CN111484206A - 模拟自然环境生物污水处理系统 - Google Patents
模拟自然环境生物污水处理系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111484206A CN111484206A CN202010404833.XA CN202010404833A CN111484206A CN 111484206 A CN111484206 A CN 111484206A CN 202010404833 A CN202010404833 A CN 202010404833A CN 111484206 A CN111484206 A CN 111484206A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tank
- biological
- sewage
- treatment
- microorganism
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 223
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 110
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 81
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims abstract description 17
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims abstract description 17
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 51
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 44
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 38
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 31
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 30
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 22
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 21
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 20
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 14
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 8
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 7
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 claims description 7
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 7
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 6
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 6
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 6
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 claims description 4
- 208000035240 Disease Resistance Diseases 0.000 claims description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims description 3
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims description 3
- 238000009991 scouring Methods 0.000 claims description 3
- 239000002681 soil colloid Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000004173 biogeochemical cycle Methods 0.000 claims description 2
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims 1
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000255925 Diptera Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 244000205574 Acorus calamus Species 0.000 description 1
- 241000383620 Allium mongolicum Species 0.000 description 1
- 235000011996 Calamus deerratus Nutrition 0.000 description 1
- 235000005273 Canna coccinea Nutrition 0.000 description 1
- 240000008555 Canna flaccida Species 0.000 description 1
- 206010059866 Drug resistance Diseases 0.000 description 1
- 244000211187 Lepidium sativum Species 0.000 description 1
- 235000007849 Lepidium sativum Nutrition 0.000 description 1
- 241000209082 Lolium Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 235000003283 Pachira macrocarpa Nutrition 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 240000001085 Trapa natans Species 0.000 description 1
- 235000014364 Trapa natans Nutrition 0.000 description 1
- 240000001398 Typha domingensis Species 0.000 description 1
