CN111170580A - 一种污水净化处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污水净化处理系统，其包括一体式生物净化器和强化除磷人工湿地，一体式生物净化器包括沿着水流方向依次设置的厌氧池、缺氧池、好氧池及沉淀池，厌氧池、缺氧池及好氧池内均设置有供微生物生长繁殖的生物填料，强化除磷人工湿地包括过滤层，过滤层中设置有过滤料，过滤料包括陶粒、煤灰渣、钢渣、碎石中的一种或任意多种，过滤层上种植有植物，沉淀池连接有能够将沉淀池上层的污水输送至过滤层上表面的布水管，过滤层的下部设置有集水管，集水管上设置有集水孔。本发明对污水净化程度高，有利于实现污水回收再利用。

Description

一种污水净化处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水净化处理系统。
背景技术
由于生态环保厕所起步较晚，现在基本只在城市公厕及旅游业中使用，且使用很少，而农村卫生厕所普及率仅7.5％，散落露天的旱厕粪缸容易造成周边环境气味发臭，苍蝇横生乱窜，严重影响周边环境以及乡村面貌。
在国家旅游局发动的“厕所革命”下，我国城市在对厕所的建设和管理上有非常大的提高。目前我国城市生活污水处理的大格局逐步形成，政策和市场也相对规范，而每年农村产生生活污水约90亿吨，绝大多数集中收集处理再直接排放。然而，由于缺少像大型污水处理厂那种的大型设备，目前应用于偏远地区的污水处理装置，只能对化粪池排出的污水进行较为简单的处理，对污水进行一定程度的净化，除去部分COD、BOD、氮元素、磷元素等物质，然后排放，依靠自然环境的自我调节能力将污水净化，无法实现污水的回收再利用。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种对污水净化程度高、有利于实现污水回收再利用的污水净化处理系统。
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种污水净化处理系统，其包括一体式生物净化器和强化除磷人工湿地，所述的一体式生物净化器包括沿着水流方向依次设置的厌氧池、缺氧池、好氧池及沉淀池，所述厌氧池、缺氧池及好氧池内均设置有供微生物生长繁殖的生物填料，所述的强化除磷人工湿地包括过滤层，所述过滤层中设置有过滤料，所述的过滤料包括陶粒、煤灰渣、钢渣、碎石中的一种或任意多种，所述过滤层上种植有植物，所述的沉淀池连接有能够将沉淀池上层的污水输送至所述过滤层上表面的布水管，所述过滤层的下部设置有集水管，所述集水管上设置有集水孔。
作为优选地，所述的过滤层包括从下至上依次设置的底层、中间层和表层，所述表层的过滤料为陶粒，所述中间层的过滤料为煤灰渣和钢渣的混合料，所述底层的过滤料为碎石，过滤层上的植物种植于所述的表层，所述的集水管设置于所述的底层。
作为优选地，所述布水管包括位于过滤层之上的布水主管和多根布水支管，所述布水支管分为两列，同一列的布水支管相互平行且每两根相邻的布水支管之间的距离相等，两列布水支管对称地设置于所述布水主管的两侧且每一布水支管的一端均与所述布水主管连通，每一布水支管的外侧壁上均设置有布水孔。
作为优选地，所述的过滤过滤层设置有透气管，所述透气管的一端位于过滤层之上，所述透气管的另一端向下穿过过滤层并与所述的集水管导通。
作为优选地，所述的缺氧池和好氧池的上部敞口，所述缺氧池和好氧池内均设置有漂浮于污水表面的生态浮床，所述生态浮床上种植有能够吸收污水中营养物质的植物。
作为优选地，所述的好氧池内设置有回流泵，所述回流泵连接有回流管，所述回流管连接有能够向缺氧池注入回流污水的第一回流支管，所述第一回流支管上设置有控制其通断的阀门。
作为优选地，所述的一体式生物净化器还包括位于所述厌氧池上游并与厌氧池导通的配水池，所述的回流管还连接有能够向配水池注入回流污水的第二回流支管，所述第二回流支管上设置有控制其通断的阀门。
作为优选地，所述沉淀池的底部和厌氧池之间连接有污泥回流管，所述污泥回流管上设置有控制其通断的阀门，所述的污泥回流管连接有能够将沉淀池内的污泥沿着污泥回流管泵入厌氧池的污泥回流泵。
作为优选地，所述沉淀池的底部设置有排污口，所述的排污口设置有能够控制其通闭的阀门，所述的排污口连接有排污管，所述排污管的另一端与外部的污泥池连接，所述排污管连接有能够将排污管内的污泥泵出的排污泵。
