CN113060909A - 分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置及其运行方法，该装置包括沿污水流动方向依次设置的预处理调节单元、模块化湿地单元和尾水收集单元；所述预处理调节单元，包括依次设置的隔油沉淀池、一级水解酸化池、二级水解酸化池和曝气回流池；相邻池体通过隔板隔开，所述模块化湿地单元内设置填料模块。污水由农户收集后进入隔油沉淀池，上清液依次进入一级水解酸化池和二级水解酸化池进行酸化及吸附降解，填料模块上种植水生植物，污染物通过填料模块吸附、微生物降解和植物吸收的共同作用净化。本发明的进水污染物浓度范围更贴合实际，使用范围更广，可集成化生产，施工快速便捷，运行维护简单，不易堵塞且填料容易替换。
Description
技术领域
本发明涉及用于对农村生活污水进行治理的装置，属于农村生活污水处理技术领域。
背景技术
农村生活污水分散处理在具体实践过程中存在一些薄弱环节，特别是居住分散、位置比较偏僻的农户生活污水，大多使用就地利用模式，通过房前屋后小菜园、小果园、小花园等不能有效处理生活污水，生活污水未处理达标就近排放到村内排水渠、河道，使水体环境受到严重污染。
对于人口较少、居住分散、不能产生污水径流的村庄分散型生活污水，目前研究较多的技术主要有净化槽、人工湿地、土壤渗滤净化系统、接触氧化、厌氧生物滤池等一种或几种组合技术。而厌氧预处理+人工湿地组合技术是目前许多发明者的重点研究方向。
中国专利文献CN107686167A公开的一种处理农村生活污水的潜流人工湿地生态系统及处理方法，利用美人蕉水培体系中根系优势微生物的加入，快速增加产碱杆菌属、黄杆菌属、溶杆菌属和假单胞菌属等优势细菌的比例，提高人工湿地系统内双加氧酶、脱氢酶、磷酸盐脱氢酶、脲酶、硝酸还原酶和过氧化氢酶基因中脱氢酶基因的丰度；再交叉种植两种湿地植物，产生不同植物根系分泌物，并形成丰富的根系微生物群落结构，能够同时有效去除COD、氨氮和总磷。然后采用连续进水、间歇进水交替运行的方式，保证脱氮效率的提升，同时维持系统稳定运行。对植物和微生物生态的建设进行了优化，提升了农村生活污水的脱氮效率，但该系统需要采用蠕动泵作为动力，使污水在系统内流动净化，增加了运行成本及复杂度，在人口较少居住分散的村庄并不适用；同时湿地主体填料未考虑方便替换的设计，在该系统设计进水浓度范围下潜流湿地易堵塞，不利于后期维护。
CN111747606A公开的一种生态型农村生活污水处理系统，将农村污水处理与生态景观建设相结合，降低了处理能耗，可节省一定占地，但该装置格栅井、调节池、厌氧发酵池、垂直流湿地等均为分开建设，增加了大量的基建工作，而且随着处理单元与子级湿地的增加，会增加由水泵送至各个处理单元的动力，使用过多的管道也存在管道堵塞等不足之处。
CN202246336U公开的一种处理农村生活污水的无动力生态处理系统，整个系统无动力消耗，采用串联的地埋式无动力生物反应器和潜流复合型人工湿地及景观生态塘去除污水中油污污染物和氮磷等营养物质；但未明确进水污染物浓度范围，且需进行基建，不可集成化生产，也存在填料不可替换等问题。
其它已公开的类似技术，虽然处理效果较好，但仍然存在进水污染物浓度较高、使用范围较窄、需要基建、运行维护繁琐等问题，限制了设备及系统在分散式污水处理领域的应用与推广。
发明内容
本发明针对现有农村生活污水处理技术存在的不足，提供一种更贴合农村实际污水浓度、使用范围更广，可集成化生产，施工快速便捷，运行维护简单，不易堵塞且填料容易替换的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，同时提供该装置的处理运行方法。
本发明的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，采用以下技术方案：
该装置，包括沿污水流动方向依次设置的预处理调节单元、模块化湿地单元和尾水收集单元；
所述预处理调节单元，包括依次设置的隔油沉淀池、一级水解酸化池、二级水解酸化池和曝气回流池；相邻池体通过隔板隔开，隔板上设置开口；隔油沉淀池的上方设置进水口，进水口的上方设置隔油板；二级水解酸化池内部设置填料(仿生多孔软质填料)；曝气回流池内设置有曝气潜水泵，曝气潜水泵上带有回流管和微孔曝气管，回流管连接至一级水解酸化池。所述隔油沉淀池与一级水解酸化池之间的隔板在底部开口，一级水解酸化池与二级水解酸化池之间的隔板在上方设置开口；二级水解酸化池与曝气回流池之间的隔板在中下部设置开口。所述进水口内侧设置格栅，隔油沉淀池内部设置沉泥收集斗，隔油板的进水端设置集油管。所述一级水解酸化池与二级水解酸化池的池体容积比为1:2～3。