- 241001464837 Viridiplantae Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000003895 groundwater pollution Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 230000016557 multi-organism process Effects 0.000 description 1
- 235000001968 nicotinic acid Nutrition 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 235000009165 saligot Nutrition 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010099 solid forming Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
- C02F2101/163—Nitrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/14—Maintenance of water treatment installations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
模拟自然环境生物污水处理系统,模拟完全封闭、无臭的植物园仿生自然生态环境,包括依次顺序连接的四级处理流程,其中第一级处理以初沉、格栅及平膜微滤去除SS、部分COD;第二级处理中安装生物网膜生物处理槽(21),去除COD、BOD、SS、氨氮;第三级处理中安装基质—微生物—植物复合生态槽(31),去除COD、BOD、总P、重金属和硝酸盐氮;第四级处理中安装吸附‑消毒‑杀菌处理槽(41),采用触媒活性炭(411)和分子态次氯酸水杀菌、消毒,并进一步去除COD、硝酸盐氮;结构紧凑,显著减少占地面积,建造投资少,运行费用低,可以适应污染物浓度相对较高的污水,可以建造于城市中心,在水资源匮乏的地区,有效实施污水处理节能环保和可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及废水或污水的多级处理技术或生物处理技术,尤其是模拟自然环境生物污水处理系统。
背景技术
各类废水排放量大,组成复杂,有些浓度甚高,颜色深,有毒有害物含量多,特别是带苯环的有机物,苯胺、硝基苯、酚、蒽醌,一般要先采用吸附、过滤、混凝、催化氧化等进行预处理,排水的可生化性不高<0.35,不能直接进入曝气槽。
环境生物学是环境科学的一个分支,研究生物与受人类干预的环境之间相互作用的规律及其机理,环境生态学主要以人文社会和环境生态学方面国际社会广泛关注的“可持续发展的理念”、“环境保护与可持续发展战略问题”。
废水生物处理日益受到人们的重视,《设计技术》2010年第4期刊登袁翀发表《环境生物技术在污水处理中的应用评述》,重点阐述利用生物方法处理高浓度有机废水、难降解有机废水、生物脱氮除磷的应用现状和发展动向。
《建筑知识》2014(000),B05刊登《环境生物技术在污水处理中的应用》公开,环境生物学是近年来新兴的一门环境学与生物学的交叉学科,污水中的大部分有机物可以为微生物的生长繁殖提供碳源等营养物质,而有机物浓度的降低使得水质改善。近年来对于环境生物技术在污水处理中的应用技术研究非常多,根据微生物作用原理列举生物发酵、生物强化、生物反应等3项技术,并对微生物学在未来污水处理中的发展做了展望。
相关专利文献公开较少。
中国专利申请201811212714.3公开一种智能仿生生活污水处理系统,结合农村污水特点,采用仿生学原理,运用智能化低能耗操作理念设计的针对农村生活污水处理,出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918–2002中一级B标准,优化模式可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918–2002中一级A标准;系统可应用在广泛的农村分散地区。也可用于服务区,旅游区等景观地区。
中国专利申请201810818877.X公开一种仿生填料污水处理装置,属于污水处理设备领域,包括布水管、仿生填料、受水池、污水回流泵和固液分离池,在装置进水、出水、出泥口均设置有流量阀。仿生填料垂直布置在布水管与受水池之间,仿生填料70%~80%暴露在空气中,仿生填料中的生物膜通过布水管布水直接利用空气中的氧进行生化反应,节约了曝气运行成本;固液分离池与受水池相连建造,其中,受水池布置在地面上方,固液分离池部分在地面以下。
污水处理的生物法就是利用微生物新陈代谢功能,使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质,使污水得以净化。在城镇污水二级处理工艺中,一般以活性污泥法为主,尤其是日处理能力在20万m3以上的情况下。其他常用的二级处理工艺近年来还有氧化沟法、SBR法、AB法等。
自然生物处理法利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理污水,形成水体或土壤、微生物、植物组成的生态系统,对污染物进行一系列的物理、化学和生物的净化。生态系统可对污水中的营养物质充分利用,有利绿色植物生长,实现污水的资源化、无害化和稳定化。自然生物处理法工艺简单、费用低、效率高,是一种符合生态原理的污水处理方式;但容易受自然条件影响,占地较大。
现有技术中,传统污水处理厂缺陷较多,一般传统污水处理厂位于城市范围之外的大型产能集中型水泥建筑群,污水处理厂占地大、辅助设施多,污水处理设施普遍不美观、气味大,不具备生态服务功能;此外,集中型处理设施,从实际产生地,市内的居民以及商业区域将污水引至处理厂,同样使得污水的再利用不得不依靠资金密集支持,需要兴建大量管道网络等辅助设施。
发明内容
本发明的目的是提供模拟自然环境生物污水处理系统,在水资源匮乏的地区,有效实施污水处理节能环保和可持续发展。
本发明的目的将通过以下技术措施来实现:模拟自然环境生物污水处理系统,包括依次顺序连接的四级处理流程,其中第一级处理系统以初沉、格栅及平膜微滤去除SS、部分COD;第二级处理系统中安装生物网膜生物处理槽,去除COD、BOD、SS、氨氮;第三级处理系统中安装基质—微生物—植物复合生态槽,去除COD、BOD、总P、重金属和硝酸盐氮;第四级处理系统中安装吸附-消毒-杀菌处理槽,采用触媒活性炭和分子态次氯酸水杀菌、消毒,并进一步去除COD、硝酸盐氮;在工作时,第一级处理,污水由泵自动提升,经污水进口通过污水管道进入主机房室内,进入第一级处理系统后,先进入初沉槽依次通过粗格栅和细格栅,进行粗细格栅过滤,然后进入室内的平膜微滤槽,初步除SS和有机物后,再引出至主机房室外进入第二级处理系统,即进入生物网膜生物处理槽,与其中的生物膜进行充分接触,污染物被吸附并降解;由生物网膜生物处理槽出水经中间槽沉淀后,再进入基质-微生物-植物复合生态槽进入第三级处理系统,在填料、基质、植物等共同作用下进一步分离去除有机物、氮和磷、重金属等成分,出水再进入第四级处理系统,通过吸附-消毒-杀菌处理槽,净化后由排水口出水水质可达一级A标准排放,同时,由初沉槽、平膜微滤槽、生物网膜生物处理槽、中间槽和基质-微生物-植物复合生态槽底部排出的污泥通过污泥管道外排。
