公布日：2022.04.29
申請日：2021.12.24
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括處理區(qū)和設(shè)在處理區(qū)內(nèi)的前處理單元和后處理單元；前處理單元包括厭氧池和好氧池；后處理單元包括沉淀池、上升垂直潛流人工濕地、下降垂直潛流人工濕地以及深度吸附池；后處理單元通過在第二公用墻的中間至后端墻的中間之間設(shè)置一道縱向隔墻而分成左后處理單元和右后處理單元；左后處理單元由左沉淀池、左上升垂直潛流人工濕地、左下降垂直潛流人工濕地和左深度吸附池構(gòu)成；右后處理單元由右沉淀池、右上升垂直潛流人工濕地、右下降垂直潛流人工濕地和右深度吸附池構(gòu)成。本發(fā)明還公開了一種農(nóng)村污水處理方法。本發(fā)明具有處理效率高、處理效果好、占地面積小以及能連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括由前端墻、后端墻、左側(cè)墻和右側(cè)墻圍成一個矩形的處理區(qū)以及自前至后依次設(shè)在處理區(qū)內(nèi)的前處理單元和后處理單元；所述前處理單元包括厭氧池和好氧池；所述后處理單元包括沉淀池、上升垂直潛流人工濕地、下降垂直潛流人工濕地以及深度吸附池；其特征在于，所述厭氧池的頂標(biāo)高、好氧池的頂標(biāo)高、沉淀池的頂標(biāo)高、上升垂直潛流人工濕地的頂標(biāo)高、下降垂直潛流人工濕地的頂標(biāo)高以及深度吸附池的頂標(biāo)高均相同；所述厭氧池的底標(biāo)高、好氧池的底標(biāo)高和沉淀池的底標(biāo)高均相同；所述上升垂直潛流人工濕地的底標(biāo)高、下降垂直潛流人工濕地的底標(biāo)高以及深度吸附池的底標(biāo)高均相同并位于所述沉淀池的中下部；所述厭氧池與好氧池之間由第一公用墻隔開，該第一公用墻的頂部鏤空；所述好氧池與沉淀池之間由第二公用墻隔開；所述沉淀池與上升垂直潛流人工濕地之間由第三公用墻隔開；所述上升垂直潛流人工濕地與下降垂直潛流人工濕地之間由第四公用墻隔開，該第四公用墻的頂部鏤空；所述下降垂直潛流人工濕地與深度吸附池之間由第五公用墻隔開，該第五公用墻的底部鏤空；所述前端墻的上部中間設(shè)有原始污水進(jìn)水口；所述后端墻的上部中間設(shè)有溢流出水口；所述后處理單元通過在第二公用墻的中間至后端墻的中間之間設(shè)置一道縱向隔墻而分成左后處理單元和右后處理單元；所述左后處理單元由左沉淀池、左上升垂直潛流人工濕地、左下降垂直潛流人工濕地和左深度吸附池構(gòu)成；所述右后處理單元由右沉淀池、右上升垂直潛流人工濕地、右下降垂直潛流人工濕地和右深度吸附池構(gòu)成；所述厭氧池內(nèi)安裝有組合填料；所述好氧池內(nèi)的安裝有懸浮填料，該懸浮填料的底部設(shè)有微孔曝氣裝置；所述第二公用墻的上部與左沉淀池和右沉淀池一一對應(yīng)地開設(shè)一個左可調(diào)出水口和一個右可調(diào)出水口，左可調(diào)出水口的標(biāo)高和右可調(diào)出水口的標(biāo)高相同并低于所述原始污水進(jìn)水口的標(biāo)高，左可調(diào)出水口和右可調(diào)出水口上一一對應(yīng)地安裝一個左流量調(diào)節(jié)閥和一個右流量調(diào)節(jié)閥；所述第三公用墻的中下部與左上升垂直潛流人工濕地和右上升垂直潛流人工濕地一一對應(yīng)地開設(shè)一個左出水口和一個右出水口；所述左上升垂直潛流人工濕地和右上升垂直潛流人工濕地內(nèi)各自從下到上依次設(shè)置布水管、卵石填料層、硫鐵礦復(fù)合填料層、瓜子片填料層和美人蕉；左上升垂直潛流人工濕地中的布水管和右上升垂直潛流人工濕地的布水管一一對應(yīng)地與所述沉淀池的左出水口和右出水口連接；所述左下降垂直潛流人工