作为优选地，所述的厌氧池、缺氧池以及好氧池的底部分别设置有排污支管，所述排污支管的上端口高于对应的池底，所述排污支管的另一端与所述排污管连通，每一排污支管上均设置有能够控制其通断的阀门。
本发明的有益效果是：
第一、污水进入一体式生物处理器首先进去配水池，配水池将污水均匀分布到一体式生物处理器中，然后蜿蜒经过厌氧池、缺氧池、好氧池，利用厌氧池内的厌氧型微生物群落对污染物进行厌氧消解处理，在缺氧池、好氧池中利用植物吸收以及根系与微生物群落进行处理，缺氧池内进行微量曝气、好氧池内进行充分曝气。经过一体化生物处理器处理大部分COD、BOD、氮、磷等营养元素，处理后的水进入沉淀池，经过沉淀池脱除悬浮物后的水流入垂直流人工湿地；
第二、好氧池内设置有回流泵，对出水效果不佳或未达到处理效果的进行回流操作，提高出水水质，沉淀池定期进行污泥回流补充菌源，污泥沉淀过多时进行污泥抽离操作；
第三、进入垂直流人工湿地的水在布水管均匀布水的条件下，水流由垂直流人工湿地表面垂直流向床底，依次经过陶粒层、钢渣/煤灰渣层、碎石层，陶粒利于植物根系生长，过滤作用强，钢渣/煤灰渣对公厕污水中的磷有较强吸附作用，配合植物的吸收作用，加大污水处理能力，以此搭配垂直流人工湿地水力负荷可高达0.8m3/(m2·d)，解决了一体式生物处理器对磷处理效果较差的缺点；
第四、经过本发明净化处理完的水十分干净，在垂直流人工湿地汇流入集水管，可收集起来回收利用，比如用于冲厕所、用于给植物浇水、用于灌溉等等。
附图说明
图1是一体式生物净化器的结构示意图；
图2是强化除磷人工湿地的剖视结构示意图；
图3是强化除磷人工湿地的俯视结构示意图；
图4是布水管的支管的截面图；
图5是集水管的截面图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1至图5，本发明的实施例提出了一种污水净化处理系统，其包括一体式生物净化器和强化除磷人工湿地，一体式生物净化器包括沿着水流方向依次设置的厌氧池11、缺氧池12、好氧池13及沉淀池14，厌氧池11、缺氧池12及好氧池13内均设置有供微生物生长繁殖的生物填料21，优选立体聚丙烯生物填料21，缺氧池12和好氧池13的上部敞口，缺氧池12和好氧池13内均设置有漂浮于污水表面的生态浮床22，生态浮床22上种植有能够吸收污水中营养物质的植物，优选翠芦莉、美人蕉，沉淀池14设置有出水口141，强化除磷人工湿地包括过滤层31，过滤层31中设置有过滤料，过滤料包括陶粒、煤灰渣、钢渣、碎石中的一种或任意多种，过滤层31上种植有植物，出水口141连接有能够将沉淀池14上层的污水输送至过滤层31上表面的布水管32，过滤层31的下部设置有集水管33，集水管33上设置有集水孔331。
使用本发明时，由三级化粪池处理后的污水通入一体式生物进化器，一体式生物进化器处理完后通入强化除磷人工湿地进一步净化处理，一体式生物净化器用于除去污水中的COD、BOD、氮元素以及部分磷元素，强化除磷人工湿地则主要用于除去污水中的磷元素和其他剩余的污染物质，净化处理完的水十分干净，汇流入集水管33，可回收利用，比如用于冲厕所、用于给植物浇水、用于灌溉等等。
优选地，过滤层31包括从下至上依次设置的底层313、中间层312和表层311，表层311过滤料为陶粒，中间层312的过滤料为煤灰渣和钢渣的混合料，底层313的过滤料为碎石，过滤层31上的植物种植于表层311，集水管33设置于底层313，过滤层31上种植的植物为翠芦莉、香根草、芦苇、美人蕉。
表层311的厚度为15-30cm，优选20cm；中间层312的厚度为40-60cm，优选50cm；底层313的厚度为20-50cm，优选30cm。
参照图3与图4，布水管32包括位于过滤层31之上的布水主管321和多根布水支管322，布水主管321的一端与出水口141连接，布水支管322分为两列，同一列的布水支管322相互平行且每两根相邻的布水支管322之间的距离相等，两列布水支管322对称地设置于布水主管321的两侧且每一布水支管322的一端均与布水主管321连通，每一布水支管322的外侧壁上均设置有布水孔320，布水孔320设有两列，两列布水孔320对称地于布水支管322两侧的上部。布水管32采用这样的结构，能够实现在强化除磷人工湿地表面均匀的布水。