所述模块化湿地单元内设置填料模块，进水端设置开口配水槽，所述填料模块分为上下两层，上层填料模块由粒径1～3cm的细陶粒、高效脱磷填料(钢渣)、硝化缓释菌块以及高效脱除COD缓释菌块按质量配比1000～1500：200～250：1：1配制，下层填料模块由粒径3～5cm的中陶粒、高效脱磷填料(钢渣)及反硝化缓释菌块按质量配比为500～800：100～150：1：1配制。所述填料模块的总铺设厚度为60～120cm，上下层厚度一致。
所述尾水收集单元的底部设置有净化水收集管和排空口，顶部设置有出水口，净化水收集管连接排空管和排水管，排空管连接排空口，排空口处设置蝶阀。
所述预处理调节单元中的隔油沉淀池、一级水解酸化池、二级水解酸化池、曝气回流池上均设置盖板，盖板上带有把手；湿地主体单元中的开口配水槽及前端跌水区域设置有预留通气孔的盖板，湿地主体单元其余区域设置预留种植孔的盖板。
污水由农户收集后经进水管由进水口进入隔油沉淀池，污水在隔油沉淀池内停留时间为4～8小时，经过沉淀后的上清液经过底部开口的隔板进入一级水解酸化池进行一级水解酸化，由池体下部向上流动，再进入二级水解酸化池。污水流经二级水解酸化池内的填料层时，填料层对污水上清液悬浮物和有机物进行吸附、网捕、生物学絮凝以及生物降解，使污水在降解COD的同时也得以进一步澄清。当进水COD浓度高于200～300mg/L时，启动曝气潜水泵上的回流管，将污水送至一级水解酸化池，增加水解酸化时间；当进水氨氮浓度高于30～50mg/L时，启动曝气潜水泵，其上的微孔曝气管对曝气回流池内经过水解酸化的污水上清液进行曝气，降低氨氮浓度；
预处理单元中水流整体采用上进上出的形式进入开口配水槽，通过开口配水槽跌水曝气，均匀布水进入填料模块；填料模块上种植水生植物，污水中的污染物通过填料模块吸附、微生物降解和植物吸收的共同作用净化；
污水通过模块化湿地单元净化后，由底部净化水收集管进入排水管，通过排水管排入尾水收集单元储存，多余净化水通过顶部出水口溢出，定期打开蝶阀使脱落菌膜通过底部排空口直接排出，减缓湿地堵塞；
湿地主体单元中盖板的种植孔内种植挺水植物(美人蕉、黄菖蒲等)，种植植株高度大于30cm。
本发明的进水污染物浓度范围更贴合实际，使用范围更广，可集成化生产，施工快速便捷，运行维护简单，不易堵塞且填料容易替换。具有以下具体特点：
1.二级水解酸化池内设仿生多孔软质填料，内部孔隙率高、比表面积大，挂膜快、生物活性高、传质效率高、耐高负荷冲击，CODcr去除率高；
2.针对农村生活污水的特点设置提篮式格栅和隔油板，方便快捷清除毛发、菜叶等大片垃圾及厨余废水中的油污；沉淀池停留时间长，有效降低后续人工湿地单元进水悬浮物负荷，延缓湿地单元堵塞速度。此外提拉式沉泥收集斗设计提拉钢链，可随时提拉倾倒污泥，方便后期维护管理；
3.曝气、回流有动力模式与常规无动力多种模式切换，适用水质、水量范围更广、针对农村地区冬夏季水质差异较大有更好的污染物去除效果，节约能源，降低运行费用；
4.以湿地为主要处理单元的一体化模块模式，施工快速便捷，运行维护简单；湿地主体单元采用统一尺寸的模块化填料，方便批量生产、运输灵活、安装快捷，堵塞时可只更换1～2个填料块，降低维护费用；
5.水生植物采用成株种植孔种植，降低施工时间及施工费用，提高成活率；种植孔外铺设种植土，种植地被植物，实现污水处理设施建设与生态景观建设的有机结合
6.设计尾水收集单元，平时可收集尾水进行非雨季周边庭院植物灌溉，可解决农村村民生活可用水量不足的问题，实现污水处理达标排放与灌溉回用的有机结合；同时尾水收集单元内部设置排空结构，可阶段性进行排空，延缓湿地堵塞时间，延长一体化设施寿命。
附图说明
图1是本发明中分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置的平面示意图。
图2是图1中A-A断面的示意图。
图3是图1中B-B断面的示意图。
图4是图1中C-C断面的示意图。
图5是本发明中各单元上的盖板平面布置示意图。
