CN112225403A - 一种微水量生活污水生物-生态协同处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微水量生活污水生物‑生态协同处理系统，包括依次设置的预处理单元、生物处理单元、生态处理单元和回用单元，预处理单元包括化粪池和调节池，生物处理单元包括固定生物床反应器，预处理单元处理过的水进入所述生物床反应器；生态处理单元包括依次相连的第一级湿地、第二级湿地和鱼池。该系统以固定化微生物反应器和折流式潮汐流多介质人工湿地为主体，将生物处理、生态处理、景观设计有机结合，开发了生物‑生态协同处理系统，实现降低取水量和生活污水零排放的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水生物-生态处理系统，尤其涉及一种微水量生活污水生物-生态协同处理“零排放”系统。
背景技术
目前，很多有人生活但没有被市政管网覆盖的“离网式”生活楼、宾馆、变电站、小型工厂、临时营地、运维站点、郊外别墅、偏远村落等有人生活区域会产生一定量的生活污水。这些地方距离城镇中心较远，生活污水主要来自员工宿舍、厂区内办公楼及食堂等，其成份与城市生活污水类似，但氨氮、总磷和COD普遍更高，且具有水质、水量时变化系数大的特点。目前，这些生活污水一般经化粪池处理后，直接外排至地表或混入雨水系统，对周边地表水和地下水环境存在一定的污染，也增加了周围居民投诉等问题。随着我国生态文明建设和环保监管力度的不断加大，该处理方式已不满足新形势下的环保需要。
发明内容
本发明的目的为实现生活污水无害化零排放治理，提供了一种微水量生活污水生物-生态协同处理系统，该系统对水质、水量时变化系数大生活污水的水质、水量波动大的特点，以微生物反应器和折流式潮汐流多介质人工湿地两项核心技术为主体，将生物处理、生态处理、景观设计有机结合，开发了一整套“花园式”的生物-生态协同处理系统，实现降低取水量和生活污水零排放的目的。
本发明所采取的技术方案为：一种微水量生活污水生物-生态协同处理系统，包括
预处理单元，包括化粪池和调节池，污水排放至所述化粪池进行过滤和沉淀后排放至所述调节池均衡水质和水量；
生物处理单元，包括生物床反应器和紫外消毒装置，预处理单元处理过的水进入所述生物床反应器，所述生物床反应器包括污水生物床处理仓，所述污水生物床处理仓内设置有悬浮式固定化微生物填料，底部设置布水装置和曝气装置，顶部设置有排气格栅，所述物床反应器处理过的水进入所述紫外消毒装置进行消毒处理；
生态处理单元，包括依次相连的第一湿地、第二湿地和鱼池，所述第一湿地和第二湿地内均设置有湿地填料区，所述第一湿地的进水口高于第一湿地的排水口，进入第一湿地的水经湿地填料区后由第一湿地的排水口排出，所述第二湿地的进水口低于第二湿地的排水口，第二湿地的进水口连接第一湿地的排水口，进入第二湿地的水经第二湿地的湿地填料区后由第二湿地的排水口排出，第二湿地的排水口连通所述鱼池。
进一步的，所述调节池内设置有格栅、提升泵和浮球液位计，所述格栅用于拦截污水中的悬浮物，所述浮球液位计用于控制所述调节池内的水位，所述提升泵与所述浮球液位计相连，所述提升泵根据所述浮球液位计检测到的液位信息启停。
进一步的，生物床反应器为固定化生物床反应器。
进一步的，所述固定化生物床反应器为间歇式好氧生物床反应器。
进一步的，所述固定化生物床反应器内的悬浮式固定化微生物填料为羟基、环氧基和酰胺基改性的聚氨酯载体。
进一步的，所述固定化生物床反应器内设置有用于脱氮除磷的功能菌种。
进一步的，所述紫外消毒装置采用管道式紫外线消毒器。
进一步的，所述第一湿地的湿地填料区从上到下设置有布水层、透水基质层、多介质滤层、集水层和防渗层，在所述湿地填料区上种植有水生植物，进入所述第一湿地的污水首先进入布水层进行布水后经透水基质层、多介质滤层到达集水层，所述集水层的水经第一湿地的排水口排出。
