申請(qǐng)日2015.05.15
公開(公告)日2015.08.05
IPC分類號(hào)C02F3/32; C02F9/14
摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)及其使用方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的處理系統(tǒng)包括發(fā)酵池、沉淀池、過濾池、濕地和曝氣裝置;其中：發(fā)酵池為頂端密閉式，并通過第一出水管與生活污水進(jìn)水管連通;沉淀池通過生活污水進(jìn)水管引入生活污水;在過濾池中間層設(shè)置有過濾層，過濾層的底表面與過濾池的底面形成過濾水層;濕地的中間層設(shè)置有濕地填料層，在濕地填料層上表面栽有濕地植物，下表面與濕地的底面形成曝氣層。本發(fā)明使用方法的運(yùn)營過程形成一個(gè)有效的閉環(huán)式運(yùn)營。本發(fā)明能夠充分利用系統(tǒng)內(nèi)的各類資源，提供了一種脫氮除磷效率高，環(huán)境效益好，資源利用率高的農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求書
1.一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，包括發(fā)酵池(1)、沉淀池(2)、過濾池 (3)、濕地(4)，其特征在于：還包括曝氣裝置(5);其中：
所述的發(fā)酵池(1)為頂端密閉式，并通過第一出水管(11)與生活污水進(jìn)水管(13)連 通;所述的沉淀池(2)通過生活污水進(jìn)水管(13)引入生活污水;所述的過濾池(3)通過 溢流管(22)與沉淀池(2)連通;所述的濕地(4)通過第二出水管(37)與過濾池(3)的 底部連通;所述的曝氣裝置(5)通過曝氣管道(51)與濕地(4)的底部連通;
在所述的過濾池(3)中間層設(shè)置有過濾層(31)，過濾層(31)的底表面與過濾池(3) 的底面形成過濾水層;第二污泥管(33)穿過濾層(31)，上端頭在過濾層(31)表面、下端 穿過過濾池(3)底部與穿過沉淀池(2)底部的第一污泥管(23)并連后與濕地(4)連通;
所述的濕地(4)的中間層設(shè)置有濕地填料層(41)，底部一側(cè)臂設(shè)置有排水管(45)，在 濕地填料層(41)上表面栽有濕地植物(43)，下表面與濕地(4)的底面形成曝氣層(47)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于： 所述的沉淀池(2)為斜管沉淀池，中間層設(shè)置有斜管填料層(21)，斜管填料層(21)的底 表面與斜管沉淀池的底面形成污泥層;所述的過濾池(3)為砂濾池，所述的過濾層(31)為 石英砂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在 于：所述的曝氣管道(51)的出氣端與N個(gè)曝氣口(53)連通，曝氣口(53)均勻分布在濕 地(4)的底部表面并與曝氣層(47)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在 于：所述的第一出水管(11)在發(fā)酵池(1)內(nèi)的部分設(shè)置有過濾網(wǎng)，并與生活污水進(jìn)水管(13) 之間設(shè)置有三通(12);所述的溢流管上設(shè)置有閥門;所述的曝氣管道(51)上設(shè)置有氣閥(55); 排水管(45)上設(shè)置有水閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于： 所述的第一污泥管(23)與第二污泥管(33)并連后與濕地(4)連通處設(shè)置有污泥泵(24); 所述的第二出水管濕地(4)連通處設(shè)置有水泵(35)。
6.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于： 所述的濕地填料層(41)為高效聚磷填料層，所述的濕地植物(43)為蘆葦。
7.根據(jù)權(quán)利要求書6所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于： 所述的高效聚磷填料層厚度為20～30cm。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求書1所述的農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的使用方法，其 過程如下：
A、濕地(4)的濕地植物(43)生長成熟后進(jìn)行收割并資源化利用，廢棄的濕地植物(43) 送入發(fā)酵池(1)加入水進(jìn)行厭氧發(fā)酵，經(jīng)過30天的發(fā)酵，使其形成小分子有機(jī)酸類，通過 第一出水管(11)和生活污水在生活污水進(jìn)水管(13)內(nèi)合流后進(jìn)入沉淀池(2)，有機(jī)酸類 和生活污水的水量比例為1:150～300;
