申请日2015.05.15
公开(公告)日2015.08.05
IPC分类号C02F3/32; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统及其使用方法，属于污水处理技术领域。本发明的处理系统包括发酵池、沉淀池、过滤池、湿地和曝气装置;其中：发酵池为顶端密闭式，并通过第一出水管与生活污水进水管连通;沉淀池通过生活污水进水管引入生活污水;在过滤池中间层设置有过滤层，过滤层的底表面与过滤池的底面形成过滤水层;湿地的中间层设置有湿地填料层，在湿地填料层上表面栽有湿地植物，下表面与湿地的底面形成曝气层。本发明使用方法的运营过程形成一个有效的闭环式运营。本发明能够充分利用系统内的各类资源，提供了一种脱氮除磷效率高，环境效益好，资源利用率高的农村生活污水自循环人工湿地处理系统。
权利要求书
1.一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，包括发酵池(1)、沉淀池(2)、过滤池 (3)、湿地(4)，其特征在于：还包括曝气装置(5);其中：
所述的发酵池(1)为顶端密闭式，并通过第一出水管(11)与生活污水进水管(13)连 通;所述的沉淀池(2)通过生活污水进水管(13)引入生活污水;所述的过滤池(3)通过 溢流管(22)与沉淀池(2)连通;所述的湿地(4)通过第二出水管(37)与过滤池(3)的 底部连通;所述的曝气装置(5)通过曝气管道(51)与湿地(4)的底部连通;
在所述的过滤池(3)中间层设置有过滤层(31)，过滤层(31)的底表面与过滤池(3) 的底面形成过滤水层;第二污泥管(33)穿过滤层(31)，上端头在过滤层(31)表面、下端 穿过过滤池(3)底部与穿过沉淀池(2)底部的第一污泥管(23)并连后与湿地(4)连通;
所述的湿地(4)的中间层设置有湿地填料层(41)，底部一侧臂设置有排水管(45)，在 湿地填料层(41)上表面栽有湿地植物(43)，下表面与湿地(4)的底面形成曝气层(47)。
2.根据权利要求书1所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，其特征在于： 所述的沉淀池(2)为斜管沉淀池，中间层设置有斜管填料层(21)，斜管填料层(21)的底 表面与斜管沉淀池的底面形成污泥层;所述的过滤池(3)为砂滤池，所述的过滤层(31)为 石英砂层。
3.根据权利要求书1或2所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，其特征在 于：所述的曝气管道(51)的出气端与N个曝气口(53)连通，曝气口(53)均匀分布在湿 地(4)的底部表面并与曝气层(47)连通。
4.根据权利要求书1或2所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，其特征在 于：所述的第一出水管(11)在发酵池(1)内的部分设置有过滤网，并与生活污水进水管(13) 之间设置有三通(12);所述的溢流管上设置有阀门;所述的曝气管道(51)上设置有气阀(55); 排水管(45)上设置有水阀。
5.根据权利要求书4所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，其特征在于： 所述的第一污泥管(23)与第二污泥管(33)并连后与湿地(4)连通处设置有污泥泵(24); 所述的第二出水管湿地(4)连通处设置有水泵(35)。
6.根据权利要求书3所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，其特征在于： 所述的湿地填料层(41)为高效聚磷填料层，所述的湿地植物(43)为芦苇。
7.根据权利要求书6所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，其特征在于： 所述的高效聚磷填料层厚度为20～30cm。
8.一种根据权利要求书1所述的农村生活污水自循环人工湿地处理系统的使用方法，其 过程如下：
A、湿地(4)的湿地植物(43)生长成熟后进行收割并资源化利用，废弃的湿地植物(43) 送入发酵池(1)加入水进行厌氧发酵，经过30天的发酵，使其形成小分子有机酸类，通过 第一出水管(11)和生活污水在生活污水进水管(13)内合流后进入沉淀池(2)，有机酸类 和生活污水的水量比例为1:150～300;
B、生活污水经过沉淀池(2)的沉淀后，上清液通过溢流管(22)进入过滤池(3)，沉 淀物在沉淀池(2)的底部形成污泥层;
C、进入过滤池(3)的水再经过过滤层(31)的过滤进入过滤水层，过滤层(31)的表 面形成污泥层;
D、过滤水层的水经过第二出水管(37)进入湿地(4)，有机酸类为湿地(4)的反硝化 过程提供易降解碳源，并在湿地(4)内发生硝化反应，同时通过湿地填料层(41)除磷，处 理工序为：第二出水管(37)进水→湿地填料层(41)除磷→曝气装置(4)好氧曝气在曝气 层(47)内发生硝化反应脱氮→排水管(45)排水→闲置;
