CN202785806U - 一种无动力增氧生态滤池污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体地说是一种无动力增氧生态滤池污水处理系统，包括上层垂直流滤池和下层水平折流滤池，所述上层垂直流滤池内部设有无动力充氧系统，所述无动力充氧系统包括水平通风管、垂直通风管以及多孔集水支管，所述水平通风管水平设置在上层垂直流滤池下部，所述水平通风管一端与多孔集水支管连通，另一端伸出上层垂直流滤池，所述垂直通风管垂直设置在上层垂直流滤池内部，所述垂直通风管底端与多孔集水支管连通，所述垂直通风管顶端高出上层垂直流滤池顶部；本实用新型有益效果为：不仅治污效率高，总氮去除效果明显，占地面积小，环境效益好，而且由于实现了无动力充氧，从而运行成本更低，应用也更广泛。

Description

一种无动力增氧生态滤池污水处理系统

[技术领域]

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体地说是一种无动力增氧生态滤池污水处理系统。

[背景技术]

农村生活污水不经有效处理就排放至环境，可造成农村地表水径流的严重污染，还可污染饮用水源地水质，增加农村居民的供水风险和处理成本，并造成农村生活用水困难。但与此同时，由于受自然条件和居住习惯的影响，农村生活污水具有排放分散、不易收集的特点，因此因地制宜开发高效低耗的农村生活污水处理技术就显得尤为重要。

人工湿地技术具有运行能耗低、维修省、污水处理工程与景观美化可相结合的特点，目前被广泛应用于农村生活污水的处理。但是从工程实践上看，该技术存在着对污水中氮、磷污染物去除效果较差，占地面积较大、易堵塞，寿命较短等问题。

授权公告号为CN1173888C的实用新型专利公开了一种人工湿地污水处理装置，是由自上而下重叠而成的阶梯状多级人工子湿地床构成，每一级子湿地床均有一个或多个出水口将经处理过的污水流入下一级子湿地床。采用该装置进行污水处理，具有占地面积小，应用范围广、净化效果好等优点，但是该人工湿地污水处理装置内部为中空状态，各级子人工湿地的重叠面积不能被利用，同时为提高污水的净化效果，势必需要增加子人工湿地的层数，相应的就需要扩大占用空间和提高造价；另外该装置中污水始终在植物根系处即湿地浅层进行处理，污水的反硝化过程被抑制，对污水中总氮的去除效果极其有限。

授权公告号为101885565B的实用新型专利公开了一种水力增氧人工湿地,是由若干层水力增氧人工湿地单层模块呈阶梯状构建，每一级人工湿地由三部分组成——进水装置、湿地主体和出水装置，相邻两层湿地通过进出水衔接装置联系，从而保证被处理水体逐次流经第1、2…n级水力增氧人工湿地、经n级处理后排水。本实用新型解决人工湿地基质溶氧水平低、基质淤堵、运行不稳定等问题，提高床体微生物活性，形成一种高效、稳定、节能、可常年运行的新型污水处理技术，适用于分散式生活污水处理、面源控制、污水厂尾水深度处理、水体生态修复工程及生态护坡方向。但是不同高程处的各级湿地依然独立占据较大的平面，占地面积较大，同时在系统运行中没有为污水的反硝化创造良好的生境条件，污水的总氮去除效果较差。