参照图2，过滤过滤层31设置有透气管34，透气管34的一端位于过滤层31之上，透气管34的另一端向下穿过过滤层31并与集水管33导通。优选地，集水管33设置有多根，多根集水管33最终汇流到同一管道，便于收集、回收利用净化的水，多根集水管33均匀地设置在过滤层31的底层313，每一集水管33中，集水孔331设置有多个，集水管33横放于过滤层31中时，集水孔331的位置应位于集水管33的顶部、或者集水管33两侧的中部、或者集水管33两侧的靠上的位置。
几种填料对垂直流人工湿地污水净化效果研究
挑选填料为陶粒、沸石、煤灰渣、钢渣、碎石，实验用的污水采用表1所示的污水。
表1污水净化实验污水浓度表
Figure BDA0002371757980000071
前期实验为比较四种填料单独作为人工湿地填料进行实验，基质采用70cm实验填料作为上层，30cm碎石作为底层313集水用，将自配污水泵吸到高位水箱，流量计控制流量，并联运行，采用恒定条件，在水力负荷为0.8m3/m2·d条件下进行一个月连续运行后采取水样进行测试，湿地内种植数量相等，生物量相当的翠芦莉作为湿地植物。一个月后各种填料对各个污染物的去除率如表2所示，各个数据的单位为％。
表2各种填料对各个污染物的去除率附表
COD NH3-N TP TN
陶粒 82.2 90.1 57.0 92.6
沸石 81.6 78.6 65.4 85.0
煤灰渣 78.5 73.8 89.6 84.4
钢渣 77.4 77.8 91.5 83.6
碎石 74.6 72.0 57.9 79.0
由表2可知，前期实验证明煤灰渣与钢渣对于磷的吸收去除效果最佳，陶粒、沸石对于含氮物质去除效果佳，实验过程中对于五组植物根系长度进行了测量，结果表3所示。
表3各种填料中植物根系长度附表
Figure BDA0002371757980000081
由表3可知，实验证明在陶粒基质下，植物根系更容易生长，对水质净化作用起到更好辅助作用。
后续实验将陶粒以20cm的厚度覆盖煤灰渣、钢渣、沸石50cm，沸石覆盖钢渣、煤灰渣进行实验，底层313保持30cm碎石作为集水用，一个月运行后对各个污染物的去除率如表4所示，各个数据的单位为％。
表4
COD NH3-N TP TN
陶粒/沸石 81.2 80.4 64.6 91.7
陶粒/煤灰渣 80.8 86.5 87.6 91.4
陶粒/钢渣 78.8 89.6 89.4 90.6
钢渣/煤灰渣 74.5 74.8 92.6 85.6
沸石/煤灰渣 73.4 72.5 82.5 89.4
沸石/钢渣 76.6 76.6 85.4 87.6
由表4可知，实验证明在陶粒搭配钢渣的情况下污水总体净化效果最佳，陶粒搭配煤灰渣的情况下次之，植物生长效果较好。
在以20cm陶粒，50cm钢渣/煤灰渣，30cm碎石的填料下，可大大提高垂直流人工湿地处理效率，陶粒的运用有利于植物生长，加强植物吸收，陶粒多孔的环境利于微生物的附着，提高对COD、氮的处理率。钢渣/煤灰渣对于磷的吸收要优于其他材料，底层313以碎石做基底，避免了钢渣/煤灰渣表面受压易脱落碎屑造成管道堵塞问题。
参照图1，好氧池13内设置有回流泵23，回流泵23连接有回流管24，回流管24连接有能够向缺氧池12注入回流污水的第一回流支管241，第一回流支管241上设置有控制其通断的阀门。
进一步地，一体式生物净化器还包括位于厌氧池11上游并与厌氧池11导通的配水池15，回流管24还连接有能够向配水池15注入回流污水的第二回流支管242，第二回流支管242上设置有控制其通断的阀门。好氧池13中的回流管24将污水回流至缺氧池12，硝化后的水反硝化，脱氮效果更佳，回流比例100％-120％，当沉淀池14出水有机物含量过高时，回流水进入配水池15重新处理。
参照图1，沉淀池14的底部和厌氧池11之间连接有污泥回流管25，污泥回流管25上设置有控制其通断的阀门，污泥回流管25连接有能够将沉淀池14内的污泥沿着污泥回流管25泵入厌氧池11的污泥回流泵26。沉淀池14中沉淀污泥回流25％-50％至厌氧池11中，补充活性污泥，将污泥中的微生物回流到厌氧池11中，集磷菌释放磷元素获得能量。
为了便于将沉淀池14中多余的污泥排出，沉淀池14的底部设置有排污口142，排污口142设置有能够控制其通闭的阀门，排污口142连接有排污管16，排污管16的另一端与外部的污泥池连接，排污管16连接有能够将排污管16内的污泥泵出的排污泵17。
