公布日：2022.04.29
申请日：2021.12.24
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，包括处理区和设在处理区内的前处理单元和后处理单元；前处理单元包括厌氧池和好氧池；后处理单元包括沉淀池、上升垂直潜流人工湿地、下降垂直潜流人工湿地以及深度吸附池；后处理单元通过在第二公用墙的中间至后端墙的中间之间设置一道纵向隔墙而分成左后处理单元和右后处理单元；左后处理单元由左沉淀池、左上升垂直潜流人工湿地、左下降垂直潜流人工湿地和左深度吸附池构成；右后处理单元由右沉淀池、右上升垂直潜流人工湿地、右下降垂直潜流人工湿地和右深度吸附池构成。本发明还公开了一种农村污水处理方法。本发明具有处理效率高、处理效果好、占地面积小以及能连续运行的特点。
权利要求书
1.一种基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，包括由前端墙、后端墙、左侧墙和右侧墙围成一个矩形的处理区以及自前至后依次设在处理区内的前处理单元和后处理单元；所述前处理单元包括厌氧池和好氧池；所述后处理单元包括沉淀池、上升垂直潜流人工湿地、下降垂直潜流人工湿地以及深度吸附池；其特征在于，所述厌氧池的顶标高、好氧池的顶标高、沉淀池的顶标高、上升垂直潜流人工湿地的顶标高、下降垂直潜流人工湿地的顶标高以及深度吸附池的顶标高均相同；所述厌氧池的底标高、好氧池的底标高和沉淀池的底标高均相同；所述上升垂直潜流人工湿地的底标高、下降垂直潜流人工湿地的底标高以及深度吸附池的底标高均相同并位于所述沉淀池的中下部；所述厌氧池与好氧池之间由第一公用墙隔开，该第一公用墙的顶部镂空；所述好氧池与沉淀池之间由第二公用墙隔开；所述沉淀池与上升垂直潜流人工湿地之间由第三公用墙隔开；所述上升垂直潜流人工湿地与下降垂直潜流人工湿地之间由第四公用墙隔开，该第四公用墙的顶部镂空；所述下降垂直潜流人工湿地与深度吸附池之间由第五公用墙隔开，该第五公用墙的底部镂空；所述前端墙的上部中间设有原始污水进水口；所述后端墙的上部中间设有溢流出水口；所述后处理单元通过在第二公用墙的中间至后端墙的中间之间设置一道纵向隔墙而分成左后处理单元和右后处理单元；所述左后处理单元由左沉淀池、左上升垂直潜流人工湿地、左下降垂直潜流人工湿地和左深度吸附池构成；所述右后处理单元由右沉淀池、右上升垂直潜流人工湿地、右下降垂直潜流人工湿地和右深度吸附池构成；所述厌氧池内安装有组合填料；所述好氧池内的安装有悬浮填料，该悬浮填料的底部设有微孔曝气装置；所述第二公用墙的上部与左沉淀池和右沉淀池一一对应地开设一个左可调出水口和一个右可调出水口，左可调出水口的标高和右可调出水口的标高相同并低于所述原始污水进水口的标高，左可调出水口和右可调出水口上一一对应地安装一个左流量调节阀和一个右流量调节阀；所述第三公用墙的中下部与左上升垂直潜流人工湿地和右上升垂直潜流人工湿地一一对应地开设一个左出水口和一个右出水口；所述左上升垂直潜流人工湿地和右上升垂直潜流人工湿地内各自从下到上依次设置布水管、卵石填料层、硫铁矿复合填料层、瓜子片填料层和美人蕉；左上升垂直潜流人工湿地中的布水管和右上升垂直潜流人工湿地的布水管一一对应地与所述沉淀池的左出水口和右出水口连接；所述左下降垂直潜流人工湿地和右下降垂直潜流人工湿地内各自从下到上均依次设置微孔曝气装置、砾石填料层、新型合成填料层、瓜子片填料层和鸢尾；所述左深度吸附池和右深度吸附池内各自设置生物质炭吸附填料。
2.根据权利要求1所述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其特征在于，所述厌氧池内的组合填料为改性醛化丝生物填料，填充比为60％-90％。
3.根据权利要求1所述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其特征在于，所述好氧池内的悬浮填料为改性聚氨酯生物填料，填充比为40％-80％。