图中：1.预处理调节单元，2.模块化湿地单元，3.尾水收集单元，4.一体框架，5.隔油沉淀池，6.一级水解酸化池，7.二级水解酸化池，8.曝气回流池，9.进水口，10.提篮式格栅，11.提拉式沉泥收集斗，12.隔油板，13.集油管，14.底部开口的隔板、15.上方开口的隔板、16.中下部开口的隔板、17.仿生多孔软质填料，18.曝气潜水泵，19.回流管，20.环形微孔曝气管，21.开口配水槽，22.上层填料模块，23.框架，24.提绳，25.下层填料模块，26.跌水区域盖板，27.湿地主体单元盖板，28.通气孔，29.种植孔，30.挺水植物，31.底部净化水收集管，32.排空管，33.排水管，34.顶部出水口，35.排空口，36.蝶阀，37.底架，38.带有把手的单独盖板，39.把手。
具体实施方式
如图1所示，本发明的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，包括沿污水流动方向依次设置的预处理调节单元1、模块化湿地单元2和尾水收集单元3，三个单元均设置在一体框架4内，参见图2，一体框架4的底部设置有底架37。
预处理调节单元1自后至前设置有隔油沉淀池5、一级水解酸化池6、二级水解酸化池7和曝气回流池8。相邻池体通过不同位置开口的隔板隔开，参见图4，隔油沉淀池6与一级水解酸化池6之间设置底部开口的隔板14，一级水解酸化池6与二级水解酸化池7之间设置上部开口的隔板15，二级水解酸化池与曝气回流池之间设置中下部开口的隔板16。隔油沉淀池5的上方设置有进水口9，进水口9处设置有提篮式格栅10，隔油沉淀池5内设置有提拉式沉泥收集斗11，隔油板12；进水口9上方设置隔油板12，隔油板12的进水端设置集油管13(参见图2)。一级水解酸化池6与二级水解酸化池7池体容积比为1:2～3，二级水解酸化池7内部设置仿生多孔软质填料17。曝气回流池8内设置有曝气潜水泵18，曝气潜水泵18上带有回流管19和环形微孔曝气管20(参见图1)，回流管19连接至一级水解酸化池6。污水由农户收集后经由与进水口9连接的进水管进入隔油沉淀池5，污水在隔油沉淀池5停留时间为4～8小时，再通过底部开口的隔板14进入一级水解酸化池6，当进水口9处的进水COD浓度高于200～300mg/L时，启动曝气潜水泵18上的回流管19，将污水送至一级水解酸化池6；当进水氨氮浓度高于30～50mg/L时，启动曝气潜水泵18上的环形微孔曝气管20对曝气回流池8进行曝气。
模块化湿地单元2采用模块化形式铺设，与预处理调节单元1之间设置有开口配水槽21，开口配水槽21以外的区域内设置有填料模块，参见图2，填料模块设置上下两层，分别为上层填料模块22和下层填料模块25，两层的厚度一致。每层的单体填料模块承载在框架23上，框架23的尺寸为0.5*0.3*0.5米，框架23上设有提绳24，用于湿地堵塞时分块移除。填料模块的总铺设厚度为60～120cm。上层填料模块22采用粒径1～3cm的细陶粒、高效脱磷填料(钢渣)、硝化缓释菌块、高效脱除COD缓释菌块混匀投加，各部分填料质量配比为1000～1500：200～250：1：1。下层为粒径3～5cm的中陶粒、高效脱磷填料(钢渣)及反硝化缓释菌块混匀投加，各部分质量配比为500～800：100～150：1：1。预处理单元1中曝气回流池8内的水流采用上进上出的形式进入开口配水槽21，通过开口配水槽21跌水曝气，均匀布水进入模块化湿地单元2的填料模块。
参见图1、图2和图3，尾水收集单元3底部设置有净化水收集管31和排空口35，顶部设置有出水口34，净化水收集管31连接排空管32和L型排水管33，排空管32连接排空口35，排空口36处设置加长柄的蝶阀36。污水通过模块化湿地单元2净化后，由底部净化水收集管31进入排水管33，通过排水管33排入尾水收集单元3储存，多余净化水通过顶部出水口34溢出。可定期打开加长柄蝶阀36使脱落菌膜通过底部排空口35直接排出，减缓湿地堵塞。
参见图5，预处理调节单元1中的隔油沉淀池5、一级水解酸化池6、二级水解酸化池7、曝气回流池8上均设置带有把手39的单独盖板38，开口配水槽21、湿地主体单元2及尾水收集单元分别采用30的，湿地主体单元2中的开口配水槽21及前端跌水区域设置有预留通气孔28的盖板26，通气孔28的直径10mm，间距50～100mm。湿地主体单元2其余区域设置盖板27，盖板27上预留圆形种植孔29，种植孔29的直径100mm～120mm，孔间距150～200mm，种植孔29内种植挺水植物30，主要的挺水植物30为美人蕉、黄菖蒲等，种植植株高度大于30cm。