濕地和右下降垂直潛流人工濕地內(nèi)各自從下到上均依次設(shè)置微孔曝氣裝置、礫石填料層、新型合成填料層、瓜子片填料層和鳶尾；所述左深度吸附池和右深度吸附池內(nèi)各自設(shè)置生物質(zhì)炭吸附填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述厭氧池內(nèi)的組合填料為改性醛化絲生物填料，填充比為60％-90％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述好氧池內(nèi)的懸浮填料為改性聚氨酯生物填料，填充比為40％-80％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述左上升垂直潛流人工濕地和右上升垂直潛流人工濕地內(nèi)的卵石填料層的厚度為35-50cm，粒徑為2-5cm；所述硫鐵礦復(fù)合填料層由無紡布將硫鐵礦包裹而成，厚度為50-70cm；所述瓜子片填料層的厚度為10-30cm，粒徑為0.5-1.0cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述左下降垂直潛流人工濕地和右下降垂直潛流人工濕地內(nèi)的瓜子片填料層的厚度為10-30cm，粒徑為0.5-1.0cm；所述新型合成填料層的厚度為50-70cm；所述礫石填料層的厚度為30-45cm，粒徑為0.2-3cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述新型合成填料層由如下材料按質(zhì)量百分比配置而成：改性纖維球6％-35％、顆粒碳7％-30％、鐵刨花5％-25％、改性陶粒3％-25％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述深度吸附池內(nèi)的生物質(zhì)炭吸附填料是由所述沉淀池排放的剩余污泥、上升垂直潛流人工濕地中的已枯萎的美人蕉和下降垂直潛流人工濕地中的已枯萎的鳶尾共同在250-500℃的反應(yīng)溫度下熱處理1.5-4h，再通過冷卻、清洗、干燥后得到的。
8.一種農(nóng)村污水處理方法，執(zhí)行于如權(quán)利要求1所述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述農(nóng)村污水處理方法包括以下步驟：步驟一，污水從原始污水進(jìn)水口進(jìn)入?yún)捬醭�，通過厭氧池中的改性醛化絲生物填料附著厭氧微生物，使污水中大分子有機(jī)污染物分解成小分子有機(jī)污染物，同時進(jìn)行厭氧釋磷；步驟二，污水從第一公用墻的頂部進(jìn)入好氧池，通過好氧池內(nèi)的懸浮填料上生長附著的聚磷菌充分吸收污水中的磷，將磷轉(zhuǎn)移至污泥胞內(nèi)，并在硝化菌的作用下充分發(fā)生硝化反應(yīng)，同時去除部分有機(jī)物，還通過微孔曝氣裝置使好氧池中溶解氧的含量為2mg/L，使污水中的活性污泥處于懸浮狀態(tài)；步驟三，好氧池內(nèi)的固液混合物進(jìn)入沉淀池內(nèi)進(jìn)行固液分離，固液分離后的剩余污泥沉入沉淀池的底部，定期收集排放剩余污泥；步驟四，沉淀池中固液分離后的含有硝酸根的污水從第三公用墻的中下部的出水口通過布水管從底部進(jìn)入上升垂直潛流人工濕地，在上升垂直潛流人工濕地內(nèi)主要通過硫鐵礦提供電子供體發(fā)生自養(yǎng)反硝化脫氮，同時通過生成磷酸鐵沉淀除磷，并在卵石填料層、瓜子片填料層和美人蕉的共同吸附和微生物降解作用下再次進(jìn)行脫氮、除磷和除碳；步驟五，污水從第四公用墻的頂部進(jìn)入下降垂直潛流人工濕地；下降垂直潛流人工濕地內(nèi)的新型合成填料層構(gòu)成微電解系統(tǒng)，并在好氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