B、生活污水經(jīng)過沉淀池(2)的沉淀后，上清液通過溢流管(22)進(jìn)入過濾池(3)，沉 淀物在沉淀池(2)的底部形成污泥層;
C、進(jìn)入過濾池(3)的水再經(jīng)過過濾層(31)的過濾進(jìn)入過濾水層，過濾層(31)的表 面形成污泥層;
D、過濾水層的水經(jīng)過第二出水管(37)進(jìn)入濕地(4)，有機(jī)酸類為濕地(4)的反硝化 過程提供易降解碳源，并在濕地(4)內(nèi)發(fā)生硝化反應(yīng)，同時(shí)通過濕地填料層(41)除磷，處 理工序?yàn)椋旱诙鏊?37)進(jìn)水→濕地填料層(41)除磷→曝氣裝置(4)好氧曝氣在曝氣 層(47)內(nèi)發(fā)生硝化反應(yīng)脫氮→排水管(45)排水→閑置;
E、濕地植物(43)生長成熟后進(jìn)行收割并資源化利用，廢棄的濕地植物(43)送入發(fā)酵 池(1)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵后形成的小分子有機(jī)酸類用于作為整個(gè)系統(tǒng)的碳源再次回送至系 統(tǒng)內(nèi);
F、通過以上步驟，完成整個(gè)農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的內(nèi)部循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求書8所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的使用方法，其 特征在于：所述沉淀池(2)和過濾池(3)產(chǎn)生的污泥由污泥泵(24)每隔7～15天泵入濕地 (4)用作濕地植物(43)的肥料。
10.根據(jù)權(quán)利要求書8所述的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的使用方法， 其特征在于：步驟D中，曝氣層(47)曝氣時(shí)間為4～8h。
說明書
一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處 理系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)
人工濕地是由人工建造和控制運(yùn)行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配 到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動(dòng)的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、 植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對(duì)污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。其作 用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積 累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動(dòng)物的作用。它是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，它應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中 物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前 提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。
眾所周知，脫氮除磷是處理農(nóng)村生活污水的關(guān)鍵步驟。生物脫氮是利用生物的反硝化過 程和硝化過程，而碳源不足是生活污水處理的關(guān)鍵因素，如何在有機(jī)物含量較低的生活污水 中改善碳氮比是提高脫氮效果的重要問題;磷的去除歸功于聚磷菌的厭氧釋磷和好氧過量吸 磷，目前研究者開發(fā)出大量聚磷填料能夠有效的去除水中的磷含量。