E、湿地植物(43)生长成熟后进行收割并资源化利用，废弃的湿地植物(43)送入发酵 池(1)进行厌氧发酵，发酵后形成的小分子有机酸类用于作为整个系统的碳源再次回送至系 统内;
F、通过以上步骤，完成整个农村生活污水自循环人工湿地处理系统的内部循环。
9.根据权利要求书8所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统的使用方法，其 特征在于：所述沉淀池(2)和过滤池(3)产生的污泥由污泥泵(24)每隔7～15天泵入湿地 (4)用作湿地植物(43)的肥料。
10.根据权利要求书8所述的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统的使用方法， 其特征在于：步骤D中，曝气层(47)曝气时间为4～8h。
说明书
一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种农村生活污水自循环人工湿地处 理系统及其使用方法。
背景技术
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配 到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、 植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作 用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积 累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。它是一个综合的生态系统，它应用生态系统中 物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前 提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。
众所周知，脱氮除磷是处理农村生活污水的关键步骤。生物脱氮是利用生物的反硝化过 程和硝化过程，而碳源不足是生活污水处理的关键因素，如何在有机物含量较低的生活污水 中改善碳氮比是提高脱氮效果的重要问题;磷的去除归功于聚磷菌的厌氧释磷和好氧过量吸 磷，目前研究者开发出大量聚磷填料能够有效的去除水中的磷含量。
目前农村生活污水的典型脱氮除磷工艺以活性污泥工艺、人工湿地工艺为主，往往存在 着碳源不足、废水中氮磷的去除效果不佳、人工湿地易堵塞、处理过程中产生的污泥、废弃 物等难处置等弊端。因此，现有农村生活污水处理技术不足、氮磷排放过多是导致目前农村 生活污水富营养化日趋严重的直接诱因。在中国专利公开号为CN201310181667A的中国发明 专利《一种利用湿地收割植物强化人工湿地去除氨氮的方法》，该方法中将湿地植物收割后炭 化处理为生物质炭材料，并将其作为湿地基质回填至池体内。该工艺存在如下缺陷：第一， 将生物质炭材料回填至湿地系统内，不能根据水质、气温的变化，灵活调节水体中所需碳源 的量，存在初期碳源过多，中后期碳源不足的情况;第二，作为固态碳源加入湿地系统内， 微生物对生物质炭材料利用率偏低，且吸收降解的过程较慢，存在一定的局限。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术农村生活污水脱氮除磷处理效果差、废弃物难处置的不 足的问题，提供了一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统及其使用方法。本发明能够充 分利用系统内的各类资源，提供一种脱氮除磷效率高，环境效益好，资源利用率高的农村生 活污水自循环人工湿地处理系统。
2.技术方案
本发明采用传统的人工湿地工艺进行生活污水的处理，将沉淀单元的富含氮磷等营养元 素的污泥用作湿地系统植物的生长肥料，解决了农村污泥的难处置的问题，此外将收割后的 湿地植物进行厌氧发酵，形成富含小分子有机酸类的液态营养源，能够快速的与生活污水混 合均匀，并作为反硝化过程中所需的碳源，快速的提供给微生物，此外还能够灵活的调节水 质中碳氮比，使得碳源能够充分利用，提高脱氮除磷的效率。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，包括发酵池、沉淀池、过滤池、湿地和曝 气装置;其中：发酵池为顶端密闭式，并通过第一出水管与生活污水进水管连通;沉淀池通 过生活污水进水管引入生活污水;过滤池通过溢流管与沉淀池连通;湿地通过第二出水管与 过滤池的底部连通;曝气装置通过曝气管道与湿地的底部连通;在过滤池中间层设置有过滤 层，过滤层的底表面与过滤池的底面形成过滤水层;第二污泥管穿过滤层，上端头在过滤层 表面、下端穿过过滤池底部与穿过沉淀池底部的第一污泥管并连后与湿地连通;湿地的中间 层设置有湿地填料层，底部一侧臂设置有排水管，在湿地填料层上表面栽有湿地植物，下表 面与湿地的底面形成曝气层。