4.根据权利要求1所述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其特征在于，所述左上升垂直潜流人工湿地和右上升垂直潜流人工湿地内的卵石填料层的厚度为35-50cm，粒径为2-5cm；所述硫铁矿复合填料层由无纺布将硫铁矿包裹而成，厚度为50-70cm；所述瓜子片填料层的厚度为10-30cm，粒径为0.5-1.0cm。
5.根据权利要求1所述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其特征在于，所述左下降垂直潜流人工湿地和右下降垂直潜流人工湿地内的瓜子片填料层的厚度为10-30cm，粒径为0.5-1.0cm；所述新型合成填料层的厚度为50-70cm；所述砾石填料层的厚度为30-45cm，粒径为0.2-3cm。
6.根据权利要求1或5所述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其特征在于，所述新型合成填料层由如下材料按质量百分比配置而成：改性纤维球6％-35％、颗粒碳7％-30％、铁刨花5％-25％、改性陶粒3％-25％。
7.根据权利要求1所述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其特征在于，所述深度吸附池内的生物质炭吸附填料是由所述沉淀池排放的剩余污泥、上升垂直潜流人工湿地中的已枯萎的美人蕉和下降垂直潜流人工湿地中的已枯萎的鸢尾共同在250-500℃的反应温度下热处理1.5-4h，再通过冷却、清洗、干燥后得到的。
8.一种农村污水处理方法，执行于如权利要求1所述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其特征在于，所述农村污水处理方法包括以下步骤：步骤一，污水从原始污水进水口进入厌氧池，通过厌氧池中的改性醛化丝生物填料附着厌氧微生物，使污水中大分子有机污染物分解成小分子有机污染物，同时进行厌氧释磷；步骤二，污水从第一公用墙的顶部进入好氧池，通过好氧池内的悬浮填料上生长附着的聚磷菌充分吸收污水中的磷，将磷转移至污泥胞内，并在硝化菌的作用下充分发生硝化反应，同时去除部分有机物，还通过微孔曝气装置使好氧池中溶解氧的含量为2mg/L，使污水中的活性污泥处于悬浮状态；步骤三，好氧池内的固液混合物进入沉淀池内进行固液分离，固液分离后的剩余污泥沉入沉淀池的底部，定期收集排放剩余污泥；步骤四，沉淀池中固液分离后的含有硝酸根的污水从第三公用墙的中下部的出水口通过布水管从底部进入上升垂直潜流人工湿地，在上升垂直潜流人工湿地内主要通过硫铁矿提供电子供体发生自养反硝化脱氮，同时通过生成磷酸铁沉淀除磷，并在卵石填料层、瓜子片填料层和美人蕉的共同吸附和微生物降解作用下再次进行脱氮、除磷和除碳；步骤五，污水从第四公用墙的顶部进入下降垂直潜流人工湿地；下降垂直潜流人工湿地内的新型合成填料层构成微电解系统，并在好氧条件下发生电化学反应，在砾石填料层和瓜子片填料层吸附和鸢尾根系吸收的共同作用下，进一步脱氮、除磷和除碳；步骤六，污水从第五公用墙的底部进入深度吸附池，通过深度吸附池内的生物质炭吸附填料吸附污水中的剩余污染物，降低浊度和色度，提高透明度，直到水达标，并从后端墙的溢流出水口达标排放。
9.根据权利要求8所述的农村污水处理方法，其特征在于，进行步骤三至步骤六时，根据原始污水的进水流量选择左后处理单元和右后处理单元同时运行，或左后处理单元运行，或右后处理单元运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统及方法，它具有处理效率高、处理效果好、占地面积小以及能连续运行的特点。
实现本发明的目的的一种技术方案是：一种基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，包括由前端墙、后端墙、左侧墙和右侧墙围成一个矩形的处理区以及自前至后依次设在处理区内的前处理单元和后处理单元；所述前处理单元包括厌氧池和好氧池；所述后处理单元包括沉淀池、上升垂直潜流人工湿地、下降垂直潜流人工湿地以及深度吸附池；其中，