尤其是,包括通过污水管道依次顺序连接的四级处理系统,其中第一级处理系统中安装初沉槽和平膜微滤槽,初沉槽中安装粗格栅和细格栅,平膜微滤槽中安装金属过滤膜;第二级处理系统中安装生物网膜生物处理槽,生物网膜生物处理槽中填充多孔性担体;第三级处理系统中安装基质—微生物—植物复合生态槽,基质—微生物—植物复合生态槽前端填充基质同时主体填充填料,在填料顶部有水生植物,在基质—微生物—植物复合生态槽前后两端外分别安装进水管和集水管;第四级处理系统中安装吸附-消毒-杀菌处理槽,吸附-消毒-杀菌处理槽内填充触媒活性炭并喷洒分子态弱酸性HOCl水;在生物网膜生物处理槽、基质-微生物-植物复合生态槽之间连接中间槽;平膜微滤槽内上部平铺金属过滤膜,在平膜微滤槽上部即金属过滤膜上侧安装清洗喷头,清洗喷头安装在行走机构上;生物网膜生物处理槽顶部为缩颈开口,生物网膜生物处理槽内填充多孔性担体,在生物网膜生物处理槽顶部开口处设置流水进口,生物网膜生物处理槽外壁上部开流水出口,生物网膜生物处理槽底部外壁有空气进口;第一级处理系统安装在主机房室内;由初沉槽、平膜微滤槽、生物网膜生物处理槽、中间槽和基质-微生物-植物复合生态槽底部连接污泥管道;基质与填料之间竖立隔离墙,在隔离墙上均匀贯穿安装多个连通隔离墙两侧的布水管。多孔性担体,具有开放性孔洞结构,具有最大的比表面积;填料安装后系统孔隙率不低于0.3;触媒活性炭以椰壳活性炭为基底,表面覆盖贵金属层,触媒活性炭颗粒为20~40目,比表面积不大于1000m2/g。初沉槽的底面高于平膜微滤槽的顶面,平膜微滤槽底面位于水平面或地面以上,生物网膜生物处理槽、基质-微生物-植物复合生态槽和吸附-消毒-杀菌处理槽的顶面分别高出水平面或地面以上1M,底面低于水平面或地面以下1M;中间槽顶面与水平面或地面平齐。
尤其是,在第一级处理中,污水经管网系统汇集后,经粗格栅处理,粗格栅主要用来拦截污水中的大块漂浮物,以保证后续处理构筑物的正常运行及有效减轻处理负荷,为系统的长期正常运行提供保证;然后,进入平膜微滤槽,平膜微滤槽设备的工作是含有悬浮物废水流入金属过滤膜平膜表面,水在重力作用下透过金属过滤膜平膜向下方渗透,同时悬浮物被金属过滤膜平膜表面拦截,在金属过滤膜平膜上方,清洗喷头随行走机构沿轨道移动,实现悬浮物清理和平膜清洗工作;金属过滤膜拦截悬浮物快速分离,重力流实现快速过滤,悬浮物不停留,平膜微滤实现连续进水+悬浮物直接分离过滤,快速实现悬浮物和水的分离;在第二级处理中,生物网膜生物处理槽以多孔性担体作为反应介质为核心的新型生物处理系统,采用多孔性担体提高悬浮固体物拦截机会,因提供较大表面积作为微生物附着、增殖介质,可累积大量及特定族群的生物膜微生物,有助于达到去除包括COD、氨氮、总氮各种污染物;在第三级处理中,利用基质—微生物—植物复合生态槽的物理、化学和生物的三重协调作用,通过沉淀与过滤、吸附、离子交换、植物吸收、微生物转化与降解、沉淀析出和泥炭加积等作用去除污染物,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进植物生长并使其增产,能吸收二氧化碳释放氧气调节区域微气候,通过植物生物量生产固碳,阻滞沙尘、降低噪声;在第四级处理中,基质-微生物-植物复合生态槽填充触媒活性炭,触媒活性炭同时还是吸附材料,可吸附氧化污水中有机物、总氮;然后经喷洒一定浓度的分子态弱酸性HOCl水,处理后的污水得以杀菌消毒后排放;分子态弱酸性HOCl水生成技术是以改良之药剂混合技术生成高浓度、pH值6弱酸性的HOCl;触媒活性炭411是以椰壳活性炭为基底,覆盖有效贵金属成分,是具有吸附氧化特性的贵金属覆盖多孔活性炭催化剂,触媒活性炭颗粒20~40目,比表面积可达1000m2/g;用于降解废水中COD:吸附(10%)/氧化(90%)。
尤其是,在第二级处理中,生物网膜生物处理槽属于穴居型固定式生物处理技术,耐水力与空气冲刷,适用于微生物生长缓慢或低负荷生物处理系统;生物网膜生物处理槽采用浮动床方式操作,适合处理低负荷,高流量的操作;生物网膜生物处理槽串接于基质—微生物—植物复合生态槽之前,去除污水中难分解有机物、氨氮、总氮。
尤其是,填料包括石灰石、矿渣、蛭石、沸石、砂石、高炉渣、页岩中的至少一种。
尤其是,选配水生植物要求包括:a)根系发达,输氧能力强;b)适合当地气候环境,优先选择本土植物;c)耐污能力强、去污效果好;d)具有抗冻、抗病害能力;e)具有一定经济价值;f)容易管理;g)有一定的景观效应。
尤其是,基质-微生物-植物复合生态槽所针对的污染物或环境影响主力因子主要为氮、磷、悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD)、重金属等,基质-微生物-植物复合生态槽对此主要去除途径包括:1)悬浮物的去除:基质的过滤、污泥沉淀及根系附着来进一步完成悬浮物(SS)去除。为防止在基质-微生物-植物复合生态槽的进水管进水口附近发生堵塞,进水前应设置预处理设施,以降低总固体浓度,一般设置沉淀槽作为预处理设施即可;2)有机物的去除:微生物在具有巨大比表面积的土壤颗粒表面形成一层生物膜,当污水流经土壤颗粒表面时,不溶性的有机物通过基质的沉淀、过滤和吸附作用被截留,然后被微小生物利用;可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除。因此,基质-微生物-植物复合生态槽对有机物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果,污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、CO2、甲烷和水;3)氮、磷的去除:污水中的氮包括无机氮和有机氮,无机氮包括氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐,有机氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶,其去除途径包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。污水中的磷包括有机磷和无机磷,其去除途径主要包括微生物同化、基质吸附、水生植物吸收及污泥沉淀,其中以基质吸附及污泥沉淀为主;4)重金属的去除:金属离子去除机理主要有:水生植物的吸收和富集作用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀,基质-微生物-植物复合生态槽对污水中重金属去除是通过植物、微生物、土壤基质等组成成分共同起作用。
尤其是,第三级处理设计参数如下表:
设计参数 | 单位 | 复合生态系统 |
COD表面负荷N<sub>COD</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | ≤16 |
水力负荷N<sub>q</sub> | L/m<sup>2</sup>·d | ≤40 |
TN表面负荷N<sub>TN</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | 2.5-8 |
NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N表面负荷N<sub>NH</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | 2-5 |
TP表面负荷N<sub>TP</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | 0.3-0.5 |
停留时间T | d | ≥3 |
