申请日2017.12.22
公开(公告)日2018.04.20
IPC分类号C02F9/14; C02F103/20
摘要
本发明公开了一种养殖废水生态治理系统，它包括依次连通的生物净化组合池、复合净化生态湿地、增氧配水池和增强型净化湿地。本发明通过湿地系统对养殖废水进行生态降解，废水净化效果好，机械设备少，运行能耗低，不需要专人看管，并且该生态污水处理工艺中湿地植物吸收废水中污染物质生长，后期湿地植物可通过干化碾碎后能作为养殖饲料，既解决了废水工艺后续物质处理又实现了废水污染物的资源化利用，同时降低了集约化养殖饲料投入。
权利要求书
1.一种养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述养殖废水生态治理系统包括依次连通的生物净化组合池(1)、复合净化生态湿地(2)、增氧配水池(3)和增强型净化湿地(4);所述生物净化组合池(1)由依次连通的格栅井(11)、三级厌氧发酵池(12)和两级沉淀池(13)组成，所述格栅井(11)出水口与三级厌氧发酵池(12)进水口连通，所述三级厌氧发酵池(12)中第三级厌氧发酵池的出水口与两级沉淀池(13)进水口连通;所述两级沉淀池(13)的第二级沉淀池出口与复合净化生态湿地(2)进水口连通;所述复合净化生态湿地(2)由六级依次连通的小复合净化生态湿地(21)和一个跌水坝(22)组成，所述跌水坝(22)设置于第三级小复合净化生态湿地与第四级小复合净化生态湿地之间;所述复合净化生态湿地(2)中第六级小复合净化生态湿地的出水口与增氧配水池(3)进水口连通;所述增氧配水池(3)下部设有污水提升泵(31)，所述增氧配水池(3)出水管线上设有射流增氧器(32)，所述增氧配水池(3)的出水口与增强型净化湿地(4)连通;所述增强型净化湿地由集水管线(41)、新风管线(42)、布水管线(43)、顶部通气管线(44)、强化生态湿地填料(45)、植物(46)、HDPE防渗膜(47)和湿地水位控制器(48)组成;所述集水管线(41)铺设于增强型净化湿地底部，所述集水管线(41)的上部开孔;所述新风管线(42)铺设于增强型净化湿地中部，所述新风管线(42)一端进气口的位置高于另一端进气口的位置，所述新风管线(42)上开有气孔;所述布水管线(43)铺设于增强型净化湿地上部;所述顶部通气管线(44)包括直立管(441)，所述直立管(441)底部与集水管线(42)连通，所述直立管(441)顶部与大气连通;强化生态湿地填料(45)填充于增强型净化湿地中;所述植物(46)种植于强化生态湿地填料(45)上;所述HDPE防渗膜(47)设于增强型净化湿地与土壤的接触面之间;所述湿地水位控制器(48)与集水管线(41)连接;所述生物净化组合池(1)进水口与沼气池连通。
2.如权利要求1所述的养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述格栅井(12)出水口处设有格栅(14)，所述格栅(14)孔眼直径为2±0.5mm。
3.如权利要求1所述的养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述三级厌氧发酵池(12)的每级厌氧发酵池中均设有生物基质(15)、基质格栅(16)、生物填料(17)和出口格栅(18);所述三级厌氧发酵池(12)中第一级厌氧发酵池、第二级厌氧发酵池和第三级厌氧发酵池中生物基质(15)的含量依次递减。
4.如权利要求1所述的养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述基质格栅(16)和出口格栅(18)的孔眼直径为2±0.5mm。
5.如权利要求1所述的养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述生物基质(15)的比表面积为2-3m2/m2，所述生物填料(17)的比表面积为200-300m2/m2;所述生物填料(17)呈带状;所述三级厌氧发酵池(12)中的每级厌氧发酵池中均设有上填料支架和下填料支架，所述上填料支架和下填料支架间距为200-300mm。
6.如权利要求1所述的养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述三级厌氧发酵池(12)中第一级厌氧发酵池、第二级厌氧发酵池和第三级厌氧发酵池的进水口呈上下交替排布。
7.如权利要求1所述的养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述复合净化生态湿地(2)中的每级小复合净化生态湿地(21)中均设有砾石填料(23)和绿狐尾藻(24);第一级小复合净化生态湿地、第二级小复合净化生态湿地、第三级小复合净化生态湿地、第四级小复合净化生态湿地和第五级小复合净化生态湿地中设有整体呈闭合状态的植物隔离管区域(25)，所述植物隔离管区域(25)中种植浮萍(26);所述第三级小复合净化生态湿地与第四级小复合净化生态湿地之间通过设置于跌水坝(22)中的跌水管连通，所述第一级小复合净化生态湿地与第二级小复合净化生态湿地之间、第二级小复合净化生态湿地与第三级小复合净化生态湿地之间、第四级小复合净化生态湿地与第五级小复合净化生态湿地之间、第五级小复合净化生态湿地与第六级小复合净化生态湿地之间均设有挡水墙(27)，所述挡水墙(27)上设有过水孔。
8.如权利要求1所述的养殖废水生态治理系统，其特征在于，所述新风管线(42)呈网格状铺设，当第一列新风管线(42)的一端为高位置进气口时，第一列新风管线(42)相邻的另一列新风管线(42)与第一列新风管线(42)高位置进气口的同一端为低位置进气口。
9.如权利要求1所述的增强型净化湿地，其特征在于，所述强化生态湿地填料(45)为复合填料，复合填料由下到上依次为粒径为10-25mm的砾石层、粒径为5-10mm的砾石层、粒径为0.5-8mm的粗砂层、粒径为10-20mm的砾石层;所述复合填料总厚度为0.8-1.2m，所述粒径为10-25mm的砾石层、粒径为5-10mm的砾石层、粒径为0.5-8mm的粗砂层和粒径为10-20mm的砾石层的厚度均为0.1-0.4m。
10.如权利要求1所述的增强型净化湿地，其特征在于，所述湿地水位控制器(48)通过转动连接口(49)与集水管线(41)连接，湿地水位控制器(48)可旋转，旋转角度与水平面呈0°-180°。
说明书
一种养殖废水生态治理系统
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种养殖废水生态治理系统。
背景技术
畜牧业发展，集约化养殖成为主流，集约化养殖能提高生产效率，提高综合效益，但养殖废水的排放处理问题日益突出。传统散户养殖，产生的少量养殖废水能通过自然环境消解，集约化养殖废水水量较大，超过自然环境自净负荷，如未经处理或处理不到位会对环境有较大影响。
现有的集约化养殖废水处理一般采用以生物处理为主工艺，如上流式厌氧污泥床反应器+厌氧-好氧工艺(UASB+AO)、序批式活性污泥法(SBR)、膜生物反应器(MBR)等，这些工艺对养殖废水净化处理都有较好效果，但这些工艺含大量机械设备，需专人看管，运行维护成本较高，且这些工艺在处理后会产生大量污泥，容易对环境造成二次污染。同时，养殖废水中含有可生化能性良好的有机物质，如何对这些物质进行减量化、资源化利用也是养殖废水处理需要解决的一个问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种养殖废水生态治理系统。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述养殖废水生态治理系统包括依次连通的生物净化组合池(1)、复合净化生态湿地(2)、增氧配水池(3)和增强型净化湿地(4);所述生物净化组合池(1)由依次连通的格栅井(11)、三级厌氧发酵池(12)和两级沉淀池(13)组成，所述格栅井(11)出水口与三级厌氧发酵池(12)进水口连通，所述三级厌氧发酵池(12)中第三级厌氧发酵池的出水口与两级沉淀池(13)进水口连通;所述两级沉淀池(13)的第二级沉淀池出口与复合净化生态湿地(2)进水口连通;所述复合净化生态湿地(2)由六级依次连通的小复合净化生态湿地(21)和一个跌水坝(22)组成，所述跌水坝(22)设置于第三级小复合净化生态湿地与第四级小复合净化生态湿地之间;所述复合净化生态湿地(2)中第六级小复合净化生态湿地的出水口与增氧配水池(3)进水口连通;所述增氧配水池(3)下部设有污水提升泵(31)，所述增氧配水池(3)出水管线上设有射流增氧器(32)，所述增氧配水池(3)的出水口与增强型净化湿地(4)连通;所述增强型净化湿地由集水管线(41)、新风管线(42)、布水管线(43)、顶部通气管线(44)、强化生态湿地填料(45)、植物(46)、HDPE防渗膜(47)和湿地水位控制器(48)组成;所述集水管线(41)铺设于增强型净化湿地底部，所述集水管线(41)的上部开孔;所述新风管线(42)铺设于增强型净化湿地中部，所述新风管线(42)一端进气口的位置高于另一端进气口的位置，所述新风管线(42)上开有气孔;所述布水管线(43)铺设于增强型净化湿地上部;所述顶部通气管线(44)包括直立管(441)，所述直立管(441)底部与集水管线(42)连通，所述直立管(441)顶部与大气连通;强化生态湿地填料(45)填充于增强型净化湿地中;所述植物(46)种植于强化生态湿地填料(45)上;所述HDPE防渗膜(47)设于增强型净化湿地与土壤的接触面之间;所述湿地水位控制器(48)与集水管线(41)连接;所述生物净化组合池(1)进水口与沼气池连通。
优选地，所述格栅井(12)出水口处设有格栅(14)，所述格栅(14)孔眼直径为2±0.5mm。
优选地，所述三级厌氧发酵池(12)的每级厌氧发酵池中均设有生物基质(15)、基质格栅(16)、生物填料(17)和出口格栅(18);所述三级厌氧发酵池(12)中第一级厌氧发酵池、第二级厌氧发酵池和第三级厌氧发酵池中生物基质(15)的含量依次递减。
优选地，所述基质格栅(16)和出口格栅(18)的孔眼直径为2±0.5mm。
优选地，所述生物基质(15)的比表面积为2-3m2/m2，所述生物填料(17)的比表面积为200-300m2/m2;所述生物填料(17)呈带状;所述三级厌氧发酵池(12)中的每级厌氧发酵池中均设有上填料支架和下填料支架，所述上填料支架和下填料支架间距为200-300mm;所述三级厌氧发酵池(12)中第一级厌氧发酵池、第二级厌氧发酵池和第三级厌氧发酵池的进水口呈上下交替排布。
优选地，所述复合净化生态湿地(2)中的每级小复合净化生态湿地(21)中均设有砾石填料(23)和绿狐尾藻(24);第一级小复合净化生态湿地、第二级小复合净化生态湿地、第三级小复合净化生态湿地、第四级小复合净化生态湿地和第五级小复合净化生态湿地中设有整体呈闭合状态的植物隔离管区域(25)，所述植物隔离管区域(25)中种植浮萍(26);所述第三级小复合净化生态湿地与第四级小复合净化生态湿地之间通过设置于跌水坝(22)中的跌水管连通，所述第一级小复合净化生态湿地与第二级小复合净化生态湿地之间、第二级小复合净化生态湿地与第三级小复合净化生态湿地之间、第四级小复合净化生态湿地与第五级小复合净化生态湿地之间、第五级小复合净化生态湿地与第六级小复合净化生态湿地之间均设有挡水墙(27)，所述挡水墙(27)上设有过水孔。
优选地，所述新风管线(42)呈网格状铺设，当第一列新风管线(42)的一端为高位置进气口时，第一列新风管线(42)相邻的另一列新风管线(42)与第一列新风管线(42)高位置进气口的同一端为低位置进气口。
优选地，所述直立管(441)顶部设有帽端(442)，帽端(442)底部与三根均匀排布的支杆连接，支杆底部与橡胶密封圈连接，橡胶密封圈插入到直立管(441)上。
优选地，所述强化生态湿地填料(45)为复合填料，复合填料由下到上依次为粒径为10-25mm的砾石层、粒径为5-10mm的砾石层、粒径为0.5-8mm的粗砂层、粒径为10-20mm的砾石层;所述复合填料总厚度为0.8-1.2m，所述粒径为10-25mm的砾石层、粒径为5-10mm的砾石层、粒径为0.5-8mm的粗砂层和粒径为10-20mm的砾石层的厚度均为0.1-0.4m。
优选地，所述湿地水位控制器(48)通过转动连接口(49)与集水管线(41)连接，湿地水位控制器(48)可旋转，旋转角度与水平面呈0°-180°。
下面对本发明作进一步说明：
本发明中：
生物净化组合池：
生态净化组合池去除废水中悬浮物质，同时通过厌氧反应大幅度降低废水中有机污染物含量。生态净化组合池由格栅井、三级厌氧发酵池、两级沉淀池组成。
格栅井设置有一个进水口与沼气池出水相连，格栅井出水口设置有一块格栅，格栅既防止格栅井进水中大块物质进入厌氧发酵池，又防止厌氧发酵池中生物基质进入格栅井，格栅面积大于出水口面积，格栅材质SUS304，格栅孔眼直径为2mm。
三级厌氧发酵池通过多级厌氧反应大幅度降低废水中有机污染物的含量。三级厌氧发酵池设置有一个进水口与格栅井相连，一个出水口与沉淀池相连。每级厌氧发酵池中均设置有生物基质、格栅、生物填料。生物基质为厌氧发酵提供充足的碳源，同时生物基质能为微生物生长提供载体，提高厌氧反应效率，生物基质用经亲水处理过的稻草秸秆。格栅分为基质格栅和出口格栅两种，每级厌氧发酵池均设置有基质格栅和出口格栅。基质格栅将生物基质与生物填料分隔开，同时防止生物基质厌氧发酵产生的残渣附着到生物填料上，基质格栅材质SUS304，格栅孔眼直径为2mm。出口格栅安装在出每级厌氧发酵池出水处，防止下一级厌氧发酵池生物基质返混进入前一级厌氧发酵池，格栅大小大于出水口，出口格栅材质SUS304，格栅孔眼直径为2mm。生物填料为微生物生长提供比表面积更大的载体，生物填料比表面积为200-300m2/m2，约为生物基质比表面积的100倍，生物填料呈带状，生物填料经过特殊的处理，使生物填料纤维表面形成凹凸不平的皱褶和微孔，增加了纤维表面的粗糙程度。生物填料两端分别固定在厌氧发酵池中设置的上、下填料支架上，两侧上、下支架左右间距为200-300mm，单条生物填料在上、下支架上间距为200-300mm。三级厌氧发酵池进水口采用上下交替排布，充分利用池体空间。三级厌氧发酵池中生物基质含量依次递减，防止过量生物基质补充碳源进入水体中。
两级沉淀池主要用于重力沉淀厌氧发酵池出水中悬浮物质含量，两级沉淀池的设置保证沉淀池出水要求。两级沉淀池进水口与第三级厌氧发酵池出水口连接，两级沉淀池出水口与复合生态净化湿地连接。
复合净化生态湿地：
复合净化生态湿地主要作用大幅度去除废水中总磷含量和深度降解部分有机污染物。复合净化生态湿地由六级小的复合净化生态湿地及一个跌水坝组成，跌水坝设置在复合净化生态湿地3#与复合净化生态湿地4#之间。复合净化生态湿地进水口与生物净化组合池出水相连，出水口与增氧配水池进水口相连。
每级复合净化生态湿地均设置砾石填料和植物一绿狐尾藻。砾石填料起固定绿狐尾藻根系和为复合净化湿地提供生物膜载体作用，砾石采用天然材料不会对水质净化造成二次污染。砾石平均直径约20mm，上下铺设高度300mm，砾石填料上面水净深500mm。绿狐尾藻通过吸收和同化作用，将废水中污染物变为植物的有机成分，然后通过植物的收割去除。前五级小复合生态湿地设置整体呈闭合的植物隔离管，当复合生态净化湿地处理出水超出设计标准时，可以在闭合的植物隔离管区域中种植二浮萍，浮萍生长周期短，生长速度快，能迅速去除水体中N、P污染物。植物隔离管水平方向和数值方向均采用DN50镀锌钢管，竖直方向上隔离管作为桩管起固定作用，水平方向上隔离管起隔离作用，防止浮萍生长到隔离区域外，不利于控制。复合生态净化湿地3#与复合生态净化湿地4#之间设置的跌水坝通过自然跌水达到增加水体氧气作用。复合生态净化湿地3#到复合生态净化湿地4#水体通过跌水坝中设置的跌水管连接，跌水管采用DN100UPVC管，跌水管向下倾斜，每隔4-6m设置一个跌水管。
复合净化生态湿地中植物绿狐尾藻和浮萍通过收割可将水体中污染物转移出来，同时这两种植物通过干化、碾碎后作为饲料，实现养殖污染物的资源化利用。
增氧配水池：
增氧配水池将复合生态湿地出水提升到增强型净化湿地表面同时增氧水体中氧气含量。增氧配水池配置设备有一台污水提升泵和一个射流增氧器。
复合生态净化湿地出口与增氧配水池进水口相连，增氧配水池出水和增强型净化湿地相连。污水提升泵位于增氧配水池下部，通过液位高低开关控制污水提升泵的启停。增氧配水池出水管线上设置有射流增氧器，射流增氧器采用文丘里管原理，射流增氧器中部口径缩小，形成负压，将空气通过射流增氧器空气管吸入射流增氧器并溶于前进水体中。
增强型净化湿地：
增强型净化湿地深度去除水体中COD及N、P污染物，提高出水水质。本专利增强型净化湿地不设挡墙，地面开挖、整平直接铺设湿地相关材料设备。
增强净化湿地由植物、顶部通气管线、布水管线、强化生态湿地填料、新风管线、集水管线、HDPE防渗膜、湿地水位控制器八部分组成。
湿地植物采用芦苇，芦苇净水效果好。芦苇中含有较多的营养成分，可制成各种牲畜都喜欢的青饲料。
顶部通气管线用于湿地底层介质与大气空气交换，一是可以防止强化生态湿地填料形成气堵，影响水体下渗，二是可以提高进入湿地氧气量，一定程度上提高湿地内部微生物净化作用。顶部通气管线顶部与大气相通，高出湿地填料上层20-30cm，顶部通气管线顶部帽端采用锥形顶，帽端底部与三根均分的支杆连接，支杆底部与一橡胶密封圈连接，橡胶密封圈插入到顶部通气管线的直立管上，直立管与湿地底部集水管线通过正三通连接。直立管采用DN100UPVC管材。
强化生态湿地填料采用复合填料，给湿地内部微生物提供生长载体及起固定植物作用，同时通过复合填料材料级配能增加湿地内部与大气之间的气体交换，从而提高湿地污水净化效率。复合填料分为四层，复合填料总厚度为0.8-1.2m，由上到下，第一层选用粒径为10-20mm砾石，第二层选用粒径为0.5-8mm特选粗砂，第三层选用粒径为5-10mm砾石，第四层选用粒径为10-25mm砾石，各层厚度在0.1-0.4m之间。四层填料均采用天然材料，铺设前均洗净。
新风管线利用左右两侧进气口高度差带动空气进入新风管线，新风管线水平设置的管线上开有气孔，增加湿地内部空气交换速率。新风管线水平设置的管线呈网格状，相交处用四通连接。新风管线高、低进气口分行交替排列，两行或两列间距为3-5m。高进气口与低进气口中心高度差为150-300mm，进气口口径为200mm，新风管线通气管线直径为DN100，材质UPVC。新风管线通气管上开孔大小1mm×5mm，水平间距100-200mm。
集水管线用来汇集湿地底部清水，集水管线直径为DN150，材质选用UPVC双壁波纹管，集水管线上部开孔，开孔大小1mm×4mm，水平间距100-200mm。
HDPE防渗膜用于防止污水渗透进入土壤。本工艺增强型净化湿地未设置挡墙，HDPE防渗膜需在湿地基坑内全覆盖焊接铺设。
湿地水位控制器用来控制湿地内部液位高低，起到控制湿地植物根系生长的作用。湿地水位控制器可旋转，旋转角度与水平面呈0°到180°之间，湿地水位控制器直径为DN150，材质UPVC。湿地水位控制器与集水管线通过转动连接口连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)采用生态的工艺对养殖废水进行处理，机械设备少，运行维护方便，维护成本低，废水处理后基本没有副产物产生，同时生态处理工艺中生长的植物如绿狐尾藻、浮萍、芦苇均可制成饲料供养殖使用，实现了废水处理的资源化利用。
(2)生态净化组合池提出生物基质、生物填料组合运用，既利用生物基质补充了碳源，又利用了生物填料易于微生物附着生长的特点，解决了微生物生长营养和生长载体问题，两者协同作用大大提高了生物净化组合池的厌氧处理效率。
(3)复合生态净化湿地创新提出在常规绿狐尾藻湿地中增加砾石填料，通过增加湿地中生物膜面积提高净化效果，同时增加了种植生长周期短植物-浮萍的出水超标应急措施，确保复合生态净化湿地出水水质。
(4)增氧配水池不仅能起到配水作用，通过配置射流增氧器在配水过程中还能起到提高废水中氧气浓度的作用。
(5)增强型净化湿地中创新的提出增加新风管线提高湿地内部空气交换速率，从而湿地内部微生物净化效率。
总之，本发明通过湿地系统对养殖废水进行生态降解，废水净化效果好，机械设备少，运行能耗低，不需要专人看管，并且该生态污水处理工艺中湿地植物吸收废水中污染物质生长，后期湿地植物可通过干化碾碎后能作为养殖饲料，既解决了废水工艺后续物质处理又实现了废水污染物的资源化利用，同时降低了集约化养殖饲料投入。