授权公告号为201372233实用新型公开了一种无动力一体化人工湿地污水处理系统，垂直流污水生态净化槽分为上下两个分区，经前处理的生活污水经过水泵提升或依靠自然液位高差进入布水系统，预处理后的污水通过交叉布水管网均匀分布于垂直潜流式生态净化槽硝化区域上，依次垂直渗入硝化区域和反硝化区域的人工基质层，布水系统对生态净化槽实行间歇布水，并在上层硝化区域底部和内部设有无动力布气系统，对硝化区域实现连续复氧，上层硝化区域出水直接进入下层反硝化区域，下层反硝化区域内设有集水出水系统，集水口设于反硝化区域下方，出水口设于反硝化区域上方，使出水在反硝化区域内保持一定水位。本实用新型能够实现湿地无动力自然复氧，占地面积小，硝化反硝化一体化高效脱氮。但是该实用新型专利的无动力自然复氧系统在结构设计上没有形成对流，复氧是靠空气的扩散作用完成的，湿地系统的充氧效果较差，不能满足废水充分硝化的供氧需求，同时出水口设置于反硝化区内，出水属于厌氧状态，有一定的异味，影响出水水质。

申请号为201210063117.5的实用新型公开一种叠层人工湿地污水处理系统，属于污水处理技术领域，包括分别装有填料的上层垂直流人工湿地和下层水平流人工湿地，其中两者之间隔有土工膜且通过穿过该土工膜的过水管连通，上层垂直流人工湿地包括：进水口、与进水口连通且位于上层垂直流人工湿地上部的布水管、分别位于上层垂直流人工湿地下部和底部的若干曝气管和若干集水管，下层水平流人工湿地的顶部面积大于上层垂直流人工湿地的顶部面积，形成用于种植物的下层种植区，下层种植区带有出水管。本实用新型的系统用于处理农村生活污水，具有占地面积小，治理效果好等优点，但对上层垂直流人工湿地的充氧是通过外加动力来实现的，会产生一定的动力运行费用和增加农村地区的维护管理成本，从而极大限制了该项技术在农村地区污水处理中的应用。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足，而提供一种无动力增氧生态滤池污水处理系统，不仅治污效率高，总氮去除效果明显，占地面积小，环境效益好，而且由于实现了无动力充氧，从而运行成本更低，应用也更广泛。

为实现上述目的设计了一种无动力增氧生态滤池污水处理系统，包括上层垂直流滤池和下层水平折流滤池，所述上层垂直流滤池与下层水平折流滤池之间隔有土工膜且通过穿过土工膜的过水管连通，所述上层垂直流滤池包括进水口、多孔布水管以及多孔集水支管，所述多孔集水支管设置在上层垂直流滤池底部，所述进水口与多孔布水管连通，所述多孔集水支管与过水管连通，所述下层水平折流滤池的顶部设有下层植物种植区，所述下层植物种植区处设有出水口，所述上层垂直流滤池内部设有无动力充氧系统，所述无动力充氧系统包括水平通风管、垂直通风管以及多孔集水支管，所述水平通风管水平设置在上层垂直流滤池下部，所述水平通风管一端与多孔集水支管连通，所述水平通风管另一端伸出上层垂直流滤池，所述垂直通风管垂直设置在上层垂直流滤池内部，所述垂直通风管底端与多孔集水支管连通，所述垂直通风管顶端高出上层垂直流滤池顶部。

所述上层垂直流滤池底部水平设置有集水干管，所述集水干管与多孔集水支管、过水管均连通。

所述下层水平折流滤池内设有至少两个折流板，所述折流板将下层水平折流滤池分隔成至少两个以上沿水平方向的折流通道，所述折流板相邻之间的间距为1.5-5m。

所述水平通风管相邻之间的中心距为0.5-2.5m，所述水平通风管中心标高高出多孔集水支管中心0.3-0.4m。

所述垂直通风管相邻之间的中心距为1-2.5m，所述垂直通风管顶端高出上层垂直流滤池顶部0.3-0.6m。

所述多孔集水支管相邻之间的中心距为0.5-2.5m。

所述上层垂直流滤池的顶部表面积与下层植物种植区的表面积比为1-3：1。

所述上层垂直流滤池内装填有级配填料，所述上层垂直流滤池内的级配填料从下到上依次为卵石、碎石和石英砂，所述卵石粒径为30-50mm，所述碎石粒径为20-30mm，所述石英砂粒径为2-5mm。

