申请日2015.09.30
公开(公告)日2016.01.13
IPC分类号C02F9/14; C02F3/32
摘要
本发明涉及一种生态绿地污水处理系统，其特征在于：包括依序连通的调节池，生态绿地池及立体缓释加药管，以及还提供了生态绿地污水处理系统的处理方法：包括了(1)污水经所述调节池的拦截处理，能够拦截悬浮物和细砂颗粒：(2)经步骤⑴拦截处理后的污水进入经所述布水系统而进入所述生态绿地池，污水自上而依次通过生态绿地池内设置的布水层、着根层、微生物生长层、吸附层、缓冲层和集水层进入集水装置：(3)集水(4)输出清水，与现有技术相比，本发明的优点在于微生物生长层中将生物膜法与人工湿地技术有机结合，增加生物填料，促进微生物以膜状固着在填料上富集生长，微生物处于固定化状态，微生物并具有好氧和厌氧交替环境，增加微生物作用效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种生态绿地污水处理系统，其特征在于：包括依序连通的调节池(1)，生态绿地池(2)及立体缓释加药管(3)，其中：
所述调节池(1)，包括有污水输入口(4)和污水输出口(41)，该调节池(1)至少被分隔成一个用于过滤悬浮物和细砂颗粒的腔室，并在调节池(1)的污水输出口(41)设置有向所述生态绿地池(2)布水的潜污泵(25);
所述生态绿地池(2)，用于去除污水中的有机物、氨氮和磷，包括有连接调节池(1) 的布水系统(8)、湿地植物(9)、湿地基质和集水装置，其中，所述湿地基质从下至上分别为集水层(11)，缓冲层(12)，吸附层(13)，微生物生长层(14)，着根层(15)，布水层(16)，该布水层(16)上均匀分布有所述布水系统(8)并栽种有所述湿地植物(9)，所述集水装置则设置在所述集水层(11)中;
所述立体缓释加药管(3)内含有缓释除磷剂和消毒剂的加药棒(21)，在污水经调节池 (1)、潜污泵(25)和布水系统(8)流入所述生态绿地池(2)中的状态下，能够通过生态绿地池 (2)的湿地植物(9)和湿地基质共同营造的微生态环境处理后，最后经所述集水装置流出进入立体缓释加药管(3)进行处理。
2.根据权利要求1所述的生态绿地污水处理系统，其特征在于：所述调节池(1)内依次设置有粗条格栅(5)、细条格栅(6)和隔断墙(7)，其中，所述隔断墙(7)的底部具有能防止悬浮物和细砂颗粒通过的通孔(26)，并位于调节池(1)的2/3处，以将调节池(1)分成体积比为2：1的第一腔室和第二腔室，所述粗条格栅(5)和细条格栅(6)均设置于第一腔室内，所述粗条格栅(5)的栅条间距为4～10mm并位于第一腔室的1/2处，所述细条格栅(6)的栅条间距为2～6mm并位于第一腔室的3/4处，而所述潜污泵(25)则设置于第二腔室内。
3.根据权利要求1所述的生态绿地污水处理系统，其特征在于：所述集水层(11)采用大颗鹅卵石和石子按照1:2、1:1或者2:1的比例均匀铺设在所述集水装置上，铺设高度为50～200mm，其中，鹅卵石和石子的粒径分别为5～25mm、10～30mm;
所述缓冲层(12)采用瓜子片和细鹅卵石按照1:1、1:2或者2:1的比例均匀铺设在集水层(11)之上铺设高度为50～150mm，其中，瓜子片和细鹅卵石的粒径分别是3～20mm、 3～25mm;
所述吸附层(13)采用能对总磷具有良好吸附作用的蛭石、能高效的吸附转化氨氮和总氮的沸石或者陶瓷滤料，蛭石与沸石、或蛭石与陶瓷滤料均按照1:1、1:2、2:1、3:1 的比例均匀铺设在缓冲层(12)上，铺设高度为200～300mm，其中，蛭石粒径为3～10mm，陶瓷滤料与沸石的粒径分别为1～5mm和1～5mm;
所述微生物生长层(14)采用30～60目工程沙子铺设而成，铺设高度为300～500mm，内部设置生物膜组件(17)，所述生物膜组件(17)由挂膜填料和填料支架构成，其中，所述填料支架采用钢筋制成的矩形框架，并在该框架内每0.2～0.8m2单位面积里铺设一条挂膜填料，而所述挂膜填料包括有立体弹性填料或者组合式填料，其中，所述立体弹性填料由断裂强力为≥71dan和拉伸强度≥15的丝条和中心绳共同构成，而组合式填料由规格均为φ150～200*100mm的纤维束、塑料片、套管、中心绳组成;
