粉层和混合基质层，贝壳粉层内填充有细颗粒贝壳粉，混合基质层内填充有生物质炭和膨胀蛭石；细粒填料层(7)内填充有沸石和粗颗粒贝壳粉；轻质填料层(9)内填充有轻质陶粒、玻璃轻石和浮石中的一种或一种以上；粗粒填料层(12)内填充有砾石、卵石和碎石中的一种或一种以上；植生填料层(4)上种植植物；
植生填料层(4)与细粒填料层(7)之间设有第一固定支撑隔网(5)和第一隔空层(6)，第一固定支撑隔网(5)设置在第一隔空层(6)与植生填料层(4)之间，第一固定支撑隔网(5)用于支撑植生填料层(4)，第一隔空层(6)上设有排风孔(13)，排风孔(13)上设有引风管(14)；
细粒填料层(7)与轻质填料层(9)之间设有第二固定支撑隔网(8)，第二固定支撑隔网(8)用于支撑细粒填料层(7)；
轻质填料层(9)与粗粒填料层(12)之间设有移动式支撑隔网(10)和第二隔空层(11)，移动式支撑隔网(10)设在轻质填料层(9)与第二隔空层(11)之间，移动式支撑隔网(10)用于支撑轻质填料层(9)，移动式支撑隔网(10)在第二隔空层(11)内上下移动，第二隔空层(11)上设有排污口(16)和吸风孔(15)。
2.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：混合基质层内生物质炭的质量百分数为10～30％，膨胀蛭石的质量百分数为70～90％；生物质炭为水稻、玉米或油菜秸秆在300～400℃条件下经限氧碳化处理获得的炭化物，生物质炭的粒径为2～2.8mm，细颗粒贝壳粉的粒径为3～6mm。
3.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：细颗粒填料层(7)内沸石的质量百分数为30～40％，粗颗粒贝壳粉的质量百分数为60～70％，粗颗粒贝壳粉和沸石的粒径为5～15mm。
4.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：轻质填料层(9)内轻质陶粒、玻璃轻石和浮石的粒径为10～20mm。
5.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：粗粒填料层(12)内砾石、卵石和碎石的粒径为20～50mm。
6.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：植生填料层(4)的厚度为20～40cm，细粒填料层(7)的厚度为30～60cm，轻质填料层(9)的厚度为40～70cm，粗粒填料层(12)的厚度为50～100cm。
7.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：第一隔空层(6)的厚度为细粒填料层(7)厚度的1/5～1/4，第二隔空层(11)的厚度为轻质填料层(9)厚度的1/5～1/4。
8.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：第一固定支撑隔网(5)上的网孔的最小孔径大于等于3mm，第二固定支撑隔网(8)上的网孔的最小孔径大于等于5mm，移动式支撑隔网(10)上的网孔的最小孔径大于等于10mm。
9.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：引风管(14)上设有排风口(17)，排风口(17)的高度高于排风孔(13)2m以上。
10.根据权利要求1所述的一种生态滤池污水处理装置，其特征在于：植物为湿生植物和水生植物中的一种或两种。
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