CN201942568U

CN201942568U - 生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置

Info

Publication number: CN201942568U
Application number: CN2010205929204U
Authority: CN
Inventors: 刘云昆; 田昆; 李卫东; 杨宇明; 岳佳; 刘惠芳; 梁启斌
Original assignee: 刘云根
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2020-11-05

Abstract

本实用新型公开了一种生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，包括生化处理池、自动曝气池、人工湿地处理池、虹吸过滤池，所述的生化处理池内设置纤维膜材料构筑体并种植挺水植物，所述的自动曝气池上部设置水车，设置于池底的水泵之出水管连通人工湿地处理池中的布水管；所述的人工湿地处理池由复合基质层组合而成，其清水出水口连通虹吸过滤池，虹吸过滤池中设有过滤填料，虹吸滤池顶部导流漏斗顶端连通排出管。本实用新型集生化处理与人工湿地处理于一体，可有效处理污水中的氮、磷、有机物、SS，出水水质可达到GB 8978-1996一级排放标准。本实用新型污染负荷高、抗冲击能力强、占地面积小、处理效率高、运行稳定、能耗低等特点，能广泛应用于城镇、城郊、乡镇、农村等污水的处理及河道废水处理。

Description

生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置

技术领域

本实用新型属于污水处理设备技术领域，具体涉及基于生化处理技术与人工湿地处理技术的，更具体涉及一种适合于城镇及农村生活污水或农业面源污水净化处理及河道废水处理的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置。

背景技术

现有技术的污水生化处理工艺，如：SBR，AO，A²O，CASS，氧化沟等已广泛应用于各大中型城市的生活污水处理，其工艺成熟、运行稳定等优点得到了越来越多的专业人士青睐。但是，由于其投资和运行成本高、管理专业化程度高，对氮、磷处理效果差的问题使得很多中小型城镇、尤其是乡镇和农村不具备建设传统生活工艺的污水处理厂资金和技术要求。

与此同时，自上世纪60年代人工湿地在德国兴起以来，越来越多的人已逐步将人工湿地技术应用于城镇及农村生活污水处理。人工湿地污水处理装置主要有水平流人工湿地处理装置和垂直流人工湿地处理装置。然而这两种类型的湿地处理技术均存在着不足之处：(1)水平流人工湿地存在好氧条件不足等缺点，它虽能很好去除SS，并且也能去除一些BOD。但是，它通常对氨氮的去除效果不好。由于它不能完成大部分废水的硝化过程，即使其具有较强的反硝化作用能力，因而也不能独立完成废水的硝化和反硝化两个处理过程，以达到废水脱氮处理的目的。(2)垂直流人工湿地对废水中耗氧有机物的处理能力和硝化能力较强，它比水平流人工湿地具有更好的好氧条件，且对废水中BOD和COD的去除效率都较好，但对SS的去除效果较水平流人工湿地差；虽然它对废水的硝化处理能力很强，但对其反硝化作用能力也较水平流人工湿地差；因而也不能单独完成废水的硝化和反硝化两个处理过程，以达到废水脱氮处理的目的。(3)垂直和水平流人工湿地对污水中磷的去除能力都较差(＜30-40％)。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于生化处理与人工湿地污水处理技术，适合于城镇、近郊、乡镇、农村等生活污水处理和农业废水处理，其对污水中TSS，氮、磷、有机物等污染物的处理效率高，基建和运行费用低，运行稳定、管理方便，出水水质可达到GB 8978 1996一级标准的悬挂式自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置。

本实用新型的目的是这样实现的：包括生化处理池、自动曝气池、人工湿地处理池、虹吸过滤池，所述的生化处理池内设置纤维膜材料构筑体，纤维膜材料构筑体之上种植挺水植物，所述的生化处理池上部通过排水管连通自动曝气池，排水管下方设置水车，自动曝气池底部设置水泵，水泵的出水管连通人工湿地处理池中的布水管；所述的人工湿地处理池由复合基质层组合而成，人工湿地处理池底部通过清水出水口连通虹吸过滤池，虹吸过滤池中设有过滤填料，虹吸过滤池顶部设置导流漏斗，导流漏斗顶端连通排出管。

生化处理池内微生物纤维膜材料构筑体上挂膜生长，微生物将对污水中有机物进行有效降解，实现对COD和BOD的处理；同时污水中含氮污染物在硝化菌和反硝化菌的作用下实现脱氮过程；污水中含磷污染物亦能通过聚磷菌、微生物降解作用下得以去除；挺水植物通过输氧作用提高生化处理池的好氧环境，并有助于吸收污水中的氮、磷物质以供挺水植物生长所需营养物。纤维膜和挺水植物根系均能有效去除污水中的SS。