所述着根层(15)采用细鹅卵石粒径为3～25mm与40目工程沙子采用49:51的比例进行混合均匀铺设在微生物生长层(14)之上，铺设高度100～150mm;
所述布水层(16)，用于埋设布水管以保护布水管不被破坏，采用鹅卵石和瓜子片按照比例为1:2、1:1或者2:1的比例铺设，其中鹅卵石的粒径为3～20mm，瓜子片的粒径 3～25mm，铺设高度为100～150mm。
4.根据权利要求3所述的生态绿地污水处理系统，其特征在于：所述集水层(11)采用大颗鹅卵石和石子按照1:2的比例均匀铺设在所述集水装置上，铺设高度为50mm，其中，鹅卵石和石子的粒径分别为5mm、10mm;
所述缓冲层(12)采用瓜子片和细鹅卵石按照1:1的比例均匀铺设在集水层(11)之上铺设高度为100mm，其中，瓜子片和细鹅卵石的粒径分别是10mm、10mm;
所述吸附层(13)采用能对总磷具有良好吸附作用的蛭石、能高效的吸附转化氨氮和总氮的蛭石与沸石按照1:2的比例均匀铺设在缓冲层(12)上，铺设高度为200mm，其中，蛭石粒径为10mm，沸石的粒径为5mm;
所述微生物生长层(14)采用30目工程沙子铺设而成，铺设高度为200mm，内部设置生物膜组件(17)，所述生物膜组件(17)由挂膜填料和填料支架构成，其中，所述填料支架采用钢筋制成的矩形框架，并在该框架内每0.5m2单位面积里铺设一条挂膜填料，而所述挂膜填料包括有立体弹性填料或者组合式填料，其中，所述立体弹性填料由断裂强力为≥71dan和拉伸强度≥15的丝条和中心绳共同构成，而组合式填料由规格均为φ 150～200*100mm的纤维束、塑料片、套管、中心绳组成;
所述着根层(15)采用细鹅卵石粒径为5mm与40目工程沙子采用49:51的比例进行混合均匀铺设在微生物生长层(14)之上，铺设高度100mm;
所述布水层(16)，用于埋设布水管以保护布水管不被破坏，采用鹅卵石和瓜子片按照比例为1:2的比例铺设，其中鹅卵石的粒径为3mm，瓜子片的粒径为3mm，铺设高度为100mm。
5.根据权利要求1所述的生态绿地污水处理系统，其特征在于：所述布水系统(8) 主管采用PVC管，管径为25～80mm，按200～1000mm的距离均匀分布并浅埋在布水层 (16)中，每根主管相距200～800mm设置一个布水分布器(10)，所述布水分布器(10)采用旋转布水器，裸露在布水层(16)上30～50mm，均匀向四周洒水。
6.根据权利要求1所述的生态绿地污水处理系统，其特征在于：所述湿地植物(9) 可以是美人蕉、芦苇、菖蒲、旱伞草、鸢尾、灯芯草和茭白等一种和几种湿地植物(9) 栽种而成，栽种相隔距离为150～300mm。
7.根据权利要求1所述的生态绿地污水处理系统，其特征在于：所述立体缓释加药装置外设置有排水口(22)，其内设置的加药棒(21)中的缓释除磷剂和消毒剂按照1:9～9:1 比例混合，投加量为1～3ppm。
8.一种根据权利要求1～7任意一项权利要求所述的生态绿地污水处理系统的处理方法，其特征在于：步骤如下：
(1)污水经所述调节池(1)的拦截处理，能够拦截污水中大的悬浮物和细砂颗粒：
(2)经步骤⑴拦截处理后的污水进入经所述布水系统(8)而进入所述生态绿地池(2)，污水自上而依次通过生态绿地池(2)内设置的布水层(16)、着根层(15)、微生物生长层(14)、吸附层(13)、缓冲层(12)和集水层(11)进入集水装置：
(3)集水，生态绿地池(2)底层的清水经所述集水装置流入所述立体缓释加药管(3);
(4)输出清水，由所述立体缓释加药管(3)排出。
说明书
一种生态绿地污水处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理技术，尤其涉及一种利用生态绿地系统将污水进行高效脱氮、除磷的处理系统及方法。