池底坡度i | % | ≥0.5 |
填料深度h | mm | 700-1000 |
本发明的优点和效果:模拟完全封闭、无臭的植物园仿生自然生态环境,对污水进行生物净化,出水稳定,污水处理效果显著提高,结构紧凑,显著减少占地面积,建造投资少,运行费用低,可以适应污染物浓度相对较高的污水,甚至,可以建造于城市中心,应用广泛。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图。
图2为本发明实施例中平膜微滤槽结构示意图。
图3为本发明实施例中第二级处理系统结构示意图。
图4为图3中第二级处理系统中微生物截留在多孔性担体网状结构中示意图。
图5为本发明实施例中基质-微生物-植物复合生态槽平面结构示意图。
图6为本发明实施例中基质-微生物-植物复合生态槽垂直剖面示意图。
图7为本发明实施例中吸附-消毒-杀菌处理槽结构示意图。
图8为本发明实施例处理工艺示意图。
附图标记包括:主机房A、污水进口B、排水口C、污水管道D、污泥管道E、第一级处理系统1、第二级处理系统2、第三级处理系统3、第四级处理系统4、中间槽5、初沉槽11、粗格栅111、细格栅112、平膜微滤槽12、金属过滤膜121、清洗喷头122、行走机构123、生物网膜生物处理槽21、多孔性担体22、流水进口23、流水出口24、空气进口25、基质-微生物-植物复合生态槽31、基质311、填料312、水生植物313、进水管314、布水管315、集水管316、吸附-消毒-杀菌处理槽41、触媒活性炭411。
具体实施方式
本发明原理在于,生态学领域的最新研究突破,以及精密的水处理工程科研成果,为城市污水处理的模式创新创造条件;仿生技术和策略与环境生物自然净化原理在众多基础与工程科学领域取得重要发展,显示出良好的应用前景。
本发明通过借鉴和模仿自然界中生物材料多样的组成、精巧的结构、温和的形成过程以及强大的功能,设计制备多种高性能膜材料,并将其应用于水处理、气体分离、有机小分子液体混合物分离等环节。
本发明以模拟植物园的工程化管理生态系统的方式,实现城市污水优化处理,与传统技术相比,在达到更好的处理效果的同时,还获得耗能低,占位小,无气味,无噪音,外观大方,并且与周围环境协调的技术优势。
与现有技术相比,本发明通过建构系统自然仿生生态环境,充分发挥水生植物的多重生态功能,创造更多样化的污水生物处理流程,达到本发明处理污水的目的,并且形成可持续的景观生态系统,这种可持续发展污水处理模式,尤其在人口密集,土地稀缺的地区,值得大范围推广实施。
本发明中,模拟自然环境生物污水处理系统,包括依次顺序连接的四级处理流程,其中第一级处理系统1以初沉、格栅及平膜微滤去除SS、部分COD;第二级处理系统2中安装生物网膜生物处理槽21,去除COD、BOD、SS、氨氮;第三级处理系统3中安装基质—微生物—植物复合生态槽31,去除COD、BOD、总P、重金属和硝酸盐氮;第四级处理系统4中安装吸附-消毒-杀菌处理槽41,采用触媒活性炭411和分子态次氯酸水杀菌、消毒,并进一步去除COD、硝酸盐氮。
本发明在工作时,第一级处理,污水由泵自动提升,经污水进口B通过污水管道D进入主机房A室内,进入第一级处理系统1后,先进入初沉槽11依次通过粗格栅111和细格栅112,进行粗细格栅过滤,然后进入室内的平膜微滤槽12,初步除SS和有机物后,再引出至主机房A室外进入第二级处理系统2,即进入生物网膜生物处理槽21,与其中的生物膜进行充分接触,污染物被吸附并降解;由生物网膜生物处理槽21出水经中间槽5沉淀后,再进入基质-微生物-植物复合生态槽31进入第三级处理系统3,在填料312、基质311、植物313等共同作用下进一步分离去除有机物、氮和磷、重金属等成分,出水再进入第四级处理系统4,通过吸附-消毒-杀菌处理槽41,净化后由排水口C出水水质可达一级A标准排放,同时,由初沉槽11、平膜微滤槽12、生物网膜生物处理槽21、中间槽5和基质-微生物-植物复合生态槽31底部排出的污泥通过污泥管道E外排。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:如附图2所示,在第一级处理中,污水经管网系统汇集后,经粗格栅处理,粗格栅111主要用来拦截污水中的大块漂浮物,以保证后续处理构筑物的正常运行及有效减轻处理负荷,为系统的长期正常运行提供保证。然后,如附图2所示,进入平膜微滤槽12,平膜微滤槽12设备的工作是含有悬浮物废水流入金属过滤膜121平膜表面,水在重力作用下透过金属过滤膜121平膜向下方渗透,同时悬浮物被金属过滤膜121平膜表面拦截,在金属过滤膜121平膜上方,清洗喷头122随行走机构123沿轨道移动,实现悬浮物清理和平膜清洗工作。金属过滤膜121拦截悬浮物快速分离,重力流实现快速过滤,悬浮物不停留,平膜微滤实现连续进水+悬浮物直接分离过滤技术特点,快速实现悬浮物和水的分离。
在第二级处理中,生物网膜生物处理槽21以多孔性担体22作为反应介质为核心的新型生物处理系统,如附图4所示,采用多孔性担体22提高悬浮固体物拦截机会,因提供较大表面积作为微生物附着、增殖介质,可累积大量及特定族群的生物膜微生物,有助于达到去除包括COD、氨氮、总氮各种污染物的目的。
在第三级处理中,利用基质—微生物—植物复合生态槽31的物理、化学和生物的三重协调作用,通过沉淀与过滤、吸附、离子交换、植物吸收、微生物转化与降解、沉淀析出和泥炭加积等作用去除污染物,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进植物生长并使其增产,能吸收二氧化碳释放氧气调节区域微气候,通过植物生物量生产固碳,阻滞沙尘、降低噪声。
在第四级处理中,如附图7所示,基质-微生物-植物复合生态槽31填充触媒活性炭411,触媒活性炭411同时还是吸附材料,可吸附氧化污水中有机物、总氮等。然后经喷洒一定浓度的分子态弱酸性HOCl水,处理后的污水得以杀菌消毒后排放。分子态弱酸性HOCl水生成技术是以改良之药剂混合技术生成高浓度、pH值约6弱酸性的HOCl,该HOCl水与漂白水相比不产生三卤甲烷、氯气,氧化能力高于次氯酸钠20-30倍,弱酸性,安全性高、且不腐蚀金属,自然分解不残留,除菌力强且不产生抗药性,可精准控制残余次氯酸和余氯浓度,不会造成对后续生物处理的毒性。触媒活性炭411是以椰壳活性炭为基底,覆盖有效贵金属成分,是具有吸附氧化特性的贵金属覆盖多孔活性炭催化剂,触媒活性炭411颗粒大小约20~40目,比表面积可达1000m2/g。用于降解废水中COD:吸附(10%)/氧化(90%)。
前述中,如附图3所示,在第二级处理中,生物网膜生物处理槽21属于穴居型固定式生物处理技术,耐水力与空气冲刷,适用于微生物生长缓慢或低负荷生物处理系统。生物网膜生物处理槽21顶部为缩颈开口,生物网膜生物处理槽21内填充多孔性担体22,在生物网膜生物处理槽21顶部开口处设置流水进口23,生物网膜生物处理槽21外壁上部开流水出口24,生物网膜生物处理槽21底部外壁有空气进口25。生物网膜生物处理槽21采用浮动床方式操作,具有高效率、高稳定性及操作简易等特点,尤其适合处理低负荷,高流量的操作。生物网膜生物处理槽21串接于基质—微生物—植物复合生态槽31之前,去除污水中难分解有机物、氨氮、总氮等。