所述下层水平折流滤池内装填有级配填料，所述下层水平折流滤池内的级配填料从下到上依次为火山岩和碎石，所述火山岩粒径为30-60mm，所述碎石粒径为20-30mm。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过上、下叠层设计，大幅减小了滤池的占地面积，滤池内部的无动力充氧系统可将空气自动送入上层垂直流滤池内部形成好氧生境，从而提高上层垂直流滤池的有机物和氨氮去除能力，在无动力增氧生态滤池的下层水平折流滤池内部随着污水的流动逐渐形成兼氧、厌氧生境，强化了系统的反硝化脱氮过程，同时在下层水平折流滤池中装填火山岩、碳化处理过的牡蛎壳等除磷填料，强化系统对污水中磷的去除，在下层水平折流滤池的下层植物种植区种植有根系发达的植物，在植物根系输氧的作用下下层水平折流滤池的尾端形成好氧生境，消除了污水在厌氧生境下形成的异味，进一步改善了系统的出水水质；而且，本实用新型独特的结构设计能使系统交替出现好氧、兼氧、厌氧、好氧状态，与氮的地球化学循环过程十分契合，具有良好的脱氮能力，对污水中总氮的去除能力强，同时通过对除磷填料的优选，系统的除磷能力也大幅改善，且占地面积小、水力负荷和污染物负荷较高，运行及投资成本也较低。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1所示上层垂直流滤池的上部结构俯视图；

图3是图1所示上层垂直流滤池的底部结构俯视图；

图4是图1所示下层水平折流滤池的俯视图；

图5是本实用新型的工艺流程图；

图中：1、进水口  2、多孔布水管  3、水平通风管  4、垂直通风管  5、多孔集水支管  6、集水干管  7、上层种植区  8、上层滤池植物  9、土工膜10、过水管  11、折流板  1 2、下层植物种植区  13、湿地植物  14、出水口。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图1至附图5所示，本实用新型包括分别装填有滤池填料的上层垂直流滤池和下层水平折流滤池，两者之间以土工膜9隔开，且通过穿过土工膜9并与集水干管6连通的过水管10相连。

所述上层垂直流滤池外部上端设有进水口1，进水口1与位于上层垂直流滤池上部水平布置的多孔布水管2连通，底部设有水平布置的多孔集水支管5，多孔集水支管5设置为若干根，形成集水管网，相邻两根多孔集水支管5之间的中心距为0.5-2.5m，一般设为2.0m，多孔集水支管5与布置在上层垂直流滤池下部的水平通风管3相连，水平通风管3另一端伸出于上层垂直流滤池以外，水平通风管3设置为若干根，相邻两根水平通风管3之间的中心距为0.5-2.5m，一般设为2.0m，且水平通风管3管中心标高高出多孔集水支管5中心标高0.3-0.4m，一般设为0.3m，多孔集水支管5与位于上层垂直流滤池底部水平布置的集水干管6连通，集水干管6与过水管10连通，垂直于多孔集水支管5设置有垂直通风管4，垂直通风管4设置为若干根，相邻两根垂直通风管4之间的中心距为1-2.5m，一般设为2.0m，且垂直通风管4顶端高出上层垂直流滤池顶部0.3-0.6m，一般设为0.3m。

所述下层水平折流滤池的顶部表面积大于上层垂直流滤池的顶部表面积，上层垂直流滤池的顶部表面积和下层植物种植区12的表面积比为1-3：1，一般设为2，即下层顶部面积超出上层顶部面积的33.3%，形成用于种植滤池植物的下层植物种植区12，下层植物种植区12内种植根系发达的湿地植物13，上层垂直流滤池与下层水平折流滤池的层叠部分由土工膜9隔开，土工膜9靠近上、下层滤池左侧外壁处设有通孔，上层垂直流滤池与下层水平折流滤池之间通过穿过该通孔的过水管10连通，下层水平折流滤池内设有若干折流板11，折流板11将下层水平折流滤池分隔成沿水平方向的若干折流通道，折流板11的间距为1.5-5m，一般设为2.0m，过水管10位于折流通道的起始端，穿过土工膜9上的通孔与集水干管6连通，下层植物种植区12位于折流通道的尾端，其外壁上设有出水口14。

