申请日2011.04.19
公开(公告)日2012.10.24
IPC分类号C02F9/14; C02F3/34; C02F3/32; C02F3/28
摘要
一种村镇生活污水的处理方法及其设备，该方法处理污水的各步骤为：村镇生活污水依次通过强化生物造粒的分级多相厌氧单元，去除进水化学需氧量(Chemical OxygenDemand，COD);强化除磷的潜流湿地单元通过填料与植物的复合，完成对磷的吸附与吸收、氨氮的硝化以及颗粒物的过滤截留。分级多相厌氧单元内的多孔填料配合强化生物造粒过程能加速颗粒污泥形成，提高该单元的处理负荷和耐冲击能力。潜流湿地中自来水厂污泥以及合理的植物配置可以强化氮、磷以及颗粒物的去除效果。实现该水处理方法的设备包括水泵、混合罐、流量计、分级多相厌氧处理单元、潜流湿地。该水处理方法对生活污水中有机物的去除效果好、占地面积相对较小、运行成本低、操作简便等优点。
权利要求书
1.一种村镇生活污水处理方法，其特征是包括如下顺序进行的步骤：
1)将村镇生活污水与絮凝剂混合;
2)将含有絮凝体的污水进行厌氧降解反应，去除污水中的可生物降解的有机物;
3)使厌氧处理的污水流经人工潜流湿地。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征是步骤1)中所述的絮凝剂为铁盐絮凝剂或铝 盐絮凝剂。
3.如权利要求2所述的处理方法，其特征是所述的铁盐絮凝剂的用量为每升生活污水 中加入3.92-39.2mg的铁盐絮凝剂;所述铝盐絮凝剂的用量为每升生活污水中加入 2.7-32.4mg的铝盐絮凝剂。
4.如权利要求2或3所述的处理方法，其特征是所述的铁盐絮凝剂中Fe3+的含量为 10-15%;所述铝盐絮凝剂中Al3+的含量为5-20%。
5.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征是步骤2)中污水在所述厌氧反应器内进 行厌氧降解反应的时间为5-15小时。
6.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征是步骤3)中污水在所述的人工潜流湿地 内的停留时间为1.5-3.5天。
7.一种村镇生活污水处理设备，包括通过管路顺序连接的对污水依次进行预处理、厌 氧处理和人工湿地处理的装置：
预处理装置，包括混合罐(4)，用于生活污水的原水与絮凝剂的混合，形成絮凝体;
厌氧处理装置(6)，具有由隔板(12)将厌氧反应器分成至少2个厌氧反应分室， 其中污水在厌氧污泥的作用下进行厌氧生物降解处理;
人工湿地处理装置(9)，由填料(11)和种植在填料中的挺水植物(10)组成，对 污水进行悬浮颗粒的截留处理、除磷、除氮处理。
8.如权利要求7所述污水处理设备，其特征是所述人工潜流湿地(9)内的填料(11) 由下到上依次为粒径为30-150mm的卵石、粒径为30-50mm的大粒径火山岩、粒径为 10-300mm的小粒径火山岩、粒径为10-15mm的陶粒、给水厂污泥。
9.如权利要求7或8所述的污水处理设备，其特征是所述人工潜流湿地(9)中种植挺 水植物(10))为芦苇、黄花鸢尾、香蒲、水葱、水菖蒲。
10.如权利要求9所述的污水处理设备，其特征是所述挺水植物芦苇、黄花鸢尾、香蒲、 水葱、水菖蒲的种植比例为：3-5∶2-2.5∶1.5-2∶1-2∶1-2。
说明书
一种村镇生活污水的处理方法及其设备
技术领域
本发明涉及一种水的多级处理方法及其设备，特别是一种针对村镇生活污水的水处 理方法及其设备。
背景技术