前述中,如附图5和6所示,水面在基质—微生物—植物复合生态槽31的填料312表面以下,水流从进水管314沿基质311通过布水管315以水平渗透或垂直渗透形式通过填料312,在水床最低位运行向集水管316出水,床体表面种植处理性能好、成活率高的如芦苇等水生植物313,净化后的水体经集水管316收集,通过液位控制器出水,基质—微生物—植物复合生态槽31床底铺防防渗膜,可起到防渗作用,可防止污水污染地下水。污水在基质—微生物—植物复合生态槽31的内部流动,水位较深,它是利用填料表面生长的生物膜、丰富的水生植物313根系及表层土和填料312截留的作用来净化污水。由于水流在地表以下流动,具有保温性能好,处理效果受气候影响小,卫生条件较好的特点,水力负荷大和污染负荷大,对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好,出水水质稳定,不需适应期,占地小,且无恶臭和蚊蝇孳生。
前述中,在第三级处理中,基质-微生物-植物复合生态槽31中填料312的选择要求包括:应能为水生植物313和微生物提供良好的生长环境,并具有良好的透水性,填料312安装后系统孔隙率不宜低于0.3,备选填料312包括石灰石、矿渣、蛭石、沸石、砂石、高炉渣、页岩等。据报道沸石对NH4 +-N具有较高的吸附功能,如采用沸石和石灰石的结合既考虑沸石对NH4 +-N的吸附、活化土壤中难溶性P及进行生物再生作用,又利用石灰石对P的高吸附特性,达到同时脱N除P的目的。
前述中,在第三级处理中,基质-微生物-植物复合生态槽31的水生植物313选配要求包括:选配水生植物313要求包括:a)根系发达,输氧能力强;b)适合当地气候环境,优先选择本土植物;c)耐污能力强、去污效果好;d)具有抗冻、抗病害能力;e)具有一定经济价值;f)容易管理;g)有一定的景观效应。
前述中,在第三级处理中,基质-微生物-植物复合生态槽31所针对的污染物或环境影响主力因子主要为氮、磷、悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD)、重金属等,基质-微生物-植物复合生态槽31对此主要去除途径包括:
1)悬浮物的去除:基质的过滤、污泥沉淀及根系附着来进一步完成悬浮物(SS)去除。为防止在基质-微生物-植物复合生态槽31的进水管314进水口附近发生堵塞,进水前应设置预处理设施,以降低总固体浓度,一般设置沉淀槽作为预处理设施即可。
2)有机物的去除:微生物在具有巨大比表面积的土壤颗粒表面形成一层生物膜,当污水流经土壤颗粒表面时,不溶性的有机物通过基质的沉淀、过滤和吸附作用被截留,然后被微小生物利用;可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除。因此,基质-微生物-植物复合生态槽31对有机物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果,污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、CO2、甲烷和水。
3)氮、磷的去除:污水中的氮包括无机氮和有机氮,无机氮包括氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐,有机氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶,其去除途径包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。污水中的磷包括有机磷和无机磷,其去除途径主要包括微生物同化、基质吸附、水生植物313吸收及污泥沉淀,其中以基质311吸附及污泥沉淀为主。
4)重金属的去除:金属离子去除机理主要有:水生植物313的吸收和富集作用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀,基质-微生物-植物复合生态槽31对污水中重金属去除是通过植物、微生物、土壤基质等组成成分共同起作用的。
参照人工湿地设计,第三级处理或深度处理时主要设计参数如下表:
设计参数 | 单位 | 复合生态系统 |
COD表面负荷N<sub>COD</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | ≤16 |
水力负荷N<sub>q</sub> | L/m<sup>2</sup>·d | ≤40 |
TN表面负荷N<sub>TN</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | 2.5-8 |
NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N表面负荷N<sub>NH</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | 2-5 |
TP表面负荷N<sub>TP</sub> | g/m<sup>2</sup>·d | 0.3-0.5 |
停留时间T | d | ≥3 |
槽底坡度i | % | ≥0.5 |
填料深度h | mm | 700-1000 |
本发明实施例中,污水的悬浮物(SS)的去除主要通过第一级处理粗细格栅、平膜微滤完成。
本发明实施例中,模拟自然环境生物污水处理系统是一个高度稳定的系统,能够适应进水废水负荷的意外波动,有效持续稳定地消除处理后外排水气味,保证排水品质。模拟自然环境生物污水处理系统以独特的设计理念,提高美观体验,可以被放置在任何地方,甚至包括允许废水在靠近源头的地方进行处理而不影响周围的土地价值,显著降低基础设施成本。模拟自然环境生物污水处理系统以较高效益的实现方式解决水资源短缺的挑战,使处理过的水能够在使用的地方附近回收,再生水可用于多种用途,包括灌溉、工业冷却过程、送水空调冷却塔、厕所冲洗或地下水补给等。
本发明实施例中,模拟自然环境生物污水处理系统采用基于PC-PLC的过程控制系统,集成了操作数据的采集、显示和存储,以及操作变量的输入和应用,通过自动分析和动态变化的运行剖面,无论是水力流量的变化、进水特性的变化还是天气条件的变化,都可以保持稳定的出水流量。模拟自然环境生物污水处理系统的控制和管理,依赖于安装在该系统中的传感器和探头收集的数据,废水流量用电磁计和水位指示器进行测量,而能耗的优化用与控制鼓风机的变速驱动器相连的溶解氧探头的数据进行管理,泵的容量控制是通过变速驱动和电磁或气动控制器来调节阀门实现,所有设备均由PLC控制,PLC通过反馈通道对系统状态进行监控,并将其显示在应用程序中。
本发明实施例中,在第二级处理中,生物网膜生物处理槽21特别适用低浓度废水,在高水力负荷下操作,对环境变异的忍受性强,污泥固液分离简单,氧气利用效率高,操作成本低。所采用的多孔性担体22,具有开放性孔洞结构,有助于水流流况的稳定。多孔性担体22具有最大的比表面积,作为微生物附着、增殖的介质,可累积大量生物膜微生物,有助于达到去除各种污染物的目的。
本发明实施例中,在第三级处理中,水生植物313在复合生态系统中的作用有:将景观水中的部分污染物作为自身生长的养料而被吸收;能够将某些有毒物质的重金属富集、转化、分解成无毒物质;根系生长有利于景观水均匀地分布在水生植物313床过水断面上,向根区输送氧气创造有利于微生物降解有机污染物的良好根区环境;增加或稳定土壤的透水性。常用的水生植物313有芦苇、香蒲、菖蒲、旱伞草、美人蕉、水葱、灯心草、水芹、茭白、黑麦草等。如果通过选择有效的水生植物313组合,能够对脱氮起到良好效果,如芦苇具有较强的输氧能力,菱白具有较强的吸收氮、磷的能力,将两种植物混种对TN和氨氮的去除率分别达到了60.6%和80.9%。