在礫石填料層和瓜子片填料層吸附和鳶尾根系吸收的共同作用下，進(jìn)一步脫氮、除磷和除碳；步驟六，污水從第五公用墻的底部進(jìn)入深度吸附池，通過深度吸附池內(nèi)的生物質(zhì)炭吸附填料吸附污水中的剩余污染物，降低濁度和色度，提高透明度，直到水達(dá)標(biāo)，并從后端墻的溢流出水口達(dá)標(biāo)排放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的農(nóng)村污水處理方法，其特征在于，進(jìn)行步驟三至步驟六時，根據(jù)原始污水的進(jìn)水流量選擇左后處理單元和右后處理單元同時運(yùn)行，或左后處理單元運(yùn)行，或右后處理單元運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)及方法，它具有處理效率高、處理效果好、占地面積小以及能連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的一種技術(shù)方案是：一種基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括由前端墻、后端墻、左側(cè)墻和右側(cè)墻圍成一個矩形的處理區(qū)以及自前至后依次設(shè)在處理區(qū)內(nèi)的前處理單元和后處理單元；所述前處理單元包括厭氧池和好氧池；所述后處理單元包括沉淀池、上升垂直潛流人工濕地、下降垂直潛流人工濕地以及深度吸附池；其中，
所述厭氧池的頂標(biāo)高、好氧池的頂標(biāo)高、沉淀池的頂標(biāo)高、上升垂直潛流人工濕地的頂標(biāo)高、下降垂直潛流人工濕地的頂標(biāo)高以及深度吸附池的頂標(biāo)高均相同；所述厭氧池的底標(biāo)高、好氧池的底標(biāo)高和沉淀池的底標(biāo)高均相同；所述上升垂直潛流人工濕地的底標(biāo)高、下降垂直潛流人工濕地的底標(biāo)高以及深度吸附池的底標(biāo)高均相同并位于所述沉淀池的中下部；
所述厭氧池與好氧池之間由第一公用墻隔開，該第一公用墻的頂部鏤空；所述好氧池與沉淀池之間由第二公用墻隔開；所述沉淀池與上升垂直潛流人工濕地之間由第三公用墻隔開；所述上升垂直潛流人工濕地與下降垂直潛流人工濕地之間由第四公用墻隔開，該第四公用墻的頂部鏤空；所述下降垂直潛流人工濕地與深度吸附池之間由第五公用墻隔開，該第五公用墻的底部鏤空；
所述前端墻的上部中間設(shè)有原始污水進(jìn)水口；所述后端墻的上部中間設(shè)有溢流出水口；
所述后處理單元通過在第二公用墻的中間至后端墻的中間之間設(shè)置一道縱向隔墻而分成左后處理單元和右后處理單元；所述左后處理單元由左沉淀池、左上升垂直潛流人工濕地、左下降垂直潛流人工濕地和左深度吸附池構(gòu)成；所述右后處理單元由右沉淀池、右上升垂直潛流人工濕地、右下降垂直潛流人工濕地和右深度吸附池構(gòu)成；
所述厭氧池內(nèi)安裝有組合填料；
所述好氧池內(nèi)的安裝有懸浮填料，該懸浮填料的底部設(shè)有微孔曝氣裝置；
所述第二公用墻的上部與左沉淀池和右沉淀池一一對應(yīng)地開設(shè)一個左可調(diào)出水口和一個右可調(diào)出水口，左可調(diào)出水口的標(biāo)高和右可調(diào)出水口的標(biāo)高相同并低于所述原始污水進(jìn)水口的標(biāo)高，左可調(diào)出水口和右可調(diào)出水口上一一對應(yīng)地安裝一個左流量調(diào)節(jié)閥和一個右流量調(diào)節(jié)閥；
所述第三公用墻的中下部與左上升垂直潛流人工濕地和右上升垂直潛流人工濕地一一對應(yīng)地開設(shè)一個左出水口和一個右出水口；