进一步的，所述多介质过滤层由多介质填料组成，多介质填料由陶粒、改性沸石及生物质高温烧结材料中的一种或几种组合而成，所述多介质填料的粒径为1-3cm。
进一步的，所述透水基质层由透水基质层填料填充形成，所述多介质滤层由多介质填料填充形成，所述透水基质层填料和多介质滤层填料的体积比为1:3。
进一步的，所述鱼池连接有出水井，污水经所述鱼池后进入所述出水井，所述出水井上设置有第一泵和第二泵，所述第一泵用于将所述出水井的水进行绿化喷淋，所述第二泵用于将所述出水井的水循环回流至第一湿地。
本发明所产生的有益效果包括：（1）该系统对水质、水量时变化系数大生活污水的水质、水量波动大的特点，以固定化微生物反应器和折流式潮汐流多介质人工湿地两项核心技术为主体，将生物处理、生态处理、景观设计有机结合，开发了一整套“花园式”的生物-生态协同处理系统，实现降低取水量和生活污水零排放的目的。
（2）出水水质稳定，氨氮去除率大于95%，COD去除率80%-90%；水质适应范围广、产泥量小，智能化程度高、免运行操作、维护工作量少。
附图说明
图1 本发明中系统流程图；
图2 生物处理单元结构图；
图3 生态处理单元结构图；
图中，1、处理仓，2、设备仓，3、紫外消毒装置，4、流量计，5、水生植物，6、湿地填料区，7、鱼池，8、出水井。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
如图1，本发明中的一种微水量生活污水生物-生态协同处理系统，包括预处理单元、生物处理单元、生态处理单元，在一些实施例中还有回用系统。
预处理单元包括化粪池和调节池，污水排放至化粪池进行过滤和沉淀后排放至调节池均衡水质和水量；化粪池利用厌氧细菌降低污水的有机物和悬浮物浓度，为后续生物处理单元提供更好的反应条件。调节池在本系统中起均衡水质水量的作用。在一些实施例中，调节池内布置提升泵和浮球液位计，液位达到高限提升泵自动启动，液位降至低限提升泵停止运行。调节池的尺寸根据污水排放量和停留时间进行设计，需要保持合适的有效水深以保证提升泵的正常工作。调节池内布置格栅，用于拦截大的悬浮物，以防提升泵堵塞。
如图2，生物处理单元包括固定化生物床反应器和紫外消毒装置3，预处理单元处理过的水进入固定化生物床反应器，固定化生物床反应器包括污水生物床处理仓1，污水生物床处理仓1内设置有悬浮式固定化微生物填料，底部设置布水装置和曝气装置，顶部设置有排气格栅，固定化生物床反应器处理过的水进入紫外消毒装置3进行消毒处理；在一些实施例中，固定化生物床反应器为间歇式好氧生物床反应器，用于污水的微生物好氧处理，大量降低污水中COD、氨氮和总磷，设置有紫外消毒装置3和流量计4量装置，固定化生物床反应器为四仓式设计，包括三个处理仓1和一个设备仓2，主体采用304不锈钢材质，三个处理仓1用于污水生物床处理，内部设置悬浮式固定化微生物填料，底部设置布水装置和流量可调节的精确曝气装置，顶部设计排气格栅气，每个仓均为底部进水，污水自下往上流动。在一些实施例中，悬浮式固定化微生物填料为利用羟基、环氧基和酰胺基等三种反应性基团改性聚氨酯载体的改性纳米生物活性高分子载体填料，该载体填料与污水密度相等的，在设备内处于悬浮运行状态，根据水质特点也可采用其他填料代替。在一些实施例中，固定化生物床反应器内还置有高效功能菌种，以达到高效脱氮除磷的目的。在一些实施例中，精确曝气装置根据采集的装置内部水中溶解氧得到所需空气量，通过变频或调阀自动调节曝气风机的风量，以便在保证污水处理效果的同时达到节能的目的。
当系统处于进水状态时（即调节池内的污水提升泵处于运行状态时），曝气风机连续运行。
当系统处于不进水状态（即调节池内的污水提升泵处于停运状态时），曝气风机采用间歇曝气的方式运行，具体运行和停运时间根据污水水质和水量通过出水水质调试试验得出。