污水经生化处理后进入自动曝气池，向下倾泻的水流带动水车转动激起水花，完成对污水的自动曝气过程。曝气后污水的溶解氧含量将由1-3mg/L上升至12-35mg/L，确保后续人工湿地处理所需要的好氧条件。

经自动曝气的污水进入垂直潜流人工湿地系统布水管，并自上而下依次流经人工湿地各基质层，通过物理拦截、过滤、化学反应沉淀等作用实现对生活污水中氮、磷、有机物、SS等污染物的处理；不同粒度的湿地基质层将为湿地微生物的生长提供构架和支撑；自上而下由细至粗的人工湿地基质层可有效解决传统人工湿地的堵塞问题。基质表面和挺水植物根系区域形成的湿地微生物在好氧和厌氧条件下实现对有机物的降解、含氮污染物的转化，含磷污染物降解、聚合等效应，从而达到高效净化污水的目的。

虹吸过滤池通过自然沉淀、过滤填料的吸附、拦截、过滤等作用实现对污水中氮、磷、有机物的深度处理，处理后的污水可达到GB 8978 1996一级排放标准。

本实用新型集生化处理与人工湿地处理于一体，克服了现有技术生化处理装置投资大、运行成本高、管理专业化程度高等问题，可有效处理污水中的氮、磷、有机物、SS，出水水质可达到GB 8978-1996一级排放标准。本实用新型污染负荷高、抗冲击能力强、占地面积小、处理效率高、运行稳定、能耗低等特点，能广泛应用于城镇、城郊、乡镇、农村等污水的处理及河道废水处理。

附图说明

附图为本实用新型处理装置整体结构示意图。

图中：I-生化处理池，II自动曝气池，III-人工湿地处理池，IV-虹吸过滤池，1-进水管，2-纤维膜材料，3-挺水植物，4-排水管，5-水车，6-提水泵，7-布水管，8-排出管，9-种植基质层，10-细粒基质层，11-中粒基质层，12-粗粒基质层、13-清水出水口、14-过滤填料，15-导流漏斗。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换，均落入本实用新型的保护范围。

如附图所示，本实用新型包括生化处理池I、自动曝气池II、人工湿地处理池III、虹吸过滤池IV，所述的生化处理池I内设置纤维膜材料2构筑体，生化处理池I内种植挺水植物3，所述的生化处理池I通过排水管4连通自动曝气池II上部，排水管4下方设置水车5，自动曝气池II底部设置水泵6，水泵6的出水管连通人工湿地处理池III中的布水管7；所述的人工湿地处理池III由复合基质层组合而成，人工湿地处理池III底部通过清水出水口13连通虹吸过滤池IV，虹吸过滤池IV中设有过滤填料14，虹吸过滤池IV顶部设置导流漏斗15，导流漏斗15顶端连通排出管8。

所述的生化处理池内以20-60cm的间距悬挂纤维膜材料2，所述的纤维膜材料2包括纤维膜和/或纤维球；所述的生化处理池I内种植高耐污性挺水植物3，所述的挺水植物3包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲、再力花、风车草、美人蕉、蒲苇、凤眼莲和粉绿狐尾藻中的一种或一种以上的组合。

所述的人工湿地处理池由方形或圆柱形构筑物建造而成，并在构筑物池内铺设人工湿地基质。人工湿地基质的铺设一般包括2-5层，自下而上形成先粗后细的人工湿地复合基质层。

所述的人工湿地处理池III中自下而上依次设置粗粒基质层14、中粒基质层13、细粒基质层12和种植基质层11。

所述的粗粒基质层12之基质为砾石，粒径为5-10cm，铺设厚度为20-40cm。

所述的中粒基质层11之基质为陶粒，粒径为3-5cm，铺设厚度为30-50cm。

所述的细粒基质层10之基质为煤渣，粒径为1-3cm，铺设厚度为20-40cm。

所述的种植基质层9为粘土，铺设厚度为10-20cm。

所述的种植基质层11中种植耐污性好的挺水植物，种植密度为10-30×10-30cm。所述的挺水植物3包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲、再力花、风车草、美人蕉、蒲苇、凤眼莲和粉绿狐尾藻中的一种或一种以上的组合。