所述上层垂直流滤池内从下到上依次装填有卵石（粒径30-50mm）、碎石（粒径20-30mm）和石英砂（粒径2-5mm）混合物组成的级配填料，上层垂直流滤池的顶部形成上层种植区7，并在上层种植区7种植上层滤池植物8。

所述下层水平折流滤池内从下到上依次装填有火山岩（粒径30-60mm）和碎石（粒径20-30mm）混合组成的级配填料，火山岩含有丰富的钙离子，同时具有巨大的比表面积，在生物诱导作用下，对磷具有较强的吸附固化作用，除磷效果明显。

所述上层垂直流滤池和下层水平折流滤池可根据现场地形、地势和工艺需要设计成不同的形状。

本实用新型中，无动力增氧生态滤池污水处理系统的具体步骤如下：

1）污水依次经格栅过滤、隔油沉淀后，得到预处理后的污水；

2）预处理后的污水进入具有上、下层结构并均装有级配填料的无动力增氧生态滤池，该无动力增氧生态滤池包括上层垂直流滤池和下层水平折流滤池；

3）在无动力增氧生态滤池中，将预处理后的污水均匀分布在上层垂直流滤池的顶部，预处理后的污水在流向上层垂直流滤池底部的过程中，上层垂直流滤池内部的无动力充氧系统实现对上层垂直流滤池的无动力充氧，从而预处理后的污水与无动力充入上层垂直流滤池内部的空气接触，并进行生物降解；

4）生物降解后的污水在上层垂直流滤池底部汇集后流入下层水平折流滤池，在下层水平折流滤池中沿水平流向依次在兼氧、厌氧和好氧环境下进行除污处理，最终从出水口排放，完成污水处理。

本实用新型的技术原理为：

（1）无动力增氧生态滤池污水处理系统的上层垂直流滤池内部设置有无动力充氧系统，在污水向下垂直流动的过程中，在负压和滤池内外温差的作用下，水平通风管和垂直通风管间就能形成明显的气体流动，气体能进入连通水平通风管和垂直通风管的多孔集水支管中，并能通过多孔集水支管上的多孔结构进入滤池内部从而实现对上层垂直流滤池的无动力充氧，污水在好氧微生物菌群的生物降解作用下，有机污染物得到生物降解，氨氮通过硝化作用转化为硝态氮而得到去除；

（2）经过上层垂直流滤池后，污水中的大部分有机污染物得到生物降解，氨氮也大部分通过硝化作用转化为硝态氮，经上层垂直流滤池处理后的污水含有较低的有机污染物浓度、较低的氨氮浓度和较高的硝态氮浓度，进入下层水平折流滤池后，由于下层水平折流滤池的前端没有空气交换，在微生物的呼吸作用下，逐渐形成兼氧、厌氧生境，硝态氮在兼氧、厌氧生境中被微生物通过反硝化作用还原生成氮气而去除，同时消耗部分易被生物利用的有机污染物；

（3）在下层水平折流滤池内部装填有火山岩和碎石的混合填料，由于火山岩含有丰富的钙离子，同时具有巨大的比表面积，在生物诱导作用下，对磷具有较强的吸附固化作用，除磷效果显著；

（4）在下层水平折流滤池的下层植物种植区种植有根系发达，输氧能力强的的植物，在植物根系的输氧作用为污水流经折流通道尾端重新形成好氧生境，在好氧微生物、填料及湿地植物的共同作用下对污水进行进一步的深度净化。