设备仓2内置有曝气风机、紫外消毒装置3、流量计4量装置、水质在线测量装置。紫外消毒装置3采用管道式紫外线消毒器，用于污水中大肠杆菌的消杀，以便后续回用于绿化的回用水满足城市杂用水大肠杆菌指标，该设备型号依据系统处理水量和其中的大肠杆菌浓度选用。
流量计4量装置用于处理污水量的统计，根据累积处理污水量和设备运行时间综合判断设备是否需要维护，流量计4优先采用电磁流量计4，至少包括瞬时流量和累计流量统计功能，量程范围根据处理水量确定。
如图3，生态处理单元为半地上花坛式布置，采用钢筋混凝土材质，内部做防渗处理，包括依次相连的第一湿地、第二湿地和鱼池7，第一湿地和第二湿地内均设置有湿地填料区6，第一湿地的进水口高于第一湿地的排水口，进入第一湿地的水经湿地填料区6后由第一湿地的排水口排出，第二湿地的进水口低于第二湿地的排水口，第二湿地的进水口连接第一湿地的排水口，进入第二湿地的水经第二湿地的湿地填料区6后由第二湿地的排水口排出，第二湿地的排水口连通鱼池7。鱼池为人工鱼池，在一些实施例中，还包括出水井8，污水依次流经人工湿地、人工鱼池7进入出水井8。人工湿地、人工鱼池7和出水井8为一体四段式布置，前两段为折流式潜流人工湿地，第三段为人工鱼池7，第四段为清水出水井8。
在一些实施例中，第一湿地的湿地填料区6从上到下设置有布水层、透水基质层、多介质滤层、集水层和防渗层，在湿地填料区6上种植有水生植物5，第二湿地的湿地填料区6自上而下的顺序是集水层、多介质滤层、透水基质层、布水层、防渗层，布水层是指埋在透水基质层中的穿孔管网，进入第一湿地的污水首先进入布水层进行布水后经透水基质层、多介质滤层到达集水层，第一湿地集水层的水进入设置在第二湿地下部的布水层，自下往上经过第二湿地填料区的布水层、透水基质层、多介质滤层、集水层后，从设置在第二湿地上部的排水口排出。
人工湿地系统的布水层采用穿管均匀布水；人工湿地系统的透水基质层由粒径为2-5mm砾石组成，其上种植鸢尾、菖蒲等湿地植物；人工湿地系统的多介质过滤层由多介质填料组成。多介质填料以陶粒、改性沸石及生物质高温烧结材料中的一种或几种组合而成，其粒径为1-3cm。透水基质层填料和多介质滤层填料的体积比为1:3。
污水由第一湿地上部布水层的布水装置处进入生态处理单元，在第一工湿地中自上而下流动。第一湿地和第二湿地在二者挡墙处通过底部的连通管进行连接，污水通过该连通管进入第二湿地。污水在第二湿地中自下而上流动，并从上部出水进入人工鱼池7。
在一些实施例中，人工鱼池7内可种水生景观植物并投放鱼苗，一做景观效果，二可根据鱼苗成活情况判断出水水质情况。人工鱼池7深度设计0.6米左右，从上部出水进入出水井8。出水井8深度1.2米以上，井内设置两台清水泵。
其中第一泵连续运行，将出水井8的水打到湿地入口处进行湿地循环处理，以有效提高出水水质。第二泵将清水送至绿化喷淋系统，用于绿化浇灌。第二泵根据出水井8液位自动间歇运行，当出水井8液位达到高限时自动启动，液位降至低限停止运行。
回用系统包括管道和自动旋转喷头装置，污水由出水井8的第二泵提供动力，通过自动旋转喷头向地表植被喷淋浇灌。
根据每日需处理的生活污水体积和排放时间设置所需的喷头数量，根据喷头数量、与喷淋处地表高差、距离、管径设置流量和扬程。根据所需第二泵的流量和扬程选择泵2的型号。
该技系统出水水质稳定，氨氮去除率大于95%，COD去除率80%-90%；水质适应范围广、产泥量小，智能化程度高、免运行操作、维护工作量少、可实现水质在线监测和远程监控管理等功能的特点。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：包括
预处理单元，包括化粪池和调节池，污水排放至所述化粪池进行过滤和沉淀后排放至所述调节池均衡水质和水量；