所述的布水管7位于细粒基质层10与种植基质层9之间并以1％的斜度铺设。

所述的布水管7管径为10-40mm，布水管的铺设间距为30-80cm。

所述的过滤填料包括纤维球和/或鹅卵石。

本实用新型的工作过程：

微生物驯化：对生化处理池及人工湿地处理池采取低有机物负荷或低水力负荷梯度升高的驯化方式启动，各梯度驯化期不小于7天，30-60天后驯化结束，启动正常的运行。

运行操作：污水处理设施系统进水COD＜600mg/L，优选80-450mg/L；BOD＜350mg/L，优选50-250mg/L；氨氮＜80mg/L，优选25-60mg/L；总磷＜8mg/L，优选1.5-5.5mg/L。应及时清理生化处理池和虹吸过滤池的污泥，定期收割和打捞挺水植物；确保合理的运行参数，随时疏通布水管、生化处理池的纤维膜、过滤填料、定期检查或维修管道输配系统。

实例一

云南省昆明市某小区生活污水处理实例，处理量6-20t/d，装置尺寸为15×3×3m，其中生化处理池为5×3×3m；自动曝气池为0.5×3×3m；人工湿地处理池为8×3×3m；虹吸过滤池为1.5×3×1.5m。

生化处理池内以0.5m间距悬挂宽3m5×深2.5m纤维布膜，生化处理池水面上分别按15×15cm间距种植水葱、按15×15cm间距种植香蒲，按20×20cm/丛间距种植粉绿狐尾藻。人工湿地基质层自下而上分别为鹅卵石(粒度8-10cm，厚度为40cm)、碎石(粒度6-8cm，厚度为50cm)、陶粒(粒度3-6cm，厚度50cm)、粉煤灰(粒度2-3cm，厚度50cm)和粘土(3-5mm，厚度30cm)状况、种植基质层以20×20cm间距分别种植菖蒲、茭草、再力花和风车草。虹吸过滤池IV填充3m3过滤填料，上接虹吸管，管径为20cm。

蓄水池的生活污水由潜水泵通过进水管1泵入生化处理池中停留48hrs，之后由排水管导入自动曝气池，倾泻的污水撞击水车实现自动曝气，污水由底部水泵6泵入人工湿地处理池的布水管7，自上而下流至人工湿地复合基质层底部再由清水出水口进入深度处理池，清水经虹吸过滤池IV中的过滤填料过滤后上升至导流漏斗，通过排出管排出。主要污染物的去除效果见表1。

表1：本例生活污水净化效果及季节性差异对比表

由表1可知，本实用新型对生活污水的处理效果因季节不同而异，夏季最好，冬季最差，这是因为冬季外界气温较低等原因导致。从全年运行状况来看，季节变化对COD去除效率影响较大，冬季和夏季去除率分别为69.5％和90.1％；而季节变化对SS和TP污染物的去除率影响不大，分别为89.2-93.5％和86.4-95.8％之间；NH₃-N在夏冬季节的去除率分别为90.1％和69.5％，出水水质始终可以达到GB 8978-1996一级排放标准。

实例二

昆明市某生活污水和农业面源污染纳污河流水处理实例，处理量30-60t/d，一体化处理装置尺寸为40×4×4m，其中生化处理池为10×4×4m；自动曝气池为1×4×4m；人工湿地处理池为20×4×4m；虹吸过滤池为9×3×2m。

生化处理池内以0.6m间距悬挂宽4m×深3.5m纤维布膜，生化处理池水面上分别按20×20cm间距种植菖蒲、按20×20cm/丛间距种植凤眼莲和粉绿狐尾藻。垂直潜流人工湿地基质层自下而上分别为碎石(粒度6-8cm，厚度为50cm)、陶粒(粒度3-6cm，厚度70cm)、煤渣(粒度3-5cm，厚度70cm)粉煤灰(粒度2-3cm，厚度70cm)和粘土(3-5mm，厚度40cm)，种植基质层以20×20cm间距分别种植芦苇、水葱、美人蕉和蒲苇。虹吸过滤池填充40m³过滤填料，上接虹吸管，管径为50cm。

污水取自生活污水蓄水池，由潜水泵通过进水管1泵入生化处理池中停留3d，之后由排水管导入自动曝气池，倾泻的污水撞击水车实现自动曝气，污水由底部水泵6泵入人工湿地处理池的布水管7，自上而下流至人工湿地复合基质层底部后由清水出水口进入虹吸过滤池并保持4d，清水经过滤后上升至导流漏斗，通过排出管排出。重要污染物的去除效果见表2。