背景技术
随着我国经济的迅速发展，人口增加，人民生活水平的逐步提高，工业化和城镇化步伐的加快，用水量急剧增加，污水排放量也相应增加，加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染。水环境污染问题的加剧也导致水体富营养化问题也日渐突出，因此对于排放污水中的氮、磷指标的要求也在不断提高。我国2002年发布的GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准要求TP小于0.5mg/l，氨氮小于5mg/l，总氮小于15mg/l。这就要求在污水处理技术中，需要特别注重氮、磷等营养物质的去除。一般现代污水处理工艺分为一级、二级和三级(深度处理)，一级处理一般为物理处理，一般包含的步骤有格栅、沉砂池，二级处理一般为生物处理，如活性污泥法、生物膜法，一级和二级处理水工艺技术和设备己经难以达到要求，特别是氮磷的排放标准，然而氮磷又是水体污染的主要污染物，要达到脱氮除磷的目的，往往在这些工艺的后面还是要加上一些污水三级(深度)处理措施。三级(深度)处理的主要方法有氨的吹脱、混凝沉淀法、选择性离子交换去氨、砂滤法、沉淀法脱磷活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等，但是上述这些方法多存在处理量小或者成本高、处理设备众多，维修保养复杂的缺点，有些还会造成二次污染。
人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种新型污水处理工艺，他利用自然系统中的物理、化学和生物三重协同作用来实现污水的净化。而传统的人工湿地基质主要由土壤、砂石等组成，在污水净化过程中，依靠基质巨大的比表面积，在其表面形成一层生物膜，生物膜的滤料缝隙中会吸附少量的微生物，从而微生物可通过自身作用去除污水中的有机物和氮磷，但滤料中的微生物含量较少因此微生物作用有限，过量的游离态微生物容易导致滤料堵塞，从而减弱了对污水中溶解性固体和不同性有机物的吸附、沉淀和去除的能力，因此，为了寻求设计一种生物膜含量高，基质不易堵塞，保温性能和透气性好的人工湿地基质，一申请号为201410375798.8(公布号为CN104118941A)的中国专利申请《一种高效脱氮除磷人工湿地装置》提供了一种将固定化微生物应用在人工湿地系统中，其包括人工湿地池、进水管路、曝气装置及出水单元，还包括固定化微生物板，所述的人工湿地池从上往下共5层，依次为：好氧固定化微生物层、砾石层、钢渣层、厌氧固定化微生物层和糠醛渣层;所述好氧固定化微生物层中设置有固定化微生物板，固定化污泥板上部设置有由进水管和布水支管组成的进水管路，进水管穿过池壁，进水管上安装有液体阀门和液体流量计，固定化微生物板下侧安装有由曝气总管和曝气支管组成的曝气装置，曝气总管穿过池壁，曝气总管上安装有气体阀门和气体流量计;所述的厌氧固定化微生物层安装有固定化微生物组件，固定化微生物组件内部安装有固定化微生物板;所述的出水单元由出水孔、集水槽和集水槽排水管组成，在出水孔处安装滤头，出水单元设置在人工湿地池上端与进水管所在池壁对立;所述的人工湿地池采用钢混结构建造，池体内部侧壁和底面设置防渗层;其将固定化微生物、微生物好氧厌氧处理与人工湿地有机结合，加强了人工湿地中微生物的作用，有效提高人工湿地污水处理效率，占地面积小，投资成本低。但该人工湿地在运行后期会由于因其布水不均，过通率下降，基质中微生物无法正常生长，特别地在湿地建造初期或者进水水质波动较大的情况下，湿地基质中微生物无法正常生长，当湿地基质对有机物、氮、磷吸附饱和后，湿地处理效果会明显下降。