目前農(nóng)村生活污水的典型脫氮除磷工藝以活性污泥工藝、人工濕地工藝為主，往往存在 著碳源不足、廢水中氮磷的去除效果不佳、人工濕地易堵塞、處理過程中產(chǎn)生的污泥、廢棄 物等難處置等弊端。因此，現(xiàn)有農(nóng)村生活污水處理技術(shù)不足、氮磷排放過多是導(dǎo)致目前農(nóng)村 生活污水富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重的直接誘因。在中國專利公開號(hào)為CN201310181667A的中國發(fā)明 專利《一種利用濕地收割植物強(qiáng)化人工濕地去除氨氮的方法》，該方法中將濕地植物收割后炭 化處理為生物質(zhì)炭材料，并將其作為濕地基質(zhì)回填至池體內(nèi)。該工藝存在如下缺陷：第一， 將生物質(zhì)炭材料回填至濕地系統(tǒng)內(nèi)，不能根據(jù)水質(zhì)、氣溫的變化，靈活調(diào)節(jié)水體中所需碳源 的量，存在初期碳源過多，中后期碳源不足的情況;第二，作為固態(tài)碳源加入濕地系統(tǒng)內(nèi)， 微生物對(duì)生物質(zhì)炭材料利用率偏低，且吸收降解的過程較慢，存在一定的局限。
發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)農(nóng)村生活污水脫氮除磷處理效果差、廢棄物難處置的不 足的問題，提供了一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)及其使用方法。本發(fā)明能夠充 分利用系統(tǒng)內(nèi)的各類資源，提供一種脫氮除磷效率高，環(huán)境效益好，資源利用率高的農(nóng)村生 活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)。
2.技術(shù)方案
本發(fā)明采用傳統(tǒng)的人工濕地工藝進(jìn)行生活污水的處理，將沉淀單元的富含氮磷等營養(yǎng)元 素的污泥用作濕地系統(tǒng)植物的生長肥料，解決了農(nóng)村污泥的難處置的問題，此外將收割后的 濕地植物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，形成富含小分子有機(jī)酸類的液態(tài)營養(yǎng)源，能夠快速的與生活污水混 合均勻，并作為反硝化過程中所需的碳源，快速的提供給微生物，此外還能夠靈活的調(diào)節(jié)水 質(zhì)中碳氮比，使得碳源能夠充分利用，提高脫氮除磷的效率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，包括發(fā)酵池、沉淀池、過濾池、濕地和曝 氣裝置;其中：發(fā)酵池為頂端密閉式，并通過第一出水管與生活污水進(jìn)水管連通;沉淀池通 過生活污水進(jìn)水管引入生活污水;過濾池通過溢流管與沉淀池連通;濕地通過第二出水管與 過濾池的底部連通;曝氣裝置通過曝氣管道與濕地的底部連通;在過濾池中間層設(shè)置有過濾 層，過濾層的底表面與過濾池的底面形成過濾水層;第二污泥管穿過濾層，上端頭在過濾層 表面、下端穿過過濾池底部與穿過沉淀池底部的第一污泥管并連后與濕地連通;濕地的中間 層設(shè)置有濕地填料層，底部一側(cè)臂設(shè)置有排水管，在濕地填料層上表面栽有濕地植物，下表 面與濕地的底面形成曝氣層。
進(jìn)一步的方案：沉淀池為斜管沉淀池，中間層設(shè)置有斜管填料層，斜管填料層的底表面 與斜管沉淀池的底面形成污泥層;過濾池為砂濾池，過濾層為石英砂層。
進(jìn)一步的方案：曝氣管道的出氣端與N個(gè)曝氣口連通，曝氣口均勻分布在濕地的底部表 面并與曝氣層連通。
進(jìn)一步的方案：第一出水管在發(fā)酵池內(nèi)的部分設(shè)置有過濾網(wǎng)，并與生活污水進(jìn)水管之間 設(shè)置有三通;溢流管上設(shè)置有閥門;曝氣管道上設(shè)置有氣閥;排水管上設(shè)置有水閥。
進(jìn)一步的方案：第一污泥管與第二污泥管并連后與濕地連通處設(shè)置有污泥泵;第二出水 管濕地連通處設(shè)置有水泵。
進(jìn)一步的方案：濕地填料層為高效聚磷填料層，濕地植物為蘆葦。
進(jìn)一步的方案：高效聚磷填料層厚度為20～30cm。
一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的使用方法，其過程如下：
A、濕地的濕地植物生長成熟后進(jìn)行收割并資源化利用，廢棄的濕地植物送入發(fā)酵池加 入水進(jìn)行厭氧發(fā)酵，經(jīng)過30天的發(fā)酵，使其形成小分子有機(jī)酸類，通過第一出水管和生活污 水在生活污水進(jìn)水管內(nèi)合流后進(jìn)入沉淀池，有機(jī)酸類和生活污水的水量比例為1:150～300;
B、生活污水經(jīng)過沉淀池的沉淀后，上清液通過溢流管進(jìn)入過濾池，沉淀物在沉淀池的 底部形成污泥層;
C、進(jìn)入過濾池的水再經(jīng)過過濾層的過濾進(jìn)入過濾水層，過濾層的表面形成污泥層;
D、過濾水層的水經(jīng)過第二出水管進(jìn)入濕地，有機(jī)酸類為濕地的反硝化過程提供易降解 碳源，并在濕地內(nèi)發(fā)生硝化反應(yīng)，同時(shí)通過高效聚磷填料層除磷，處理工序?yàn)椋旱诙鏊?進(jìn)水→高效聚磷填料層除磷→曝氣裝置好氧曝氣在曝氣層內(nèi)發(fā)生硝化反應(yīng)脫氮→排水管排水 →閑置;