表2：本例生活污水净化效果及季节性差异对比表

由表2可知，本实用新型对农业污水的处理效果因季节不同而异，夏季最好，冬季最差，这是因为冬季外界气温较低等原因导致。从全年运行状况来看，季节变化对COD和NH3-N去除效率影响较大，分别为79.3-93.1％和66.5-80.6％之间；而季节变化对SS和TP污染物的去除率影响不大，分别为84.2-89.6％和88.4-94.2％之间，出水水质完全可以达到GB 8978-1996一级排放标准。

本实用新型的优点

1、本实用新型集生化处理装置与人工湿地处理装置于一体，有利于湿地微生物的形成和繁殖，有利于生活污水中污染物的降解去除；自上而下由细到粗的复合基质层及垂直潜流方式有效克服了传统人工湿地的堵塞问题。

2、对污水中氮、磷、有机物等污染物的处理效果好，较好地解决了传统生化处理装置投资和运行成本高，管理专业化程度高的问题，以及传统人工湿地的氮磷处理效率低的问题，处理后的污水可达到GB 8978 1996一级排放标准。而且本实用新型运行无需投加任何化学试剂，避免对水体造成二次污染，有利于改善水体的水生态环境。

3、本实用新型一体化设计，工艺简单，受外界条件影响小，抗冲击能力强，出水水质稳定，适合于城镇污水、农村污水、河流受污水体、工业废水的净化处理。

4.本实用新型基建费用低(1000-2500元/t)，设备购置少(仅需数台污水泵和污水布水管和输送管)、占地面积小、运行灵活、维护管理方便、无需投加化学试剂，处理成本仅为常规处理方法的10-40％(0.03-0.1元/t)，使用寿命长达10年以上。

5、本实用新型非常适合我国国情，能广泛应用于城镇、近郊、乡镇和农村等产生量小，分散式生活污水的处理，同时也可应用于受污染的河流水体的净化处理。

Claims

1.一种生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，包括生化处理池(I)、自动曝气池(II)、人工湿地处理池(III)、虹吸过滤池(IV)，所述的生化处理池(I)内设置纤维膜材料(2)构筑体，生化处理池(I)内种植挺水植物(3)，所述的生化处理池(I)通过排水管(4)连通自动曝气池(II)上部，排水管(4)下方设置水车(5)，自动曝气池(II)底部设置水泵(6)，水泵(6)出水管连通人工湿地处理池(III)中的布水管(7)；所述的人工湿地处理池(III)由复合基质层组合而成，人工湿地处理池(III)底部通过清水出水口(13)连通虹吸过滤池(IV)，虹吸过滤池(IV)中设有过滤填料(14)，虹吸滤池顶部设置导流漏斗(15)，导流漏斗(15)顶端连通排出管(8)。

2.根据权利要求1所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的生化处理池(I)内以20-60cm间距悬挂设置纤维膜材料(2)，所述的纤维膜材料(2)包括纤维膜和/或纤维球。

3.根据权利要求1或2所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的挺水植物(3)包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲、再力花、风车草、美人蕉、蒲苇、凤眼莲和粉绿狐尾藻中的一种或一种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的人工湿地处理池(III)中自下而上依次设置粗粒基质层(12)、中粒基质层(11)、细粒基质层(10)和种植基质层(9)。

5.根据权利要求4所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的粗粒基质层(12)为砾石层，所述的中粒基质层(11)为陶粒层，所述的细粒基质层(10)为煤渣层；所述的种植基质层(9)为粘土层。

6.根据权利要求4或5所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的粗粒基质层(12)之基质粒径为5-10cm，铺设厚度为20-40cm；所述的中粒基质层(11)之基质粒径为3-5cm，铺设厚度为30-50cm；所述的细粒基质层(10)之基质粒径为1-3cm，铺设厚度为20-40cm；所述的种植基质层(9)的铺设厚度为10-20cm。

7.根据权利要求4或5所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的种植基质层(9)种植耐污性好的挺水植物(3)，种植密度为10-30×10-30cm，所述的挺水植物(3)包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲、再力花、风车草、美人蕉、蒲苇、凤眼莲和粉绿狐尾藻中的一种或一种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的布水管(7)位于细粒基质层(10)与种植基质层(9)之间并以1％的斜度铺设。

9.根据权利要求1或8所述的生化膜自动曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的布水管(7)管径为10-40mm，布水管(7)的铺设间距为30-80cm。