为此，为了加强人工湿地的脱氮、除磷能力，需要对现有的人工湿地作进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能有效去除污水氮、磷的生态绿地污水处理系统。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种上述生态绿地污水处理方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该生态绿地污水处理系统，其特征在于：包括依序连通的调节池，生态绿地池及立体缓释加药管，其中：
所述调节池，包括有污水输入口和污水输出口，该调节池至少被分隔成一个用于过滤悬浮物和细砂颗粒的腔室，并在调节池的污水输出口设置有向所述生态绿地池布水的潜污泵;
所述生态绿地池，用于去除污水中的有机物、氨氮和磷，包括有连接调节池的布水系统、湿地植物、湿地基质和集水装置，其中，所述湿地基质从下至上分别为集水层，缓冲层，吸附层，微生物生长层，着根层，布水层，该布水层上均匀分布有所述布水系统并栽种有所述湿地植物，所述集水装置则设置在所述集水层中;
所述立体缓释加药管内含有缓释除磷剂和消毒剂的加药棒，在污水经调节池、潜污泵和布水系统流入所述生态绿地池中的状态下，能够通过生态绿地池的湿地植物和湿地基质共同营造的微生态环境处理后，最后经所述集水装置流出进入立体缓释加药管进行处理。
进一步地，所述调节池内依次设置有粗条格栅、细条格栅和隔断墙，其中，所述隔断墙的底部具有能防止悬浮物和细砂颗粒通过的通孔，并位于调节池的2/3处，以将调节池分成体积比为2：1的第一腔室和第二腔室，所述粗条格栅和细条格栅均设置于第一腔室内，所述粗条格栅的栅条间距为4～10mm并位于第一腔室的1/2处，所述细条格栅的栅条间距为2～6mm并位于第一腔室的3/4处，而所述潜污泵则设置于第二腔室内。调节池通过粗、细条格栅先滤去颗粒较大的悬浮物和细砂颗粒，同时未经两者过滤的悬浮物和细砂颗粒能被第三道防线的隔断墙阻挡，再利用潜污泵将初步过滤的污水泵入生态绿地池中。
进一步地，所述集水层采用大颗鹅卵石和石子按照1:2、1:1或者2:1的比例均匀铺设在所述集水装置上，铺设高度为50～200mm，其中，鹅卵石和石子的粒径分别为5～ 25mm、10～30mm;
所述缓冲层采用瓜子片和细鹅卵石按照1:1、1:2或者2:1的比例均匀铺设在集水层之上铺设高度为50～150mm，其中，瓜子片和细鹅卵石的粒径分别是3～20mm、3～ 25mm;
所述吸附层采用能对总磷具有良好吸附作用的蛭石、能高效的吸附转化氨氮和总氮的沸石或者陶瓷滤料，蛭石与沸石、或蛭石与陶瓷滤料均按照1:1、1:2、2:1、3:1的比例均匀铺设在缓冲层上，铺设高度为200～300mm，其中，蛭石粒径为3～10mm，陶瓷滤料与沸石的粒径分别为1～5mm和1～5mm;
所述微生物生长层采用30～60目工程沙子铺设而成，铺设高度为300～500mm，内部设置生物膜组件，所述生物膜组件由挂膜填料和填料支架构成，其中，所述填料支架采用钢筋制成的矩形框架，并在该框架内每0.2～0.8m2单位面积里铺设一条挂膜填料，而所述挂膜填料包括有立体弹性填料或者组合式填料，其中，所述立体弹性填料由断裂强力为≥71dan和拉伸强度≥15的丝条和中心绳共同构成，而组合式填料由规格均为φ 150～200*100mm的纤维束、塑料片、套管、中心绳组成;
所述着根层采用细鹅卵石粒径为3～25mm与40目工程沙子采用49:51的比例进行混合均匀铺设在微生物生长层之上，铺设高度100～150mm;
所述布水层，用于埋设布水管以保护布水管不被破坏，采用鹅卵石和瓜子片按照比例为1:2、1:1或者2:1的比例铺设，其中鹅卵石的粒径为3～20mm，瓜子片的粒径3～ 25mm，铺设高度为100～150mm。
申请人进行了大量的填料种类、粒径与级配的相关试验，以及几十项工程实践，发明出了该填料组合与级配方式，可最有效地提高污水处理效果、减小人工湿地占地面积、减少基质堵塞，及方便后续的维护与运行管理，在具体工程的设计和实施过程中，再根据设计进出水水质的不同要求，调整填料层的厚度比例。最佳具体实施例为：
所述集水层采用大颗鹅卵石和石子按照1:2的比例均匀铺设在所述集水装置上，铺设高度为50mm，其中，鹅卵石和石子的粒径分别为5mm、10mm;