所述厌氧池的顶标高、好氧池的顶标高、沉淀池的顶标高、上升垂直潜流人工湿地的顶标高、下降垂直潜流人工湿地的顶标高以及深度吸附池的顶标高均相同；所述厌氧池的底标高、好氧池的底标高和沉淀池的底标高均相同；所述上升垂直潜流人工湿地的底标高、下降垂直潜流人工湿地的底标高以及深度吸附池的底标高均相同并位于所述沉淀池的中下部；
所述厌氧池与好氧池之间由第一公用墙隔开，该第一公用墙的顶部镂空；所述好氧池与沉淀池之间由第二公用墙隔开；所述沉淀池与上升垂直潜流人工湿地之间由第三公用墙隔开；所述上升垂直潜流人工湿地与下降垂直潜流人工湿地之间由第四公用墙隔开，该第四公用墙的顶部镂空；所述下降垂直潜流人工湿地与深度吸附池之间由第五公用墙隔开，该第五公用墙的底部镂空；
所述前端墙的上部中间设有原始污水进水口；所述后端墙的上部中间设有溢流出水口；
所述后处理单元通过在第二公用墙的中间至后端墙的中间之间设置一道纵向隔墙而分成左后处理单元和右后处理单元；所述左后处理单元由左沉淀池、左上升垂直潜流人工湿地、左下降垂直潜流人工湿地和左深度吸附池构成；所述右后处理单元由右沉淀池、右上升垂直潜流人工湿地、右下降垂直潜流人工湿地和右深度吸附池构成；
所述厌氧池内安装有组合填料；
所述好氧池内的安装有悬浮填料，该悬浮填料的底部设有微孔曝气装置；
所述第二公用墙的上部与左沉淀池和右沉淀池一一对应地开设一个左可调出水口和一个右可调出水口，左可调出水口的标高和右可调出水口的标高相同并低于所述原始污水进水口的标高，左可调出水口和右可调出水口上一一对应地安装一个左流量调节阀和一个右流量调节阀；
所述第三公用墙的中下部与左上升垂直潜流人工湿地和右上升垂直潜流人工湿地一一对应地开设一个左出水口和一个右出水口；
所述左上升垂直潜流人工湿地和右上升垂直潜流人工湿地内各自从下到上依次设置布水管、卵石填料层、硫铁矿复合填料层、瓜子片填料层和美人蕉；左上升垂直潜流人工湿地中的布水管和右上升垂直潜流人工湿地的布水管一一对应地与所述沉淀池的左出水口和右出水口连接；
所述左下降垂直潜流人工湿地和右下降垂直潜流人工湿地内各自从下到上均依次设置微孔曝气装置、砾石填料层、新型合成填料层、瓜子片填料层和鸢尾；
所述左深度吸附池和右深度吸附池内各自设置生物质炭吸附填料。
上述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其中，所述厌氧池内的组合填料为改性醛化丝生物填料，填充比为60％-90％。
上述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其中，所述好氧池内的悬浮填料为改性聚氨酯生物填料，填充比为40％-80％。
上述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其中，所述左上升垂直潜流人工湿地和右上升垂直潜流人工湿地内的卵石填料层的厚度为35-50cm，粒径为2-5cm；所述硫铁矿复合填料层由无纺布将硫铁矿包裹而成，厚度为50-70cm；所述瓜子片填料层的厚度为10-30cm，粒径为0.5-1.0cm。
上述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其中，所述左下降垂直潜流人工湿地和右下降垂直潜流人工湿地内的瓜子片填料层的厚度为10-30cm，粒径为0.5-1.0cm；所述新型合成填料层的厚度为50-70cm；所述砾石填料层的厚度为30-45cm，粒径为0.2-3cm。
上述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其中，所述新型合成填料层由如下材料按质量百分比配置而成：改性纤维球6％-35％、颗粒碳7％-30％、铁刨花5％-25％、改性陶粒3％-25％。
上述的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，其中，所述深度吸附池内的生物质炭吸附填料是由所述沉淀池排放的剩余污泥、上升垂直潜流人工湿地中的已枯萎的美人蕉和下降垂直潜流人工湿地中的已枯萎的鸢尾共同在250-500℃的反应温度下热处理1.5-4h，再通过冷却、清洗、干燥后得到的。
实现本发明的目的的另一种技术方案是：一种农村污水处理方法，执行于本发明的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统，包括以下步骤：
步骤一，污水从原始污水进水口进入厌氧池，通过厌氧池中的改性醛化丝生物填料附着厌氧微生物，使污水中大分子有机污染物分解成小分子有机污染物，同时进行厌氧释磷；
步骤二，污水从第一公用墙的顶部进入好氧池，通过好氧池内的悬浮填料上生长附着的聚磷菌充分吸收污水中的磷，将磷转移至污泥胞内，并在硝化菌的作用下充分发生硝化反应，同时去除部分有机物，还通过微孔曝气装置使好氧池中溶解氧的含量为2mg/L，使污水中的活性污泥处于悬浮状态；
步骤三，好氧池内的固液混合物进入沉淀池内进行固液分离，固液分离后的剩余污泥沉入沉淀池的底部，定期收集排放剩余污泥；
步骤四，沉淀池中固液分离后的含有硝酸根的污水从第三公用墙的中下部的出水口通过布水管从底部进入上升垂直潜流人工湿地，在上升垂直潜流人工湿地内主要通过硫铁矿提供电子供体发生自养反硝化脱氮，同时通过生成磷酸铁沉淀除磷，并在卵石填料层、瓜子片填料层和美人蕉的共同吸附和微生物降解作用下再次进行脱氮、除磷和除碳；
步骤五，污水从第四公用墙的顶部进入下降垂直潜流人工湿地；下降垂直潜流人工湿地内的新型合成填料层构成微电解系统，并在好氧条件下发生电化学反应，在砾石填料层和瓜子片填料层吸附和鸢尾根系吸收的共同作用下，进一步脱氮、除磷和除碳；
步骤六，污水从第五公用墙的底部进入深度吸附池，通过深度吸附池内的生物质炭吸附填料吸附污水中的剩余污染物，降低浊度和色度，提高透明度，直到水达标，并从后端墙的溢流出水口达标排放。
上述的农村污水处理方法，其中，进行步骤三至步骤六时，根据原始污水的进水流量选择左后处理单元和右后处理单元同时运行，或左后处理单元运行，或右后处理单元运行。
本发明的基于A/O耦合人工湿地的农村污水处理系统及方法具有以下特点：
(1)本发明的处理系统为一体化结构，充分利用空间，占地面积小，能有效降低基建投资成本，方便安装和操作，水力停留时间长；
(2)针对农村生活污水排放的不稳定性，本发明将后处理单元分成左后处理单元和右后处理单元，可根据进水流量大小选择采用选择左后处理单元运行，或右后处理单元运行，或左后处理单元和右后处理单元同时运行，当右后处理单元运行时，左后处理单元进入“休息”状态，同时检修可能出现的问题，防止出现运行堵塞，确保污水处理系统能连续运行，提高处理效率；
(3)本发明的处理系统的厌氧池中的改性醛化丝生物填料较常规的生物填料能够附着更多的厌氧微生物，能将污水中的大分子有机污染物分解成小分子有机污染物，同时进行厌氧释磷，然后进入好氧池，进行好氧吸磷，同时发生硝化反应，并去除部分有机物，含有硝酸根NO3-的污水直接进入上升垂直潜流人工湿地，硫铁作为电子供体，无需投加碳源和设置硝化液内回流管道，发生自养反硝化脱氮，运行成本低，同时污水中的磷酸根离子PO43-在铁离子的作用下发生沉淀反应，能够降低氮磷含量；污水再进入下降垂直潜流人工湿地，通过改性纤维球、颗粒碳、铁刨花和改性陶粒构成的微电解系统，在好氧条件下发生电化学反应，并且通过植物根系的吸收作用，进一步提高脱氮除磷除碳效果；
(4)污水最后进入深度吸附池，深度吸附池内的生物质炭吸附填料由沉淀池排放的剩余污泥和已枯萎的美人蕉、鸢尾共同在250-500℃的反应温度下经热处理1.5-4h，再通过冷却、清洗、干燥后得到生物质炭吸附材料，使出水清澈，最终出水能够稳定达到GB3838-2002Ⅴ类水标准，并实现废弃产物的资源化回收利用。
（发明人：甘雁飞;周正兵;张骏;郭玉祥;陆剑;杜成祥;张恩波;成杰;李嘉辉;徐磊;彭光明）