本发明实施例中,在第三级处理中,基质—微生物—植物复合生态槽31在污水净化工程中促进植物的生长,增加绿化面积,并能为动植物提供栖息地,有利于生物多样性的保护。水生植物313的存在有助于创造一个松散的生物膜结构,允许氧气渗透到固定在这些根结构上的生物膜的最深层,这种清洁水和松散结构的结合会产生高效的氧气传输速率,从而降低曝气要求,这是任何好氧处理过程中最耗能的部分。实现废水的资源化与无害化,可根据不同污染物类型以及当地自然条件,构建不同类型的基质—微生物—植物复合生态子系统,模拟自然生态系统的运作机理,更加有效地进行各类水污染处理。
本发明实施例中,在模拟自然环境生物污水处理系统实际运行后,水生植物313被收割后可集中收集起来,用做生物质能原料便可实现仿生物污水处理系统的再资源化利用,同时还有可能解决传统生物质发电的原料供应与农作物争地的矛盾问题。从理论上讲,仿生物污水处理系统植物有与玉米秸秆等相近的热值,具有较高的纤维素含量和较低的木质素含量,可以通过沼气发酵、燃料乙醇技术、生物质固体成型燃料技术等加以利用,成为一种较具潜力的生物质能源原料。
本发明实施例中,作为一种较佳的实现方式,第一处理所需要的室内场地可以采用别墅建筑形式,界面友好与周围环境和谐融洽,基于较小的反应器体积、较低的悬浮固体和创造性的建筑设计要素有机结合在一起,其占地面积比活性污泥的设计要小60%,土地占用少,建筑成本大幅度低。
Claims (10)
1.模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,模拟自然环境生物污水处理系统,包括依次顺序连接的四级处理流程,其中第一级处理系统(1)以初沉、格栅及平膜微滤去除SS、部分COD;第二级处理系统(2)中安装生物网膜生物处理槽(21),去除COD、BOD、SS、氨氮;第三级处理系统(3)中安装基质—微生物—植物复合生态槽(31),去除COD、BOD、总P、重金属和硝酸盐氮;第四级处理系统(4)中安装吸附-消毒-杀菌处理槽(41),采用触媒活性炭(411)和分子态次氯酸水杀菌、消毒,并进一步去除COD、硝酸盐氮;在工作时,第一级处理,污水由泵自动提升,经污水进口(B)通过污水管道(D)进入主机房(A)室内,进入第一级处理系统(1)后,先进入初沉槽(11)依次通过粗格栅(111)和细格栅(112),进行粗细格栅过滤,然后进入室内的平膜微滤槽(12),初步除SS和有机物后,再引出至主机房(A)室外进入第二级处理系统(2),即进入生物网膜生物处理槽(21),与其中的生物膜进行充分接触,污染物被吸附并降解;由生物网膜生物处理槽(21)出水经中间槽(5)沉淀后,再进入基质-微生物-植物复合生态槽(31)进入第三级处理系统(3),在填料(312)、基质(311)、植物(313)共同作用下进一步分离去除有机物、氮和磷、重金属成分,出水再进入第四级处理系统(4),通过吸附-消毒-杀菌处理槽(41),净化后由排水口(C)出水水质可达一级A标准排放,同时,由初沉槽(11)、平膜微滤槽(12)、生物网膜生物处理槽(21)、中间槽(5)和基质-微生物-植物复合生态槽(31)底部排出的污泥通过污泥管道(E)外排。
2.如权利要求1所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,包括通过污水管道(D)依次顺序连接的四级处理系统,其中第一级处理系统(1)中安装初沉槽(11)和平膜微滤槽(12),初沉槽(11)中安装粗格栅(111)和细格栅(112),平膜微滤槽(12)中安装金属过滤膜(121);第二级处理系统(2)中安装生物网膜生物处理槽(21),生物网膜生物处理槽(21)中填充多孔性担体(22);第三级处理系统(3)中安装基质—微生物—植物复合生态槽(31),基质—微生物—植物复合生态槽(31)前端填充基质(311)同时主体填充填料(312),在填料(312)顶部有水生植物(313),在基质—微生物—植物复合生态槽(31)前后两端外分别安装进水管(314)和集水管(316);第四级处理系统(4)中安装吸附-消毒-杀菌处理槽(41),吸附-消毒-杀菌处理槽(41)内填充触媒活性炭(411)并喷洒分子态弱酸性HOCl水;在生物网膜生物处理槽(21)、基质-微生物-植物复合生态槽(31)之间连接中间槽(5);平膜微滤槽(12)内上部平铺金属过滤膜(121),在平膜微滤槽(12)上部即金属过滤膜(121)上侧安装清洗喷头(122),清洗喷头(122)安装在行走机构(123)上;生物网膜生物处理槽(21)顶部为缩颈开口,生物网膜生物处理槽(21)内填充多孔性担体(22),在生物网膜生物处理槽(21)顶部开口处设置流水进口(23),生物网膜生物处理槽(21)外壁上部开流水出口(24),生物网膜生物处理槽(21)底部外壁有空气进口(25);第一级处理系统(1)安装在主机房(A)室内;由初沉槽(11)、平膜微滤槽(12)、生物网膜生物处理槽(21)、中间槽(5)和基质-微生物-植物复合生态槽(31)底部连接污泥管道(E);基质(311)与填料(312)之间竖立隔离墙,在隔离墙上均匀贯穿安装多个连通隔离墙两侧的布水管(315)。
3.如权利要求1所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,在第一级处理中,污水经管网系统汇集后,经粗格栅处理,粗格栅(111)主要用来拦截污水中的大块漂浮物,以保证后续处理构筑物的正常运行及有效减轻处理负荷,为系统的长期正常运行提供保证;然后,进入平膜微滤槽(12),平膜微滤槽(12)设备的工作是含有悬浮物废水流入金属过滤膜(121)平膜表面,水在重力作用下透过金属过滤膜(121)平膜向下方渗透,同时悬浮物被金属过滤膜(121)平膜表面拦截,在金属过滤膜(121)平膜上方,清洗喷头(122)随行走机构(123)沿轨道移动,实现悬浮物清理和平膜清洗工作;金属过滤膜(121)拦截悬浮物快速分离,重力流实现快速过滤,悬浮物不停留,平膜微滤实现连续进水+悬浮物直接分离过滤,快速实现悬浮物和水的分离;在第二级处理中,生物网膜生物处理槽(21)以多孔性担体(22)作为反应介质为核心的新型生物处理系统,采用多孔性担体(22)提高悬浮固体物拦截机会,因提供较大表面积作为微生物附着、增殖介质,可累积大量及特定族群的生物膜微生物,有助于达到去除包括COD、氨氮、总氮各种污染物;在第三级处理中,利用基质—微生物—植物复合生态槽(31)的物理、化学和生物的三重协调作用,通过沉淀与过滤、吸附、离子交换、植物吸收、微生物转化与降解、沉淀析出和泥炭加积等作用去除污染物,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进植物生长并使其增产,能吸收二氧化碳释放氧气调节区域微气候,通过植物生物量生产固碳,阻滞沙尘、降低噪声;在第四级处理中,基质-微生物-植物复合生态槽(31)填充触媒活性炭(411),触媒活性炭(411)同时还是吸附材料,可吸附氧化污水中有机物、总氮;然后经喷洒一定浓度的分子态弱酸性HOCl水,处理后的污水得以杀菌消毒后排放;分子态弱酸性HOCl水生成技术是以改良之药剂混合技术生成高浓度、pH值约6弱酸性的HOCl;触媒活性炭(411)是以椰壳活性炭为基底,覆盖有效贵金属成分,是具有吸附氧化特性的贵金属覆盖多孔活性炭催化剂,触媒活性炭(411)颗粒20~40目,比表面积可达1000m2/g;用于降解废水中COD:吸附(10%)/氧化(90%)。