进一步地，厌氧池11、缺氧池12以及好氧池13的底部分别设置有排污支管18，排污支管18的上端口高于对应的池底，排污支管18的另一端与排污管16连通，每一排污支管18上均设置有能够控制其通断的阀门。这样的结构使得厌氧池、缺氧池以及好氧池的底部的多余污泥也可以通过排污管排出。
沉淀池14、厌氧池11、缺氧池12以及好氧池13的多余污泥经污泥抽离泵抽离。排污支管18的上端口高于沉淀池14、厌氧池11、缺氧池12的池底，使得这三个池中能够保持一定厚度的污泥，这些污泥中的生长繁殖的微生物能够进一步提升净化污水的能力。优选地，排污支管18的上端口与厌氧池11、缺氧池12、好氧池13池底的距离为15cm-25cm，每隔15-30d抽离多余污泥。
本发明的工作原理是：
配水池15的一侧设置有进水口151，首先，经过三级化粪池处理过的污水从进水口151进入配水池15，经过配水池15均匀配水，从配水池15底部进入厌氧池11。厌氧池11主要利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化、甲烷化去除废水中的有机物，提高污水的可生化性，有利用后续处理，缺氧池12内生物填料21悬挂间隔为20-30cm，为微生物附着提供场所，增加微生物与污水接触有效面积，厌氧池11池盖正常运转状态下为关闭，保持池内无氧。
经过厌氧池11处理后的污水从厌氧池11的上部进入缺氧池12，缺氧池12经过空气泵泵送过来的空气在微孔曝气管的分散作用下进行微量曝气，使污水中溶解氧含量为0.3-0.4mg/L，缺氧池12中主要将硝酸盐、亚硝酸盐以及有机物在缺氧状态下进行反硝化脱氮反应，将硝酸根还原为氮气释放，缺氧池12内生物填料21悬挂间隔为30cm，池内上方为无盖式，生态浮岛漂浮在污水表面。生物填料21能为微生物附着提供产所，有利于水中有机物的降解以及反硝化反应的进行，生态浮岛上的植物根系生长到水中后同样具有此功能，同时植物根系在水中能为反硝化反应提供一定碳源，有利于反硝化的进行。植物能吸收一部分植物所需生长营养，提高污水处理能力。
经过缺氧池12处理后的污水进入好氧池13，好氧池13经过空气泵泵送过来的空气在微孔曝气管的分散作用下进行充分曝气，使溶解氧含量为2-3mg/L，好氧池13中好氧微生物进一步分解污水中剩余有机物，同时污水中硝化细菌在有氧的条件下将氨氮进行硝化，生成硝酸根。好氧池13内生物填料21悬挂间隔为30cm，池内上方为无盖式，生态浮岛漂浮在污水表面。生物填料21能为微生物附着提供产所，有利于水中有机物的降解以及硝化反应的进行，植物根系生长到水中后同样具有此功能，同时植物根系在水中能为硝化反应提供一定碳源，有利于硝化的进行。植物能吸收一部分植物所需生长营养，提高污水处理能力。
好氧池13正常运转状态下回流泵23开启，回流水从好氧池13流向缺氧池12，将好氧处理产生的硝酸根再次进行反硝化，回流比例100％-120％，当好氧池13出水有机物含量过高时，回流水进入配水池15重新处理。
经过好氧池13处理后的污水进入沉淀池14，水中的有机物氧化分解供给集磷菌以能量，集磷菌从水中吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内，经沉淀分离后以富磷污泥的形式从排污管16排出。
沉淀池14的上层清液从出水口141排出，自然流出或泵送至布水管32，布水管32将这些污水均匀地喷洒在强化除磷人工湿地的表面，水流垂直下渗，依次经过表层311、中间层312和底层313，经过这三层的过滤吸附作用、微生物降解和植物的吸收作用后进入集水管33，此时的水中的绝大多数的污染物已经被处理干净，可收集起来重新利用。
以上仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污水净化处理系统，其特征在于，其包括一体式生物净化器和强化除磷人工湿地，所述的一体式生物净化器包括沿着水流方向依次设置的厌氧池(11)、缺氧池(12)、好氧池(13)及沉淀池(14)，所述厌氧池(11)、缺氧池(12)及好氧池(13)内均设置有供微生物生长繁殖的生物填料(21)，所述的强化除磷人工湿地包括过滤层(31)，所述过滤层(31)中设置有过滤料，所述的过滤料包括陶粒、煤灰渣、钢渣、碎石中的一种或任意多种，所述过滤层(31)上种植有植物，所述的沉淀池(14)连接有能够将沉淀池(14)上层的污水输送至所述过滤层(31)上表面的布水管(32)，所述过滤层(31)的下部设置有集水管(33)，所述集水管(33)上设置有集水孔(331)。