所述缓冲层采用瓜子片和细鹅卵石按照1:1的比例均匀铺设在集水层之上铺设高度为100mm，其中，瓜子片和细鹅卵石的粒径分别是10mm、10mm;
所述吸附层采用能对总磷具有良好吸附作用的蛭石、能高效的吸附转化氨氮和总氮的蛭石与沸石按照1:2的比例均匀铺设在缓冲层上，铺设高度为200mm，其中，蛭石粒径为10mm，沸石的粒径为5mm;
所述微生物生长层采用30目工程沙子铺设而成，铺设高度为200mm，内部设置生物膜组件，所述生物膜组件由挂膜填料和填料支架构成，其中，所述填料支架采用钢筋制成的矩形框架，并在该框架内每0.5m2单位面积里铺设一条挂膜填料，而所述挂膜填料包括有立体弹性填料或者组合式填料，其中，所述立体弹性填料由断裂强力为≥71dan 和拉伸强度≥15的丝条和中心绳共同构成，而组合式填料由规格均为φ150～200*100mm 的纤维束、塑料片、套管、中心绳组成;
所述着根层采用细鹅卵石粒径为5mm与40目工程沙子采用49:51的比例进行混合均匀铺设在微生物生长层之上，铺设高度100mm;
所述布水层，用于埋设布水管以保护布水管不被破坏，采用鹅卵石和瓜子片按照比例为1:2的比例铺设，其中鹅卵石的粒径为3mm，瓜子片的粒径为3mm，铺设高度为 100mm。
进一步地，所述布水系统主管采用PVC管，管径为25～80mm，按200～1000mm的距离均匀分布并浅埋在布水层中，每根主管相距200～800mm设置一个布水分布器，所述布水分布器采用旋转布水器，裸露在布水层上30～50mm，均匀向四周洒水。采用该布水系统能将经初步处理的污水更加均匀地分散在生态绿地池的表面，而进行下一步的污水深入处理。
进一步地，所述湿地植物可以是美人蕉、芦苇、菖蒲、旱伞草、鸢尾、灯芯草和茭白等一种和几种湿地植物栽种而成，栽种相隔距离为150～300mm。特别的当芦苇和茭白交替栽种时，芦苇泵氧功能较强、茭白吸收转化氮、磷作用优异，可以有效的改善兼氧区的氧浓度，促进释磷菌的高效生长，且两种植物生长周期较短，可以及时移除氮、磷等营养元素，防止出现营养元素过剩的情况发生，同时茭白、芦苇作为经济作物，还有一定的经济利用价值，一定程度上可以补偿土地征用、电力耗费带来的经济损失，符合国家提出的可持续战略发展要求和农村循环经济发展目标。
进一步地，所述立体缓释加药装置外设置有排水口，其内设置的加药棒中的缓释除磷剂和消毒剂按照1:9～9:1比例混合，投加量为1～3ppm。
本发明还提供一种生态绿地污水处理系统的处理方法，其特征在于：步骤如下：
(1)污水经所述调节池的拦截处理，能够拦截污水中大的悬浮物和细砂颗粒：
(2)经步骤⑴拦截处理后的污水进入经所述布水系统而进入所述生态绿地池，污水自上而依次通过生态绿地池内设置的布水层、着根层、微生物生长层、吸附层、缓冲层和集水层进入集水装置：
(3)集水，生态绿地池底层的清水经所述集水装置流入所述立体缓释加药管;
(4)输出清水，由所述立体缓释加药管排出。
与现有技术相比，本发明的优点在于将污水处理分为初级的物理处理、二级的生物处理和三级消毒处理，初级处理中依次通过粗、细格栅和隔断墙处理，以滤去悬浮物和细砂颗粒，二级的生物膜处理主要是污水通过由从下至上分别为集水层，缓冲层，吸附层，微生物生长层，着根层，布水层处理后，要达到脱氮除磷的目的，关键还在于在微生物生长层中将生物膜法与人工湿地技术有机结合，增加生物填料，促进微生物以膜状固着在填料上富集生长，微生物处于固定化状态，微生物并具有好氧和厌氧交替环境，增加微生物作用效果，因此不易导致人工湿地堵塞，提高人工湿地整体的污水处理效果。形成多层次的生物群落，主要目标为催生反硝化菌群和释磷菌群，由于该区域处于植物的须根生长层，为天然的兼氧层，在此缺氧条件下反硝化菌群和释磷菌群相对生长活跃，有利于反硝化与释磷进行，达到同步高效除磷和脱氮的效果，同时还利用能够吸附氮、磷的材质构筑吸附层，用于有效控制出水总氮、总磷;最后，在生态绿地出水端设置应急投加缓释型除磷剂和消毒剂装置深度控制出水水质。