进一步的方案：沉淀池为斜管沉淀池，中间层设置有斜管填料层，斜管填料层的底表面 与斜管沉淀池的底面形成污泥层;过滤池为砂滤池，过滤层为石英砂层。
进一步的方案：曝气管道的出气端与N个曝气口连通，曝气口均匀分布在湿地的底部表 面并与曝气层连通。
进一步的方案：第一出水管在发酵池内的部分设置有过滤网，并与生活污水进水管之间 设置有三通;溢流管上设置有阀门;曝气管道上设置有气阀;排水管上设置有水阀。
进一步的方案：第一污泥管与第二污泥管并连后与湿地连通处设置有污泥泵;第二出水 管湿地连通处设置有水泵。
进一步的方案：湿地填料层为高效聚磷填料层，湿地植物为芦苇。
进一步的方案：高效聚磷填料层厚度为20～30cm。
一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统的使用方法，其过程如下：
A、湿地的湿地植物生长成熟后进行收割并资源化利用，废弃的湿地植物送入发酵池加 入水进行厌氧发酵，经过30天的发酵，使其形成小分子有机酸类，通过第一出水管和生活污 水在生活污水进水管内合流后进入沉淀池，有机酸类和生活污水的水量比例为1:150～300;
B、生活污水经过沉淀池的沉淀后，上清液通过溢流管进入过滤池，沉淀物在沉淀池的 底部形成污泥层;
C、进入过滤池的水再经过过滤层的过滤进入过滤水层，过滤层的表面形成污泥层;
D、过滤水层的水经过第二出水管进入湿地，有机酸类为湿地的反硝化过程提供易降解 碳源，并在湿地内发生硝化反应，同时通过高效聚磷填料层除磷，处理工序为：第二出水管 进水→高效聚磷填料层除磷→曝气装置好氧曝气在曝气层内发生硝化反应脱氮→排水管排水 →闲置;
E、湿地植物生长成熟后进行收割并资源化利用，废弃的湿地植物送入发酵池进行厌氧发 酵，发酵后形成的小分子有机酸类用于作为整个系统的碳源再次回送至系统内;
F、通过以上步骤，完成整个农村生活污水自循环人工湿地处理系统的内部循环。
优选地，沉淀池和过滤池产生的污泥由污泥泵每隔7～15天泵入湿地用作湿地植物的肥 料。
优选地，步骤D中，曝气层曝气时间为4～8h。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，沉淀池和过滤池内产生的富 含氮磷元素的污泥收集用于湿地植物的营养肥料，解决了农村污泥处置的难题，实现了资源 的有效利用;发酵池发酵产生的有机酸类为人工湿地的反硝化过程提供易降解碳源，极大地 改善了系统的脱氮效果，此外湿地内设有大量聚磷填料，能够有效的去除水中的磷含量，同 时避免了废弃植物的焚烧，实现废弃物的资源化利用;
(2)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，斜管沉淀池的利用，提高了 沉淀池的处理效率;过滤池为砂滤池，过滤层为石英砂层，经济实惠，运行成本低;
(3)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，N个曝气口的均匀分布，提 高了曝气效果和均匀曝气;
(4)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，第一出水管过滤网的设置， 有效避免杂质堵塞第一出水管;三通、阀门等开关的设置，提高了整个系统的灵活性;
(5)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，污泥泵和水泵的设置提高了 整个系统的处理效率;
(6)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，高效聚磷填料层能很好的去 除水中磷的含量;湿地植物为芦苇，能够速长，快速消耗水中氮磷量，且价格低廉，降低了 整个系统的运营成本;
(7)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统，高效聚磷填料层厚度为 20～30cm，是发明人经过长期试验总结得出的厚度范围，即达到有效处理磷残留，又不会过 多的提高运营成本;
(8)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统的使用方法，整个运营过程形 成一个有效的闭环式运营，不会产生新的污染且循环使用，运营成本低，处理效率高;
(9)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统的使用方法，污泥由污泥泵每 隔7～15天泵入湿地，符合湿地植物的生长周期，避免时间过短湿地植物处理不及时，过长影 响湿地植物的处理效率;
(10)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统的使用方法，曝气时间为 4～8h，实际根据水质情况进行调节，提高系统的通用性。
(11)本发明的一种农村生活污水自循环人工湿地处理系统及使用方法，碳源来自于系 统反应过程中，变废为宝，实现废物资源化利用。