“农家乐”是兴起于20世纪90年代中期的一种旅游方式，其符合城市居民的旅游消 费需求，加速了城乡一体化进程。“农家乐”一股由当地农民自发投资，规模一股较小。 而由旅游性质决定，其客源一股集中在节假日和3-4月份，而冬季为旅游淡季。随着“农 家乐”这一旅游形式的蓬勃发展，其为村镇地区所带来的水污染的问题也日益严重。而 由于“农家乐”一股规模较小，故缺少有效地污水处理设施，水污染问题一直得不到解决。 甚至在许多地方，农家乐水污染问题已经严重影响了其周围的生态环境，进而造成旅游 客源的减少，形成了一个恶性循环。由于“农家乐”所带来的水污染问题的特殊性，寻求 采用投资省、处理费用低、运行管理方便的污水处理方法已经成为解决“农家乐”问题的 必由之路。
当前，村镇生活污水的处理工艺一股仍然沿袭大城市的大型处理工艺，诸如A2O， CASS等等。但此类工艺由于工艺的复杂程度和维护成本相对村镇地区人员素质和经济 水平来讲都较高，导致现有的村镇生活污水处理设施运行效率低下。且村镇生活污水水 量和水质都具有明显的随时间和季节而波动的规律，不像城市里污水的水量和水质都相 对稳定。因此，当前的大多数的处理工艺并不适用于村镇地区的污水处理。通过调研也 发现，目前大多数的为处理村镇生活污水而构建的处理设施都处理停运或半停运的状 态。
公开号为CN201390685的中国专利申请公开了一种单元式膜与生物分解的农村污 水处理站工艺。该工艺于地面内埋置污水沉淀室和再生水室的生物处理池，生物处理池 外侧埋置与生物处理池顶平齐的内装入清水箱的地坑，箱内底部装膜生物反应器;在生 物处理池和地坑顶有顶盖板，顶盖板上叠置内装风机、电控箱和抽水泵的电控操作室， 抽水泵出口与供水管连接，其进口与膜生物反应器出口管连接，在清水箱上部内壁上装 与膜生物反应器顶部出口管连接的备用抽水泵，备用抽水泵装有备用供水管。该工艺的 工艺操作复杂，不利于维护。且该工艺大量使用电机，增加了处理水的成本，不符合当 前“低碳”的要求。
公开号为CN101164924的中国专利申请公开了一种农村污水处理装置及其应用，该 装置由兼氧接触氧化系统、泥水分离装置和毛细管渗滤沟组合系统组成;兼氧接触氧化 系统内置聚丙烯材料制成的球形填料，下设曝气管;毛细管渗滤系统的组成包括布水管、 上层渗滤层和下层砂砾层。渗滤层用当地土壤和灰渣按体积比2∶1配制而成，厚度为 0.4～0.6m;砂砾层由粒径为0.5～2mm的粗砂组成，厚度为0.3～0.4m;渗滤层上铺设 布水管，渗滤层和砂砾层之间设置可透水的无纺布。污水泵入兼氧接触氧化池预处理后 泥水分离，再经毛细管渗滤沟组合系统的布水、吸附、渗滤、再分布和吸附后，滤出达 到排放指标的水。该处理方法工艺复杂，维护不便，采用毛细管渗滤系统易堵塞，增加 了维护成本，进而提高了水处理成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种村镇生活污水处理方法及其设 备，本污水处理方法采用厌氧反应器与人工潜流湿地相结合的工艺方法去除污水中的污 染物。本污水处理方法具有对生活污水中有机物的去除效果好、占地面积小、运行成本 低、操作简便等优点。
为实现本发明的目的，本发明提供一种村镇生活污水处理方法，包括以下顺序进行 的步骤：
1)将村镇生活污水与絮凝剂混合;
2)将含有絮凝体的污水进行厌氧降解反应，去除污水中的可生物降解的有机物;
3)使厌氧处理的污水流经人工潜流湿地。
其中，步骤1)中控制絮凝剂与污水的混合时间为0.5-1min。
特别是，所述的絮凝剂为铁盐絮凝剂或铝盐絮凝剂。
尤其是，所述铁盐絮凝剂的用量为每升原水中加入3.92-39.2mg(以Fe3+计)的铁盐絮 凝剂，优选为24.64-34.72mg(以Fe3+计);所述铝盐絮凝剂的用量为每升污水原水中加入 2.7-32.4mg(以Al3+计)的铝盐絮凝剂，优选为6.75-21.6mg(以Al3+计)。
特别是，所述铁盐絮凝剂选自聚合氯化铁、氯化铁、硫酸铁中的一种或多种，优选 为聚合氯化铁;所述的铝盐絮凝剂选择聚合氯化铝、硫酸铝中的一种或多种，优选为聚 合氯化铝。