2.根据权利要求1所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述的过滤层(31)包括从下至上依次设置的底层(313)、中间层(312)和表层(311)，所述表层(311)的过滤料为陶粒，所述中间层(312)的过滤料为煤灰渣和钢渣的混合料，所述底层(313)的过滤料为碎石，过滤层(31)上的植物种植于所述的表层(311)，所述的集水管(33)设置于所述的底层(313)。
3.根据权利要求1所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述布水管(32)包括位于过滤层(31)之上的布水主管(321)和多根布水支管(322)，所述布水支管(322)分为两列，同一列的布水支管(322)相互平行且每两根相邻的布水支管(322)之间的距离相等，两列布水支管(322)对称地设置于所述布水主管(321)的两侧且每一布水支管(322)的一端均与所述布水主管(321)连通，每一布水支管(322)的外侧壁上均设置有布水孔(320)。
4.根据权利要求1所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述的过滤过滤层(31)设置有透气管(34)，所述透气管(34)的一端位于过滤层(31)之上，所述透气管(34)的另一端向下穿过过滤层(31)并与所述的集水管(33)导通。
5.根据权利要求1所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述的缺氧池(12)和好氧池(13)的上部敞口，所述缺氧池(12)和好氧池(13)内均设置有漂浮于污水表面的生态浮床(22)，所述生态浮床(22)上种植有能够吸收污水中营养物质的植物。
6.根据权利要求1所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述的好氧池(13)内设置有回流泵(23)，所述回流泵(23)连接有回流管(24)，所述回流管(24)连接有能够向缺氧池(12)注入回流污水的第一回流支管(241)，所述第一回流支管(241)上设置有控制其通断的阀门。
7.根据权利要求6所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述的一体式生物净化器还包括位于所述厌氧池(11)上游并与厌氧池(11)导通的配水池(15)，所述的回流管(24)还连接有能够向配水池(15)注入回流污水的第二回流支管(242)，所述第二回流支管(242)上设置有控制其通断的阀门。
8.根据权利要求1所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述沉淀池(14)的底部和厌氧池(11)之间连接有污泥回流管(25)，所述污泥回流管(25)上设置有控制其通断的阀门，所述的污泥回流管(25)连接有能够将沉淀池(14)内的污泥沿着污泥回流管(25)泵入厌氧池(11)的污泥回流泵(26)。
9.根据权利要求1所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述沉淀池(14)的底部设置有排污口(142)，所述的排污口(142)设置有能够控制其通闭的阀门，所述的排污口(142)连接有排污管(16)，所述排污管(16)的另一端与外部的污泥池连接，所述排污管(16)连接有能够将排污管(16)内的污泥泵出的排污泵(17)。
10.根据权利要求9所述的一种污水净化处理系统，其特征在于，所述的厌氧池(11)、缺氧池(12)以及好氧池(13)的底部分别设置有排污支管(18)，所述排污支管(18)的上端口高于对应的池底，所述排污支管(18)的另一端与所述排污管(16)连通，每一排污支管(18)上均设置有能够控制其通断的阀门。
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