所述左上升垂直潛流人工濕地和右上升垂直潛流人工濕地內(nèi)各自從下到上依次設(shè)置布水管、卵石填料層、硫鐵礦復(fù)合填料層、瓜子片填料層和美人蕉；左上升垂直潛流人工濕地中的布水管和右上升垂直潛流人工濕地的布水管一一對應(yīng)地與所述沉淀池的左出水口和右出水口連接；
所述左下降垂直潛流人工濕地和右下降垂直潛流人工濕地內(nèi)各自從下到上均依次設(shè)置微孔曝氣裝置、礫石填料層、新型合成填料層、瓜子片填料層和鳶尾；
所述左深度吸附池和右深度吸附池內(nèi)各自設(shè)置生物質(zhì)炭吸附填料。
上述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其中，所述厭氧池內(nèi)的組合填料為改性醛化絲生物填料，填充比為60％-90％。
上述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其中，所述好氧池內(nèi)的懸浮填料為改性聚氨酯生物填料，填充比為40％-80％。
上述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其中，所述左上升垂直潛流人工濕地和右上升垂直潛流人工濕地內(nèi)的卵石填料層的厚度為35-50cm，粒徑為2-5cm；所述硫鐵礦復(fù)合填料層由無紡布將硫鐵礦包裹而成，厚度為50-70cm；所述瓜子片填料層的厚度為10-30cm，粒徑為0.5-1.0cm。
上述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其中，所述左下降垂直潛流人工濕地和右下降垂直潛流人工濕地內(nèi)的瓜子片填料層的厚度為10-30cm，粒徑為0.5-1.0cm；所述新型合成填料層的厚度為50-70cm；所述礫石填料層的厚度為30-45cm，粒徑為0.2-3cm。
上述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其中，所述新型合成填料層由如下材料按質(zhì)量百分比配置而成：改性纖維球6％-35％、顆粒碳7％-30％、鐵刨花5％-25％、改性陶粒3％-25％。
上述的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其中，所述深度吸附池內(nèi)的生物質(zhì)炭吸附填料是由所述沉淀池排放的剩余污泥、上升垂直潛流人工濕地中的已枯萎的美人蕉和下降垂直潛流人工濕地中的已枯萎的鳶尾共同在250-500℃的反應(yīng)溫度下熱處理1.5-4h，再通過冷卻、清洗、干燥后得到的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的另一種技術(shù)方案是：一種農(nóng)村污水處理方法，執(zhí)行于本發(fā)明的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括以下步驟：
步驟一，污水從原始污水進(jìn)水口進(jìn)入?yún)捬醭兀ㄟ^厭氧池中的改性醛化絲生物填料附著厭氧微生物，使污水中大分子有機(jī)污染物分解成小分子有機(jī)污染物，同時進(jìn)行厭氧釋磷；
步驟二，污水從第一公用墻的頂部進(jìn)入好氧池，通過好氧池內(nèi)的懸浮填料上生長附著的聚磷菌充分吸收污水中的磷，將磷轉(zhuǎn)移至污泥胞內(nèi)，并在硝化菌的作用下充分發(fā)生硝化反應(yīng)，同時去除部分有機(jī)物，還通過微孔曝氣裝置使好氧池中溶解氧的含量為2mg/L，使污水中的活性污泥處于懸浮狀態(tài)；
步驟三，好氧池內(nèi)的固液混合物進(jìn)入沉淀池內(nèi)進(jìn)行固液分離，固液分離后的剩余污泥沉入沉淀池的底部，定期收集排放剩余污泥；