4.如权利要求1所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,在第二级处理中,生物网膜生物处理槽(21)属于穴居型固定式生物处理技术,耐水力与空气冲刷,适用于微生物生长缓慢或低负荷生物处理系统;生物网膜生物处理槽(21)采用浮动床方式操作,适合处理低负荷,高流量的操作;生物网膜生物处理槽(21)串接于基质—微生物—植物复合生态槽(31)之前,去除污水中难分解有机物、氨氮、总氮。
5.如权利要求1所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,填料(312)包括石灰石、矿渣、蛭石、沸石、砂石、高炉渣、页岩中的至少一种。
6.如权利要求1所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,水生植物(313)选配要求包括:a)根系发达,输氧能力强;b)适合当地气候环境,优先选择本土植物;c)耐污能力强、去污效果好;d)具有抗冻、抗病害能力;e)具有一定经济价值;f)容易管理;g)有一定的景观效应。
7.如权利要求1所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,基质-微生物-植物复合生态槽(31)所针对的污染物或环境影响主力因子主要为氮、磷、悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD)、重金属,基质-微生物-植物复合生态槽(31)对此主要去除途径包括:1)悬浮物的去除:基质的过滤、污泥沉淀及根系附着来进一步完成悬浮物(SS)去除;为防止在基质-微生物-植物复合生态槽(31)的进水管(314)进水口附近发生堵塞,进水前应设置预处理设施,以降低总固体浓度,一般设置沉淀槽作为预处理设施即可;2)有机物的去除:微生物在具有巨大比表面积的土壤颗粒表面形成一层生物膜,当污水流经土壤颗粒表面时,不溶性的有机物通过基质的沉淀、过滤和吸附作用被截留,然后被微小生物利用;可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除;因此,基质-微生物-植物复合生态槽(31)对有机物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果,污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、CO2、甲烷和水;3)氮、磷的去除:污水中的氮包括无机氮和有机氮,无机氮包括氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐,有机氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶,其去除途径包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用;污水中的磷包括有机磷和无机磷,其去除途径主要包括微生物同化、基质吸附、水生植物313吸收及污泥沉淀,其中以基质(311)吸附及污泥沉淀为主;4)重金属的去除:金属离子去除机理主要有:水生植物(313)的吸收和富集作用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀,基质-微生物-植物复合生态槽(31)对污水中重金属去除是通过植物、微生物、土壤基质等组成成分共同起作用。
8.如权利要求1所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,第三级处理设计参数如下表:
。
9.如权利要求2所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,多孔性担体(22),具有开放性孔洞结构,具有最大的比表面积;填料(312)安装后系统孔隙率不低于0.3;触媒活性炭(411)以椰壳活性炭为基底,表面覆盖贵金属层,触媒活性炭(411)颗粒为20~40目,比表面积不大于1000m2/g。
10.如权利要求2所述的模拟自然环境生物污水处理系统,其特征在于,初沉槽(11)的底面高于平膜微滤槽(12)的顶面,平膜微滤槽(12)底面位于水平面或地面以上,生物网膜生物处理槽(21)、基质-微生物-植物复合生态槽(31)和吸附-消毒-杀菌处理槽(41)的顶面分别高出水平面或地面以上1M,底面低于水平面或地面以下1M;中间槽(5)顶面与水平面或地面平齐。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010404833.XA CN111484206A (zh) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 模拟自然环境生物污水处理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010404833.XA CN111484206A (zh) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 模拟自然环境生物污水处理系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111484206A true CN111484206A (zh) | 2020-08-04 |
Family
ID=71811305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010404833.XA Pending CN111484206A (zh) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 模拟自然环境生物污水处理系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111484206A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112661349A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-16 | 河北化工医药职业技术学院 | 一种环境工程用水污染处理装置 |
CN113149537A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-07-23 | 浙江大学 | 超重力条件下特性可定量控制的人工城市固废制备方法 |
CN114613246A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-06-10 | 山东工艺美术学院 | 一种多功能城市规划组合模型 |
CN116119859A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-05-16 | 湖北省水利水电规划勘测设计院 | 用于雨污溢流口治理的生态过滤方法 |
CN117228900A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-15 | 辉县市碧森林业规划有限公司 | 一种生态型园林污水处理方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101786770A (zh) * | 2010-03-12 | 2010-07-28 | 浙江至美环境科技有限公司 | 一种微动力移动床生活污水处理系统 |
