申请日2017.06.30
公开(公告)日2017.09.29
IPC分类号C02F9/14; C02F3/02; C02F3/32
摘要
本发明公开一种生活污水处理系统，包括厌氧调节池、缺氧反应池、生物滤塔单元、潜流人工湿地;厌氧调节池的进水口端布置有进水管道，厌氧调节池和缺氧反应池之间通过自流通道相连，缺氧反应池内布置有提升泵，生物滤塔单元位于厌氧调节池和缺氧反应池的上方，配置有一高水位箱，生物滤塔单元的底部布置有穿孔集水管，穿孔集水管的出水口和潜流人工湿地相连，生物滤塔单元和潜流人工湿地内均设置有生物滤料。进一步，还公开一种基于该系统的污水处理方法。该系统及方法具有占地面积少、一次性投资小、运行成本低、耐冲击负荷能力强、水处理效率高、出水水质稳定、景观效果好等优点。
权利要求书
1.一种生活污水处理系统，其特征在于，包括厌氧调节池(1)、缺氧反应池(2)、生物滤塔单元(3)、潜流人工湿地(4),所述厌氧调节池(1)的进水口端布置有进水管道(5)，厌氧调节池(1)和缺氧反应池(2)之间通过自流通道相连，所述缺氧反应池(2)内布置有提升泵(6)，所述生物滤塔单元(3)位于厌氧调节池(1)和缺氧反应池(2)的上方，且配置有一高水位箱(7)，所述高水位箱(7)的进水口通过输水管道(19)与提升泵(6)相连，出水口与生物滤塔单元(3)的顶部相连，所述生物滤塔单元(3)的底部布置有穿孔集水管(8)，所述穿孔集水管(8)的出水口和潜流人工湿地(4)相连，所述生物滤塔单元(3)和所述潜流人工湿地(4)内均设置有生物滤料。
2.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述生物滤塔单元(3)包括多级生物滤池(20)，生物滤池(20)的直径自上而下逐级增大，来自高水位箱(7)的进水自生物滤塔单元(3)顶部通过重力自上而下跌落式地进入各级滤池。
3.如权利要求2所述的生活污水处理系统，其特征在于，各级生物滤池(20)的底部布置有集水器(13)，外部设置一圈出水槽(14)，各级生物滤池(20)的污水通过集水器(13)进入出水槽(14)，再从出水槽(14)顶部以跌落的形式进入下一级生物滤池(20)。
4.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述高水位箱(7)布置于生物滤塔单元(3)的中心位置并纵向贯穿生物滤塔单元(3)，其出水口端位于生物滤塔单元(3)的顶部。
5.如权利要求4所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述高水位箱(7)的出水口端连接有一开口朝上的喇叭状堰口(10)。
6.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述穿孔集水管(8)的出水口端布置有与厌氧调节池(1)和/或缺氧反应池(2)相连的第一出水支管(11)，及与潜流人工湿地(4)相连的第二出水支管(15)。
7.如权利要求6所述的生活污水处理系统，其特征在于,所述第二出水支管(15)上设置第二水量控制阀(16)，所述第一出水支管(11)布置有第一水量控制阀(12)。
8.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述厌氧调节池(1)和缺氧反应池(2)共同布置在一水箱内，所述生物滤塔单元(3)固定于水箱的正上方并与水箱形成一体式结构。
9.如权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述潜流人工湿地(4)的末端设置出水渠(17)，所述出水渠(17)处配备有出水控制阀(18)。
10.一种生活污水处理方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任意一项所述的生活污水处理系统进行污水处理，污水通过进水管道(5)进入厌氧调节池(1)，经厌氧调节池(1)处理后的水通过自流通道自流进入缺氧反应池(2)，经缺氧反应池(2)处理后的水通过提升泵(6)泵入高水位箱(7)，经高水位箱(7)稳流后的水自生物滤塔单元3顶部自上而下跌落式流径生物滤塔单元(3);经生物滤塔单元(3)处理后的水通过穿孔集水管(8)排出，从而完成污水处理流程。
说明书
生活污水处理系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种生活污水处理系统及方法。
背景技术
我国是人口大国、农业大国，我国大部分人口分布在乡村。近年来，随着各镇区经济的快速发展和人民生活水平的提高，生活用水逐渐增多，随之产生的生活污水排放量不断增加，使得地表水体不能承受过多负荷，环境安全隐患与问题也日趋严重。过多的生活污水排放量超出水体的自净能力，造成水体污染，不但影响居民的生活质量，而且影响居民的身体健康。
2009年，住建部《生态文明时代的村镇规划与建设》报告中指出，根据住建部统计数据，2006年底乡政府驻地污水处理率仅为1.7%。可推断，农村生活污水处理率更低，农村污水基本就地排入河流和湖泊，由于污水中含有大量的有机物和氮、磷元素，使得河流湖泊的水体的环境容量和生态承载能力不堪重负，生态系统受到严重破坏，水污染问题日益加剧，由此引发大范围的蓝藻、水华，造成水质恶化，严重影响农村地区的生态环境，并对人民的生活质量和身体健康构成了危害。
此外，农村污水水质特点：农村生活污水主要有两种来源，包括：1)厨具炊事用水、淋浴、洗绦用水和冲厕所用水，主要含有有机物、氮和磷以及细菌、病毒、寄生虫等，一般不含有毒物质;2)农村居民的养殖及畜禽养殖产生的粪便、废水，主要含有氮、磷以及BOD、COD、悬浮物等污染物。这些污水的水质均具有生化性好的特点。农村污水排放特点：大多数农村没有专门的污废水管网收集和处理设施，农村生活污水一般就近顺地势排放到居住点附近的道路、河道、坑塘里面，主要特点有：1)流量小，变化系数大;2)农村居民分散，生活有规律，导致污水排放早晚比白天大，夜间排放量小;3)在上午、下午、晚上都有1个高峰时段，高峰时段的出现与季节、当地农村的生活习惯等因素有关。
基于此，研究的处理工艺主要是针对生活污水的污染因子，去除水中的悬浮物、有机物、氮、磷等指标。
发明内容
本发明的目的是研究一种生活污水处理系统及方法，可集成污水收集、过滤、生化、生态净化处理工艺于一体，针对分散型的污水进行处理，去除悬浮物、有机物、氮、磷等污染因子，并且处理后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。具体技术方案如下：
一种生活污水处理系统，包括厌氧调节池1、缺氧反应池2、生物滤塔单元3、潜流人工湿地4;厌氧调节池1的进水口端布置有进水管道5，厌氧调节池1和缺氧反应池2之间通过自流通道相连，缺氧反应池2内布置有提升泵6，生物滤塔单元3位于厌氧调节池1和缺氧反应池2的上方，配置有一高水位箱7，高水位箱7的进水口通过输水管道19与提升泵6相连，高水位箱7的出水口与生物滤塔单元3的顶部相连，生物滤塔单元3的底部布置有穿孔集水管8，穿孔集水管8的出水口和潜流人工湿地4相连，生物滤塔单元3和潜流人工湿地4内均设置有生物滤料。
进一步的，生物滤塔单元3和/或潜流人工湿地4内的生物滤料上还可以覆盖植被层，以实现系统在植物、土壤微生物联合作用下，综合运用物理、化学和生物作用对污水进行处理。
进一步的，生物滤塔单元3包括多级生物滤池20，生物滤池20的直径自上而下逐级增大，来自高水位箱7的进水自生物滤塔单元3顶部通过重力自上而下跌落式地进入各级滤池。从而实现全程自流生化过滤，既能有效筛滤吸附污水中的悬浮物又发生接触氧化作用，在去除有机物的同时硝化细菌好氧硝化将来水中凯氏氮转化为硝态氮、亚硝态氮。
进一步的，各级生物滤池20的底部布置有集水器13，外部设置的一圈出水槽14，各级生物滤池20的污水通过集水器13进入出水槽14,再从出水槽14顶部以跌落的形式进入下一级生物滤池20。
进一步的，各级生物滤池20为圆柱体结构，各级生物滤池20的底部布置的集水器13为圆形，外部设置的出水槽14为环形。
进一步的，高水位箱7布置于生物滤塔单元3中心位置并纵向贯穿生物滤塔单元3，其出水口端位于生物滤塔单元3的顶部。
进一步的，高水位箱7的出水口端连接有一开口朝上的喇叭状堰口10。
进一步的，高水位箱7为圆柱体结构，其出水口端的喇叭状堰口10的横截面为圆形以实现圆周均布的布水方式，以保证生物滤塔单元3的进水分布均匀。
进一步的，厌氧调节池1和缺氧反应池2共同布置在一水箱内并通过隔板分割成两个相互独立的池体。
进一步的，厌氧调节池1的容积是缺氧反应池2容积的1.5-2.5倍。
进一步的，厌氧调节池1和缺氧反应池2共同布置在一水箱内，生物滤塔单元3固定于水箱的正上方并与水箱形成一体式结构。
进一步的，穿孔集水管8的出水口端布置有与厌氧调节池1和/或缺氧反应池2相连的第一出水支管11以及与潜流人工湿地4相连的第二出水支管15。通过第一出水支管11实现部分出水的回流，回流比可控制在50-200%之间，从而进一步提高系统反硝化脱氮的效率。
进一步的，第二出水支管15上设置第二水量控制阀16，用于控制自生物滤塔单元3流向潜流人工湿地4的进水量。
进一步的，第一出水支管11布置有第一水量控制阀12，用于控制自生物滤塔单元3回流至厌氧调节池1和/或缺氧反应池2的进水量。
进一步的，潜流人工湿地4的末端设置出水渠17，出水渠17配备有出水控制阀18。
进一步的，潜流人工湿地4的出水渠17处布置有杀菌剂投放接口，可用于向出水渠17内投加杀菌剂。
进一步的，提升泵6通过太阳能电池组件供电。
本发明还公开一种生活污水处理方法，采用具有上述特征的任意一项生活污水处理系统进行污水处理，污水通过进水管道5进入厌氧调节池1，经厌氧调节池1处理后的水通过自流通道自流进入缺氧反应池2，经缺氧反应池2处理后的水通过提升泵6泵入高水位箱7，经高水位箱7稳流后的水自生物滤塔单元3顶部自上而下跌落式流径生物滤塔单元3;经生物滤塔单元3处理后的水通过穿孔集水管8排出，从而完成污水处理流程。
该系统及方法的基本处理流程为：废水收集—厌氧消解及调节—缺氧—提升泵—高位水箱—生物滤池—出水(部分回流至缺氧池和/或厌氧池)—潜流湿地—排放。可见，该系统及方法仅通过消耗一次提升能耗完成了对污水去除有机物、脱氮除磷、高效过滤、生态净水的所有作用，其耐冲击高负荷的工艺性能完全适应农村生活污水小水量、分散型高、水质波动大的特性。
本发明所公开的生活污水处理系统及方法，具有以下有益效果：
(1)结合了生化和生态两种工艺，其中生化系统包括厌氧池、缺氧池和跌落式生物滤塔，生态系统包括潜流人工湿地。多级生物滤池既能有效筛滤吸附污水中的悬浮物又能通过生物接触氧化作用去除有机物。滤塔出水回流可以进一步提高系统的脱氮除磷效率。潜流人工湿地可以通过生态自净能力进一步去除悬浮物、有机物、氮、磷等污染因子。整个系统具有耐冲击负荷能力强、水处理效率高、出水水质稳定等优点，尤其适用于水量小、分散广、水质波动大的农村分散型生活污水的处理。
(2)经该系统和方法处理后的出水水质可满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A要求，而现有技术中该类处理装置的出水水质仅能达到一级B要求。
(3)该系统的全部设备组成中仅有污水提升泵一台用电设备，其余污水均可通过重力自流。其中，提升泵既可采用市电供电，其装机容量为0.1kw，合计吨水处理成本为0.2kwh/m3水，也可采用太阳能电池组件供电装置给提升水泵提供供电，从而实现“零能耗”的目的，具有节能环保、运行成本低的优点。
(4)跌落式的生物滤池设计可以在无需曝气装置的条件下提高滤池中的溶解氧含量，节省了曝气所需的能耗。
(5)该系统可将厌氧池和缺氧池布置于一水箱内，水箱与生物滤塔单元上下连接，形成一体式处理装置，从而使得整体结构紧凑、占地面积小;一体式处理装置还可以和人工湿地相结合，结构设计合理，具有功能集成性高、一次性投资成本低、景观效果好的优点。