本实用新型的工艺流程如下：

（1）农村生活污水经格栅过滤、隔油沉淀预处理后，由进水口1送进本处理系统中，污水由上部的多孔布水管2均匀的布入上层垂直流滤池中，污水自上而下均匀通过填料层，由水平通风管3、垂直通风管4和集水支管5组成的无动力充氧系统为污水提供好氧生境，污水在好氧微生物的作用下，其中的有机污染物被生物降解，氨氮大部分通过微生物的硝化作用转化为硝态氮，经上层垂直流滤池处理过的污水含有一定的溶解氧水平、较低的有机污染物浓度、较低的氨氮浓度和较高的硝态氮浓度，最终通过集水支管5汇集到底部的集水干管6内；

（2）集水干管6内的污水由过水管10流入下层水平折流滤池中，在下层水平折流滤池中，随着污水在水平方向的流动，由于微生物的呼吸活动，污水中含有的溶解氧被逐渐消耗，而又不能得到及时补充，因此在下层水平折流滤池中沿着水流路径依次形成兼氧、厌氧生境，为硝态氮的反硝化提供了生境条件，在下层水平折流滤池中设置若干折流板11延长了污水在下层水平折流滤池中的水力停留时间，更进一步强化了污水的反硝化脱氮效果，同时由于火山岩对磷有较强的吸附固定作用，除磷效果明显，污水经过脱氮除磷处理后流入下层植物种植区12，下层植物种植区12在湿地植物13的根系输氧作用下，重新形成好氧生境，在好氧微生物、填料和湿地植物的共同作用下进一步净化，同时消除污水在厌氧生境下的异味，最终从出水口14排放，完成污水处理。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无动力增氧生态滤池污水处理系统，包括上层垂直流滤池和下层水平折流滤池，所述上层垂直流滤池与下层水平折流滤池之间隔有土工膜且通过穿过土工膜的过水管连通，所述上层垂直流滤池包括进水口、多孔布水管以及多孔集水支管，所述多孔集水支管设置在上层垂直流滤池底部，所述进水口与多孔布水管连通，所述多孔集水支管与过水管连通，所述下层水平折流滤池的顶部设有下层植物种植区，所述下层植物种植区处设有出水口，其特征在于：所述上层垂直流滤池内部设有无动力充氧系统，所述无动力充氧系统包括水平通风管、垂直通风管以及多孔集水支管，所述水平通风管水平设置在上层垂直流滤池下部，所述水平通风管一端与多孔集水支管连通，所述水平通风管另一端伸出上层垂直流滤池，所述垂直通风管垂直设置在上层垂直流滤池内部，所述垂直通风管底端与多孔集水支管连通，所述垂直通风管顶端高出上层垂直流滤池顶部。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述上层垂直流滤池底部水平设置有集水干管，所述集水干管与多孔集水支管、过水管均连通。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述下层水平折流滤池内设有至少两个折流板，所述折流板将下层水平折流滤池分隔成至少两个以上沿水平方向的折流通道，所述折流板相邻之间的间距为1.5-5m。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述水平通风管相邻之间的中心距为0.5-2.5m，所述水平通风管中心标高高出多孔集水支管中心0.3-0.4m。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述垂直通风管相邻之间的中心距为1-2.5m，所述垂直通风管顶端高出上层垂直流滤池顶部0.3-0.6m。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述多孔集水支管相邻之间的中心距为0.5-2.5m。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述上层垂直流滤池的顶部表面积与下层植物种植区的表面积比为1-3：1。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述上层垂直流滤池内装填有级配填料，所述上层垂直流滤池内的级配填料从下到上依次为卵石、碎石和石英砂，所述卵石粒径为30-50mm，所述碎石粒径为20-30mm，所述石英砂粒径为2-5mm。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述下层水平折流滤池内装填有级配填料，所述下层水平折流滤池内的级配填料从下到上依次为火山岩和碎石，所述火山岩粒径为30-60mm，所述碎石粒径为20-30mm。

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