E、濕地植物生長成熟后進(jìn)行收割并資源化利用，廢棄的濕地植物送入發(fā)酵池進(jìn)行厭氧發(fā) 酵，發(fā)酵后形成的小分子有機(jī)酸類用于作為整個(gè)系統(tǒng)的碳源再次回送至系統(tǒng)內(nèi);
F、通過以上步驟，完成整個(gè)農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的內(nèi)部循環(huán)。
優(yōu)選地，沉淀池和過濾池產(chǎn)生的污泥由污泥泵每隔7～15天泵入濕地用作濕地植物的肥 料。
優(yōu)選地，步驟D中，曝氣層曝氣時(shí)間為4～8h。
3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
(1)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，沉淀池和過濾池內(nèi)產(chǎn)生的富 含氮磷元素的污泥收集用于濕地植物的營養(yǎng)肥料，解決了農(nóng)村污泥處置的難題，實(shí)現(xiàn)了資源 的有效利用;發(fā)酵池發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸類為人工濕地的反硝化過程提供易降解碳源，極大地 改善了系統(tǒng)的脫氮效果，此外濕地內(nèi)設(shè)有大量聚磷填料，能夠有效的去除水中的磷含量，同 時(shí)避免了廢棄植物的焚燒，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用;
(2)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，斜管沉淀池的利用，提高了 沉淀池的處理效率;過濾池為砂濾池，過濾層為石英砂層，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，運(yùn)行成本低;
(3)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，N個(gè)曝氣口的均勻分布，提 高了曝氣效果和均勻曝氣;
(4)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，第一出水管過濾網(wǎng)的設(shè)置， 有效避免雜質(zhì)堵塞第一出水管;三通、閥門等開關(guān)的設(shè)置，提高了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性;
(5)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，污泥泵和水泵的設(shè)置提高了 整個(gè)系統(tǒng)的處理效率;
(6)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，高效聚磷填料層能很好的去 除水中磷的含量;濕地植物為蘆葦，能夠速長，快速消耗水中氮磷量，且價(jià)格低廉，降低了 整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營成本;
(7)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)，高效聚磷填料層厚度為 20～30cm，是發(fā)明人經(jīng)過長期試驗(yàn)總結(jié)得出的厚度范圍，即達(dá)到有效處理磷殘留，又不會(huì)過 多的提高運(yùn)營成本;
(8)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的使用方法，整個(gè)運(yùn)營過程形 成一個(gè)有效的閉環(huán)式運(yùn)營，不會(huì)產(chǎn)生新的污染且循環(huán)使用，運(yùn)營成本低，處理效率高;
(9)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的使用方法，污泥由污泥泵每 隔7～15天泵入濕地，符合濕地植物的生長周期，避免時(shí)間過短濕地植物處理不及時(shí)，過長影 響濕地植物的處理效率;
(10)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)的使用方法，曝氣時(shí)間為 4～8h，實(shí)際根據(jù)水質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)的通用性。
(11)本發(fā)明的一種農(nóng)村生活污水自循環(huán)人工濕地處理系統(tǒng)及使用方法，碳源來自于系 統(tǒng)反應(yīng)過程中，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用。