步驟四，沉淀池中固液分離后的含有硝酸根的污水從第三公用墻的中下部的出水口通過布水管從底部進(jìn)入上升垂直潛流人工濕地，在上升垂直潛流人工濕地內(nèi)主要通過硫鐵礦提供電子供體發(fā)生自養(yǎng)反硝化脫氮，同時通過生成磷酸鐵沉淀除磷，并在卵石填料層、瓜子片填料層和美人蕉的共同吸附和微生物降解作用下再次進(jìn)行脫氮、除磷和除碳；
步驟五，污水從第四公用墻的頂部進(jìn)入下降垂直潛流人工濕地；下降垂直潛流人工濕地內(nèi)的新型合成填料層構(gòu)成微電解系統(tǒng)，并在好氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在礫石填料層和瓜子片填料層吸附和鳶尾根系吸收的共同作用下，進(jìn)一步脫氮、除磷和除碳；
步驟六，污水從第五公用墻的底部進(jìn)入深度吸附池，通過深度吸附池內(nèi)的生物質(zhì)炭吸附填料吸附污水中的剩余污染物，降低濁度和色度，提高透明度，直到水達(dá)標(biāo)，并從后端墻的溢流出水口達(dá)標(biāo)排放。
上述的農(nóng)村污水處理方法，其中，進(jìn)行步驟三至步驟六時，根據(jù)原始污水的進(jìn)水流量選擇左后處理單元和右后處理單元同時運(yùn)行，或左后處理單元運(yùn)行，或右后處理單元運(yùn)行。
本發(fā)明的基于A/O耦合人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)及方法具有以下特點(diǎn)：
(1)本發(fā)明的處理系統(tǒng)為一體化結(jié)構(gòu)，充分利用空間，占地面積小，能有效降低基建投資成本，方便安裝和操作，水力停留時間長；
(2)針對農(nóng)村生活污水排放的不穩(wěn)定性，本發(fā)明將后處理單元分成左后處理單元和右后處理單元，可根據(jù)進(jìn)水流量大小選擇采用選擇左后處理單元運(yùn)行，或右后處理單元運(yùn)行，或左后處理單元和右后處理單元同時運(yùn)行，當(dāng)右后處理單元運(yùn)行時，左后處理單元進(jìn)入“休息”狀態(tài)，同時檢修可能出現(xiàn)的問題，防止出現(xiàn)運(yùn)行堵塞，確保污水處理系統(tǒng)能連續(xù)運(yùn)行，提高處理效率；
(3)本發(fā)明的處理系統(tǒng)的厭氧池中的改性醛化絲生物填料較常規(guī)的生物填料能夠附著更多的厭氧微生物，能將污水中的大分子有機(jī)污染物分解成小分子有機(jī)污染物，同時進(jìn)行厭氧釋磷，然后進(jìn)入好氧池，進(jìn)行好氧吸磷，同時發(fā)生硝化反應(yīng)，并去除部分有機(jī)物，含有硝酸根NO3-的污水直接進(jìn)入上升垂直潛流人工濕地，硫鐵作為電子供體，無需投加碳源和設(shè)置硝化液內(nèi)回流管道，發(fā)生自養(yǎng)反硝化脫氮，運(yùn)行成本低，同時污水中的磷酸根離子PO43-在鐵離子的作用下發(fā)生沉淀反應(yīng)，能夠降低氮磷含量；污水再進(jìn)入下降垂直潛流人工濕地，通過改性纖維球、顆粒碳、鐵刨花和改性陶粒構(gòu)成的微電解系統(tǒng)，在好氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并且通過植物根系的吸收作用，進(jìn)一步提高脫氮除磷除碳效果；
(4)污水最后進(jìn)入深度吸附池，深度吸附池內(nèi)的生物質(zhì)炭吸附填料由沉淀池排放的剩余污泥和已枯萎的美人蕉、鳶尾共同在250-500℃的反應(yīng)溫度下經(jīng)熱處理1.5-4h，再通過冷卻、清洗、干燥后得到生物質(zhì)炭吸附材料，使出水清澈，最終出水能夠穩(wěn)定達(dá)到GB3838-2002Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)廢棄產(chǎn)物的資源化回收利用。
（發(fā)明人：甘雁飛;周正兵;張駿;郭玉祥;陸劍;杜成祥;張恩波;成杰;李嘉輝;徐磊;彭光明）