CN102923900A (zh) * | 2011-08-09 | 2013-02-13 | 中国环境科学研究院 | 复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法和装置 |
CN103121771A (zh) * | 2011-11-21 | 2013-05-29 | 上海巴安水务股份有限公司 | 高浓度有机废水深度处理的工艺 |
CN105923695A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-09-07 | 成都优纳新材料有限公司 | 一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法 |
CN107935180A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-20 | 深圳市万信达生态环境股份有限公司 | 一种农村生活污水一体化处理设备 |
CN110885127A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-03-17 | 昆山阳澄蓝谷环境研究所有限公司 | 应用分子态弱酸性HOCl水的废水处理方法 |
CN212375121U (zh) * | 2020-05-13 | 2021-01-19 | 昆山阳澄蓝谷环境研究所有限公司 | 模拟自然环境生物污水处理系统 |
-
2020
- 2020-05-13 CN CN202010404833.XA patent/CN111484206A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101786770A (zh) * | 2010-03-12 | 2010-07-28 | 浙江至美环境科技有限公司 | 一种微动力移动床生活污水处理系统 |
CN102923900A (zh) * | 2011-08-09 | 2013-02-13 | 中国环境科学研究院 | 复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法和装置 |
CN103121771A (zh) * | 2011-11-21 | 2013-05-29 | 上海巴安水务股份有限公司 | 高浓度有机废水深度处理的工艺 |
CN105923695A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-09-07 | 成都优纳新材料有限公司 | 一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法 |
CN107935180A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-20 | 深圳市万信达生态环境股份有限公司 | 一种农村生活污水一体化处理设备 |
CN110885127A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-03-17 | 昆山阳澄蓝谷环境研究所有限公司 | 应用分子态弱酸性HOCl水的废水处理方法 |
CN212375121U (zh) * | 2020-05-13 | 2021-01-19 | 昆山阳澄蓝谷环境研究所有限公司 | 模拟自然环境生物污水处理系统 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112661349A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-16 | 河北化工医药职业技术学院 | 一种环境工程用水污染处理装置 |
CN113149537A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-07-23 | 浙江大学 | 超重力条件下特性可定量控制的人工城市固废制备方法 |
CN114613246A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-06-10 | 山东工艺美术学院 | 一种多功能城市规划组合模型 |
CN116119859A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-05-16 | 湖北省水利水电规划勘测设计院 | 用于雨污溢流口治理的生态过滤方法 |
CN117228900A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-15 | 辉县市碧森林业规划有限公司 | 一种生态型园林污水处理方法 |
CN117228900B (zh) * | 2023-11-10 | 2024-05-14 | 辉县市碧森林业规划有限公司 | 一种生态型园林污水处理方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102863081B (zh) | 立体生态除臭除磷脱氮方法及装置和应用 | |
CN111484206A (zh) | 模拟自然环境生物污水处理系统 | |
CN201999829U (zh) | 分散式农村生活污水处理系统 | |
CN204824550U (zh) | 一种用于农村生活污水处理的装置 | |
CN205856255U (zh) | 一种高效低能耗生物景观污水处理装置 | |
CN105461165A (zh) | 一种农村生活污水组合式生态处理系统及处理方法与应用 | |
CN101602563A (zh) | 生物、生态分段式净化处理生活污水的方法 | |
CN104556391A (zh) | 一种废水的人工湿地净化方法 | |
CN102874926A (zh) | 一种无动力增氧生态滤池污水处理系统及方法 | |
CN103159380A (zh) | 一种零能耗人工湿地污水处理系统及方法 | |
CN107721101B (zh) | 一种微动力污水一体化处理设备 | |
CN114516705A (zh) | 植物碳源自循环的硫碳协同装配式生物滞留池及脱氮方法 | |
CN206886902U (zh) | 一种生物循环法污水处理系统 | |
CN216890553U (zh) | 处理农村污水的人工湿地污水处理系统 | |
CN107162315A (zh) | 生物循环法污水处理系统 | |
CN103435157B (zh) | 智能化立体生态内循环硝化方法及装置 | |
CN105314797B (zh) | 一种污水污泥同步处理的蚯蚓生物滤池及其应用 | |
CN111115981A (zh) | 一种资源再生型人工湿地系统 | |
CN104961297B (zh) | 一种一体化污水生态处理塔 | |
CN110066074A (zh) | 一种生活污水回用处理装置 | |
CN106045202A (zh) | 一种高效低能耗生物景观污水处理装置及方法 | |
CN212375121U (zh) | 模拟自然环境生物污水处理系统 | |
CN102515434A (zh) | 一种复合塔式生态滤池污水处理方法 | |
CN202785806U (zh) | 一种无动力增氧生态滤池污水处理系统 | |
CN113371927B (zh) | 一种适应于小型分散式农村生活污水的处理系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |