申请日2015.06.17
公开(公告)日2015.10.07
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及污水处理工艺，特别涉及一种一体化污水生态处理塔。包括污水依次进入的调节池，调节池为塔体状，水解酸化池、缺氧池、好氧池、沉淀池位于调节池顶部，调节池的塔体上设置多干层潜流湿地水处理系统，该潜流湿地水处理系统包括布水区、若干潜流湿地水处理单元、集水渠，该潜流湿地水处理单元包括微生物固定化填料、一级潜流湿地、溢流墙、二级潜流湿地。本发明一体化污水生态处理塔，将污水预处理系统与潜流湿地处理系统有效的结合在一起，利用多层潜流湿地水处理系统、溢流墙、上布水管与空气自然接触，充氧、曝气，从而大大提升污水处理效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种一体化污水生态处理塔，包括污水依次进入的调节池(1)、水解酸化池(2)、缺氧池(3)、好氧池(4)、沉淀池(5)，其特征在于：调节池(1)为塔体状，水解酸化池(2)、缺氧池(3)、好氧池(4)、沉淀池(5)位于调节池(1)顶部，调节池(1)的塔体上设置多干层潜流湿地水处理系统，该潜流湿地水处理系统包括布水区、若干潜流湿地水处理单元、集水渠(6)，该潜流湿地水处理单元包括微生物固定化填料(7)、一级潜流湿地(8)、溢流墙(9)、二级潜流湿地(10)，布水区内设置上、下布水管(11,12)、微生物固定化填料(7)，上、下布水管(11,12)均与该潜流湿地水处理系统的进水管相连，下布水管(12)出口处位于微生物固定化填料(7)内，上布水管(11)出口处位于微生物固定化填料(7)的上方，溢流墙(9)的左右两侧分别设有微生物固定化填料(7)。
2.根据权利要求1所述的一体化污水生态处理塔，其特征在于：每个若干潜流湿地水处理单元并联运行。
3.根据权利要求1或2或3所述的一体化污水生态处理塔，其特征在于：该潜流湿地水处理系统还包括用于排污的导排管。
4.根据权利要求4所述的一体化污水生态处理塔，其特征在于：与布水管(11,12)相连的进水管连接配水渠(13)，集水渠(6)内设置集水管。
5.根据权利要求1或2或3或5所述的一体化污水生态处理塔，其特征在于：微生物固定化填料(7)的宽度为2-4m，潜流湿地水处理系统高度为1m，潜流湿地水处理系统与潜流湿地水处理系统之间的距离为1.0-1.5m。
6.根据权利要求6所述的一体化污水生态处理塔，其特征在于：调节池(1)上装用于去除污水中较大的悬浮物的格栅，污水经调节池(1)由泵(14)打至水解酸化池(2)。
7.一种一体化污水生态处理塔系统，其特征在于：包括若干权利要求1所述的一体化污水生态处理塔。
8.一种根据权利要求1或7所述的一体化污水生态处理塔的污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：污水进入调节池(1)，经格栅去除污水中较大的悬浮物，然后由泵(14)打至水解酸化池(2)，然后依次经缺氧池(3)、好氧池(4)、沉淀池(5)处理后，进入调节池(1)的塔体上的多干层潜流湿地水处理系统进行深度处理。
说明书
一种一体化污水生态处理塔
(一) 技术领域
本发明涉及污水处理工艺，特别涉及一种一体化污水生态处理塔。
(二) 背景技术
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者砂滤器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。
但现有污水处理工艺严重依靠现代自动化控制技术。自动化程度要求较高，操作、管理、维护，对操作管理人员素质要求较高。如采用人工操作，会出现因进出水工序操作繁锁，曝气板容易堵塞。多数污水处理工艺方法对废水处理都不十分有效，有的处理不彻底，有的会导致污染转移或产生二次污染，其运行成本极其高昂，一般企业很难接受。
潜流湿地是较多采用的人工湿地类型。潜流湿地是以亲水植物为表面绿化物，以砂石土壤为填料，让水自然渗透过滤的人造景观。它以无表面水、占地面积小，使用率高维护方便为特点深受人们的喜爱。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。
潜流湿地具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。可以分为以下几种类型：
(1)自由水面人工湿地处理系统;
(2)人工潜流湿地处理系统;
(3)垂直水流型人工湿地处理系统。
优缺点
潜流湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，具有如下优点:
①建造和运行费用便宜
②易于维护,技术含量低
③可进行有效可靠的废水处理
④可缓冲对水力和污染负荷的冲击
⑤可提供和间接提供效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。
但也有不足
①占地面积大。
②冬季冰冻期布水管易冻，严重影响整个系统的运行。
③常规污水处理系统不能达到地表水质标准要求，需要另行选址进行建设人工湿地进行深度处理。常规潜流人工湿地直接接纳生活或工业水源，容易堵塞，处理效果不佳，不能满足工艺要求。
潜流湿地作为一种处理污水的新技术有待于进一步改良，上述问题急需要改进，使其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。
将污水处理工艺与潜流湿地处理工艺有效的结合在一起，扬长避短，发挥各自的优点，有利于污水处理技术的发展，也是我们迫切需要研究的课题。
(三) 发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种一体化污水生态处理塔，该一体化污水生态处理塔占地面积小、运行成本低、污水处理效果好、冬季冰冻期仍能正常使用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种一体化污水生态处理塔，包括污水依次进入的调节池、水解酸化池、缺氧池、好氧池、沉淀池，其特殊之处在于：调节池为塔体状，水解酸化池、缺氧池、好氧池、沉淀池位于调节池顶部，调节池的塔体上设置多干层潜流湿地水处理系统，该潜流湿地水处理系统包括布水区、若干潜流湿地水处理单元、集水渠，该潜流湿地水处理单元包括微生物固定化填料、一级潜流湿地、溢流墙、二级潜流湿地，布水区内设置上、下布水管、微生物固定化填料，上、下布水管均与该潜流湿地水处理系统的进水管相连，下布水管出口处位于微生物固定化填料内，上布水管出口处位于微生物固定化填料的上方，溢流墙的左右两侧分别设有微生物固定化填料。
每个若干潜流湿地水处理单元并联运行，单个处理单元倒膜、检修等不影响其他单元运行。
与布水管相连的进水管连接配水渠，集水渠内设置集水管。
微生物固定化填料的宽度为2-4m，潜流湿地水处理系统高度为1m，潜流湿地水处理系统与潜流湿地水处理系统之间的距离为1.0-1.5m。其中微生物固定化填料一般为火山岩、陶粒等，微生物为可选择性的土著菌，处理不同的污水，所选择的土著菌不同，比如潜流湿地用于处理城市污水处理厂尾水，该微生物为该厂污泥内筛选、提取;潜流湿地用于河道内河水，该微生物在就近河道环境内筛选、提取。所述微生物在污水处理中会进行自然选择繁殖，不同的菌分布到适合自己生存的区域，大大提升了污水处理效果。
土著菌的筛选、提取步骤：
(1)土著菌的采集 ：从待处理的污水或污泥中取样，置于无菌器皿中 ;
(2)土著菌的培养 ：待处理的污水或污泥与微生物培养基的重量比为 9:3 ～ 9:1，在24-26℃，pH 为 6.5 ～ 7.5 下培养 5 ～ 10 天，
土著菌的培养步骤：采用葡萄糖、硫酸镁、磷酸二氢钾、碳酸钙和蒸馏水组成的培养基，先将培养基的 pH 调至 6.5 ～ 7.5，再在 121℃高温灭菌 20 分钟，待冷却后，加入占总重量 4% 待分离的污水或污泥，在温度24-26℃，放置于通风黑暗处培养 3 ～ 4 天，然后再转接培养 3 次，获得菌液。按照重量百分比，培养基的具体组成为 ：葡萄糖0.7%、硫酸镁 0.01%、磷酸二氢钾 0.01%、碳酸钙0.3%、余量为蒸馏水。
土著菌的培养步骤还可以为 ：采用由牛肉膏、蛋白胨、氯化钠和蒸馏水组成的培养基，先将培养基的 pH 调至 6.5 ～ 7.5，再在 121℃高温灭菌 20 分钟，待冷却后，加入占总重量 7% 待分离的污水或污泥，在温度24-26℃，放置于通风黑暗处培养 3 ～ 4 天，然后再转接培养 3 次，获得菌液。按照重量百分比，培养基的具体组成为 ：牛肉膏 0.3%、蛋白胨 0.45%、氯化钠 0.45%、余量为蒸馏水。此方法在污水或污泥中富集需氧菌时适用。
土著菌的培养步骤还可以为 ：采用由磷粉、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、蛋白胨、氯化钠、有机磷和蒸馏水组成的培养基，先将培养基的 pH 调至 6.5 ～ 7.5，再在121℃高温灭菌20分钟，待冷却后，加入占总重量4%待分离的污水或底泥，在温度24-26℃，放置于通风黑暗处培养 3 ～ 4 天，然后再转接培养 2 次，获得菌液。按照重量百分比，培养基的具体组成为 ：磷粉 0.03%、磷酸二氢钾0.01 %、磷酸氢二钾 0.01 %、蛋白胨 0.4%、氯化钠 0.4%、有机磷0.1%、余量为蒸馏水。
土著菌的培养步骤还可以为 ：所述的微生物培养基包括氮源、碳源、无机离子、有机物、生长促进因子和蒸馏水。微生物培养基中，氮源含量为8wt%，碳源为 10-11wt%，无机离子0.07wt%，有机物5wt%，生长促进因子为 0.01 ～ 0.5wt%、余量为蒸馏水。
土著菌的培养步骤还可以为 ：所述的培养基由磷酸氢钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、蛋白胨、酵母膏、碳酸钙、硫化钠、硫酸铵和蒸馏水组成。按照重量比，培养基的组成为 ：磷酸氢钙0.01 ～ 0.02%、磷酸二氢钾 0.03%、磷酸氢二钾0.02%、蛋白胨 0.1 %、酵母膏 0.3%、碳酸钙 0.01 %、硫化钠0.008%、硫酸铵 0.007%、余量为蒸馏水，充分混合溶解，121℃高温灭菌 20 分钟，制得培养基 ;
(3)土著菌的富集培养 ：按 10% 的接种量在培养基中加入 步骤(2)所得的土著菌，在 pH 值为 6.5 ～ 7.5，温度为24-26℃的条件下培养 5 ～ 10 天，获得土著菌 。
调节池上装用于去除污水中较大的悬浮物的格栅，污水经调节池由泵打至水解酸化池。
一种一体化污水生态处理塔系统，包括若干所述的一体化污水生态处理塔。这些一体化污水生态处理塔，可以并联或串联。
一种所述的一体化污水生态处理塔的污水处理方法，包括以下步骤：污水进入调节池，经格栅去除污水中较大的悬浮物，然后由泵打至水解酸化池，然后依次经缺氧池、好氧池、沉淀池处理后，进入调节池的塔体上的多干层潜流湿地水处理系统进行深度处理。
污水在进入潜流池底处理系统进行处理之前，需要先经预处理，预处理系统中包括格栅、泵、调节池、水解酸化池、缺氧池、好氧池、沉淀池，格栅安在调节池上，用于去除污水中较大的悬浮物，污水经调节池由泵打至水解酸化池，然后依次经缺氧池、好氧池、沉淀池处理。溢流墙左侧微生物固定化填料区溶氧较少，污水经溢流墙进行曝气，进行溢流强化，对微生物污水处理效果及潜流湿地植物的生长均有极大的影响。
本发明的有益效果：本发明一体化污水生态处理塔，将污水预处理系统与潜流湿地处理系统有效的结合在一起，通过预处理系统对污水进行预处理，利用多层潜流湿地水处理系统、溢流墙、上布水管与空气自然接触，充氧、曝气，利于各层湿地植物进行光合作用和通风供氧，微生物的存活、繁殖及生存区域的自然选择，从而大大提升污水处理效果。整个污水处理过程中，不需要加药，不需要掺泥，总花费，一次性提升4分钱，一次曝气8分钱，共计0.12元。由于下布水管位于微生物固定化填料内，所以在冰冻期可以关闭上布水管，打开下布水管，不会出现管道冻坏的现象，从而保证了整个系统的正常运行。多层潜流湿地水处理系统的空间布置，大大缩短了占地面积，建设成本低、易于管理、景观效果好;潜流湿地水处理系统立面布置，保证各层潜流湿地水处理系统之间增加空隙，保证层间采光和通风，防止运行过程的采光不足和通风不畅，值得推广。