尤其是，所述聚合氯化铁絮凝剂中Fe3+(以Fe2O3计)含量为10-15%;所述聚合氯化 铝絮凝剂中Al3+(以Al2O3计)含量为5-20%。
其中，步骤2)中所述含絮凝体的污水进行厌氧降解反应的时间为5-15小时。
特别是，所述含絮凝体的污水与厌氧颗粒污泥混合，在厌氧反应器内进行所述的厌 氧降解反应。
其中，所述的厌氧颗粒污泥的污泥固体物质的总量(MLSS)为10-30g/L，粒度为 0.5-8mm，沉降速度为30-200m/h。
其中，步骤3)中污水在人工潜流湿地内的停留时间为1.5-3.5天。
特别是，人工潜流湿地内种植挺水植物为芦苇、黄花鸢尾、香蒲、水葱、水菖蒲。
特别是，所述挺水植物的种植密度为3-15株/m2。
尤其是，所述挺水植物芦苇、黄花鸢尾、香蒲、水葱、水菖蒲的种植比例为3-5∶ 2-2.5∶1.5-2∶1.5-2∶1-2。
特别是，人工潜流湿地中的填料由卵石、大粒径火山岩、小粒径火山岩、陶粒和自 来水厂污泥组成，其排列次序由下到上依次为卵石、大粒径火山岩、小粒径火山岩、陶 粒、自来水厂污泥。
其中，所述卵石的粒径为30-150mm;所述大粒径火山岩的粒径为30-50mm;所述 小粒径火山岩的粒径为10-300mm;所述陶粒的粒径为10-15mm。
特别是，所述卵石的高度为150-250mm;所述大粒径火山岩的高度为150-250mm; 所述小粒径火山岩的高度为250-500mm;所述陶粒的高度为150-250mm;所述自来水 厂污泥的高度为200-300mm。
尤其是，所述自来水厂污泥的污泥固体物质的总量(MLSS)为10000-15000mg/L、污 泥沉降比(SV)>95%、Fe含量为30-65g/kg、Al含量为50-100g/kg、P含量为0.1-0.18g/kg。
其中，步骤3)中所述的除氮处理包括氨氮的硝化与反硝化脱氮处理、植物对氮的 吸收处理。
本发明另一方面提供一种村镇生活污水处理设备，包括通过管路顺序连接的对污水 依次进行预处理、厌氧处理和人工湿地处理的装置：
预处理装置，包括混合罐，用于生活污水的原水与絮凝剂的混合，形成微絮凝体;
厌氧处理装置，具有由隔板将厌氧反应器分成至少2个厌氧反应分室，其中，污水 在厌氧消化污泥的作用下进行厌氧生物降解处理;
人工湿地处理装置，由填料和种植在填料中的挺水植物组成，对污水进行悬浮颗粒 的截留处理、除磷、除氮处理。
其中，在所述的混合罐之前还包括通过管路顺序连接的原水水箱、原水泵，以及通 过管路将絮凝剂加入原水中的储存絮凝剂的絮凝剂罐。
特别是，所述原水水箱用于存放村镇生活污水;所述原水泵用于将生活污水泵送到 厌氧反应器中，为污水处理提供动力。
其中，所述的厌氧反应装置选择厌氧折流反应器(ABR)、上流式厌氧污泥床 (UASB)、内循环厌氧反应器(IC)或膨胀颗粒污泥床(EGSB)中的一种，优选为厌 氧折流反应器。
特别是，厌氧反应器内装填有多孔悬浮填料和厌氧颗粒污泥，其中，多孔悬浮填料 占厌氧反应器容积的5-40%;厌氧颗粒污泥占厌氧反应器容积的30-50%。
其中，所述多孔悬浮填料的孔隙率为95-98%，比表面积为50～800m2/m3，粒径大小 为3-15cm;所述的厌氧颗粒污泥的污泥固体物质的总量(MLSS)为10-30g/L，粒度 为0.5-8mm，沉降速度为30-200m/h。
其中，人工潜流湿地中所述填料由卵石、大粒径火山岩、小粒径火山岩、陶粒和自 来水厂污泥组成，其排列次序由下到上依次为卵石、大粒径火山岩、小粒径火山岩、陶 粒、自来水厂污泥。
特别是，所述卵石的粒径为30-150mm;所述大粒径火山岩的粒径为30-50mm;所 述小粒径火山岩的粒径为10-300mm;所述陶粒的粒径为10-15mm。