Claims (10)
1.一种分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：包括沿污水流动方向依次设置的预处理调节单元、模块化湿地单元和尾水收集单元；
所述预处理调节单元，包括依次设置的隔油沉淀池、一级水解酸化池、二级水解酸化池和曝气回流池；相邻池体通过隔板隔开，隔板上设置开口；隔油沉淀池的上方设置进水口，进水口的上方设置隔油板；二级水解酸化池内部设置填料；曝气回流池内设置有曝气潜水泵，曝气潜水泵上带有回流管和微孔曝气管，回流管连接至一级水解酸化池；
所述模块化湿地单元内设置填料模块。
2.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述预处理调节单元中隔油沉淀池与一级水解酸化池之间的隔板在底部开口，一级水解酸化池与二级水解酸化池之间的隔板在上方设置开口；二级水解酸化池与曝气回流池之间的隔板在中下部设置开口。
3.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述预处理调节单元中一级水解酸化池与二级水解酸化池的池体容积比为1:2～3。
4.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述预处理调节单元中进水口内侧设置格栅，隔油沉淀池内部设置沉泥收集斗，隔油板的进水端设置集油管。
5.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述模块化湿地单元的进水端设置开口配水槽。
6.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述模块化湿地单元内的填料模块分为上下两层，上层填料模块由粒径1～3cm的细陶粒、高效脱磷填料、硝化缓释菌块以及高效脱除COD缓释菌块按质量配比1000～1500：200～250：1：1配置，下层填料模块由粒径3～5cm的中陶粒、高效脱磷填料及反硝化缓释菌块按质量比为500～800：100～150：1：1配制。
7.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述模块化湿地单元内填料模块的总铺设厚度为60～120cm。
8.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述尾水收集单元的底部设置有净化水收集管和排空口，顶部设置有出水口，净化水收集管连接排空管和排水管，排空管连接排空口。
9.根据权利要求1所述的分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置，其特征是：所述预处理调节单元中的隔油沉淀池、一级水解酸化池、二级水解酸化池、曝气回流池上均设置盖板；湿地主体单元中的开口配水槽及前端跌水区域设置有预留通气孔的盖板，湿地主体单元其余区域设置预留种植孔的盖板。
10.一种权利要求1-10任一分散处理农村生活污水的人工湿地一体化装置的运行方法，其特征是：污水由农户收集后经进水管由进水口进入隔油沉淀池，污水在隔油沉淀池内停留时间为4～8小时，经过沉淀后的上清液经过底部开口的隔板进入一级水解酸化池进行一级水解酸化，由池体下部向上流动，再进入二级水解酸化池；污水流经二级水解酸化池内的填料层时，填料层对污水上清液悬浮物和有机物进行吸附、网捕、生物学絮凝以及生物降解，使污水在降解COD的同时也得以进一步澄清；当进水COD浓度高于200～300mg/L时，启动曝气潜水泵上的回流管，将污水送至一级水解酸化池，增加水解酸化时间；当进水氨氮浓度高于30～50mg/L时，启动曝气潜水泵，其上的微孔曝气管对曝气回流池内经过水解酸化的污水上清液进行曝气，降低氨氮浓度；
预处理单元中水流整体采用上进上出的形式进入开口配水槽，通过开口配水槽跌水曝气，均匀布水进入填料模块；填料模块上种植水生植物，污水中的污染物通过填料模块吸附、微生物降解和植物吸收的共同作用净化；
污水通过模块化湿地单元净化后，由底部净化水收集管进入排水管，通过排水管排入尾水收集单元储存，多余净化水通过顶部出水口溢出；
湿地主体单元中盖板的种植孔内种植挺水植物。
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