生物处理单元，包括生物床反应器，预处理单元处理过的水进入所述生物床反应器，所述生物床反应器包括污水生物床处理仓，所述污水生物床处理仓内设置有悬浮式固定化微生物填料，底部设置布水装置和曝气装置，顶部设置有排气格栅，所述生物床反应器处理过的水进入所述紫外消毒装置进行消毒处理；
生态处理单元，包括依次相连的第一湿地、第二湿地和鱼池，所述第一湿地和第二湿地内均设置有湿地填料区，所述第一湿地的进水口高于第一湿地的排水口，进入第一湿地的水经湿地填料区后由第一湿地的排水口排出，所述第二湿地的进水口低于第二湿地的排水口，第二湿地的进水口连接第一湿地的排水口，进入第二湿地的水经第二湿地的湿地填料区后由第二湿地的排水口排出，第二湿地的排水口连通所述鱼池。
2.根据权利要求1所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述调节池内设置有格栅、提升泵和浮球液位计，所述格栅用于拦截污水中的悬浮物，所述浮球液位计用于控制所述调节池内的水位，所述提升泵与所述浮球液位计相连，所述提升泵根据所述浮球液位计检测到的液位信息启停。
3.根据权利要求1所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述生物床反应器为间歇式好氧生物床反应器。
4.根据权利要求1所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述生物床反应器内的悬浮式固定化微生物填料为羟基、环氧基和酰胺基改性的聚氨酯载体。
5.根据权利要求1所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述生物床反应器内设置有用于脱氮除磷的功能菌种。
6.根据权利要求1所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述紫外消毒装置采用管道式紫外线消毒器。
7.根据权利要求1所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述第一湿地的湿地填料区从上到下设置有布水层、透水基质层、多介质滤层、集水层和防渗层，在所述湿地填料区上种植有水生植物，进入所述第一湿地的污水首先进入布水层进行布水后经透水基质层、多介质滤层到达集水层，所述集水层的水经第一湿地的排水口排出。
8.根据权利要求7所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述多介质过滤层由多介质填料组成，多介质填料由陶粒、改性沸石及生物质高温烧结材料中的一种或几种组合而成，所述多介质填料的粒径为1-3cm。
9.根据权利要求7所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述透水基质层由透水基质层填料填充形成，所述多介质滤层由多介质填料填充形成，所述透水基质层填料和多介质滤层填料的体积比为1:3。
10.根据权利要求1所述的微水量生活污水生物-生态协同处理系统，其特征在于：所述鱼池连接有出水井，污水经所述鱼池后进入所述出水井，所述出水井上设置有第一泵和第二泵，所述第一泵用于将所述出水井的水进行绿化喷淋，所述第二泵用于将所述出水井的水循环回流至第一湿地。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113045141A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-06-29 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | 一种变电站用污水处理装置 |
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2020
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