特别是，所述卵石的高度为150-250mm;所述大粒径火山岩的高度为150-250mm; 所述小粒径火山岩的高度为250-500mm;所述陶粒的高度为150-250mm;所述自来水 厂污泥的高度为200-300mm。
其中，所述自来水厂污泥的污泥固体物质的总量(MLSS)为10000-15000mg/L、污泥 沉降比(SV)>95%、Fe含量为30-65g/kg、Al含量为50-100g/kg、P含量为0.1-0.18g/kg。
其中，所述人工潜流湿地中种植挺水植物为芦苇、黄花鸢尾、香蒲、水葱、水菖蒲。
特别是，所述挺水植物的种植密度为3-15株/m2。
其中，所述挺水植物芦苇、黄花鸢尾、香蒲、水葱、水菖蒲的种植比例为3-5∶2-2.5∶ 1.5-2∶1-2∶1-2，即芦苇、黄花鸢尾、香蒲、水葱、水菖蒲的种植植株的数量比为3-5∶ 2-2.5∶1.5-2∶1-2∶1-2，优选为5∶2∶1.5∶2∶2。
特别是，所述挺水植物按照水流的方向依次种植为芦苇、黄花鸢尾、水菖蒲、水葱 和香蒲。
本发明的污水处理方法和处理设备具有如下优点：
1、本发明的污水处理方法采用添加有悬浮填料的厌氧折流反应器和人工潜流湿地 联合工艺处理村镇生活污水，处理设备的结构简单、运行稳定、生产处理生活污水的效 率高、处理效果好，显著提高了污水中悬浮颗粒物、有机物的去除效果，有机物的去除 效率达到80-95%，且不用另外构筑沉淀池，节约了成本。
2、本发明的污水处理设备的厌氧反应器中添加的多孔悬浮填料悬浮于厌氧反应器 各个格室中上部，能够在反应器启动阶段为厌氧消化污泥中的厌氧微生物的生长提供载 体，显著的降低了厌氧颗粒污泥的形成时间(45-60d)，增大厌氧颗粒污泥的粒径 (3-6mm)，缩短厌氧反应器的启动时间(53-70d)，而一股厌氧反应器颗粒污泥形成需 要80-130d，反应器启动需要100-170d，同时还能阻止絮状厌氧污泥的流失，提高了反 应器的处理效率。
3、本发明的悬浮于厌氧反应器各个格室中上部的多孔悬浮填料，能够有效地截留 污水中的悬浮物，能够处理高浓度悬浮物的污水，有效地降低出水浊度。
4、本发明的污水在进入厌氧折流反应器前，向污水中加入含Fe3+或Al3+的无机聚 合絮凝剂，絮凝剂与污水中的有机物以及颗粒发生絮凝而形成微絮体，微絮体在厌氧折 流反应器中可以作为厌氧消化污泥中的微生物固定化的载体，进行强化生物造粒，除了 能提高了厌氧污泥颗粒的形成速度，缩短了厌氧反应器内厌氧颗粒污泥的形成时间之 外，还具有增大厌氧颗粒污泥的粒径的作用，使厌氧颗粒污泥粒径达到3-6mm，增加 了污泥颗粒内微生物含量，加快有机物的降解，提高了污水处理效率;提升了污泥的沉 降性能，而且形成的厌氧颗粒污泥性质较稳定，能够承受有机负荷的波动和冲击，抵抗 污水中有毒物质的冲击，提高了厌氧反应器承受水力负荷和污染物负荷的能力，增强反 应器运行稳定性。
5、本发明的厌氧颗粒污泥的生物活性能够保持时间长，达到2年以上，厌氧反应 器搁置一段时间后重新运行，能够快速恢复处理效果。
6、本发明的人工潜流湿地中挺水植物的栽种方式独特，种植比例、布局合理，比 采用随机栽种的原则在潜流湿地上栽种挺水植物的污水处理效率高，提高了设备的运行 稳定性;潜流湿地启动时间短，较其它潜流湿地系统缩短10%-30%，使设备能够迅速 投入运行，提高了污水处理设备的处理效率。
7、本发明的生活污水处理的方法，工艺操作简单，处理后的出水质量稳定，处理 效果显著，污水处理效率高，处理后的出水可以达到城镇污水处理厂污染物排放标准 GB 18918-2002;城市污水再利用景观环境用水水质标准GB/T 18921-2002。
8、本发明的水处理设备结构紧凑、占地面积小、运行成本低、操作简便，缩短了 污水处理时间，提高了污水处理效率。
