申请日2012.09.21
公开(公告)日2013.01.16
IPC分类号C02F3/30; C02F3/00; C02F3/32
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，具体地说是一种无动力增氧生态滤池污水处理系统及方法，包括上层垂直流滤池和下层水平折流滤池，所述上层垂直流滤池内部设有无动力充氧系统，所述无动力充氧系统包括水平通风管、垂直通风管以及多孔集水支管，所述水平通风管水平设置在上层垂直流滤池下部，所述水平通风管一端与多孔集水支管连通，另一端伸出上层垂直流滤池，所述垂直通风管垂直设置在上层垂直流滤池内部，所述垂直通风管底端与多孔集水支管连通，所述垂直通风管顶端高出上层垂直流滤池顶部;本发明有益效果为：不仅治污效率高，总氮去除效果明显，占地面积小，环境效益好，而且由于实现了无动力充氧，从而运行成本更低，应用也更广泛。
权利要求书
1.一种无动力增氧生态滤池污水处理系统，包括上层垂直流滤池和下层水平折 流滤池，所述上层垂直流滤池与下层水平折流滤池之间隔有土工膜且通过穿 过土工膜的过水管连通，所述上层垂直流滤池包括进水口、多孔布水管以及 多孔集水支管，所述多孔集水支管设置在上层垂直流滤池底部，所述进水口 与多孔布水管连通，所述多孔集水支管与过水管连通，所述下层水平折流滤 池的顶部设有下层植物种植区，所述下层植物种植区处设有出水口，其特征 在于：所述上层垂直流滤池内部设有无动力充氧系统，所述无动力充氧系统 包括水平通风管、垂直通风管以及多孔集水支管，所述水平通风管水平设置 在上层垂直流滤池下部，所述水平通风管一端与多孔集水支管连通，所述水 平通风管另一端伸出上层垂直流滤池，所述垂直通风管垂直设置在上层垂直 流滤池内部，所述垂直通风管底端与多孔集水支管连通，所述垂直通风管顶 端高出上层垂直流滤池顶部。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述上层垂直流滤池底部水平设置 有集水干管，所述集水干管与多孔集水支管、过水管均连通。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述下层水平折流滤池内设有 至少两个折流板，所述折流板将下层水平折流滤池分隔成至少两个以上沿水 平方向的折流通道，所述折流板相邻之间的间距为1.5-5m。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述水平通风管相邻之间的中心距 为0.5-2.5m，所述水平通风管中心标高高出多孔集水支管中心0.3-0.4m。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述垂直通风管相邻之间的中心距 为1-2.5m，所述垂直通风管顶端高出上层垂直流滤池顶部0.3-0.6m。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述多孔集水支管相邻之间的中心 距为0.5-2.5m。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述上层垂直流滤池的顶部表面积 与下层植物种植区的表面积比为1-3：1。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述上层垂直流滤池内装填有级配 填料，所述上层垂直流滤池内的级配填料从下到上依次为卵石、碎石和石英 砂，所述卵石粒径为30-50mm，所述碎石粒径为20-30mm，所述石英砂粒径为 2-5mm。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述下层水平折流滤池内装填有级 配填料，所述下层水平折流滤池内的级配填料从下到上依次为火山岩和碎石， 所述火山岩粒径为30-60mm，所述碎石粒径为20-30mm。
10.一种无动力增氧生态滤池污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)污水依次经格栅过滤、隔油沉淀后，得到预处理后的污水;
2)预处理后的污水进入具有上、下层结构并均装有级配填料的无动力增氧 生态滤池，该无动力增氧生态滤池包括上层垂直流滤池和下层水平折流滤池;
3)在无动力增氧生态滤池中，将预处理后的污水均匀分布在上层垂直流滤 池的顶部，预处理后的污水在流向上层垂直流滤池底部的过程中，上层垂直流 滤池内部的无动力充氧系统实现对上层垂直流滤池的无动力充氧，从而预处理 后的污水与无动力充入上层垂直流滤池内部的空气接触，并进行生物降解;
4)生物降解后的污水在上层垂直流滤池底部汇集后流入下层水平折流滤 池，在下层水平折流滤池中沿水平流向依次在兼氧、厌氧和好氧环境下进行除 污处理，最终从出水口排放，完成污水处理。
说明书
一种无动力增氧生态滤池污水处理系统及方法
[技术领域]
本发明涉及污水处理技术领域，具体地说是一种无动力增氧生态滤池污水 处理系统及方法。
[背景技术]
农村生活污水不经有效处理就排放至环境，可造成农村地表水径流的严重 污染，还可污染饮用水源地水质，增加农村居民的供水风险和处理成本，并造 成农村生活用水困难。但与此同时，由于受自然条件和居住习惯的影响，农村 生活污水具有排放分散、不易收集的特点，因此因地制宜开发高效低耗的农村 生活污水处理技术就显得尤为重要。
人工湿地技术具有运行能耗低、维修省、污水处理工程与景观美化可相结 合的特点，目前被广泛应用于农村生活污水的处理。但是从工程实践上看，该 技术存在着对污水中氮、磷污染物去除效果较差，占地面积较大、易堵塞，寿 命较短等问题。
授权公告号为CN1173888C的发明专利公开了一种人工湿地污水处理装置， 是由自上而下重叠而成的阶梯状多级人工子湿地床构成，每一级子湿地床均有 一个或多个出水口将经处理过的污水流入下一级子湿地床。采用该装置进行污 水处理，具有占地面积小，应用范围广、净化效果好等优点，但是该人工湿地 污水处理装置内部为中空状态，各级子人工湿地的重叠面积不能被利用，同时 为提高污水的净化效果，势必需要增加子人工湿地的层数，相应的就需要扩大 占用空间和提高造价;另外该装置中污水始终在植物根系处即湿地浅层进行处 理，污水的反硝化过程被抑制，对污水中总氮的去除效果极其有限。
授权公告号为101885565B的发明专利公开了一种水力增氧人工湿地,是由 若干层水力增氧人工湿地单层模块呈阶梯状构建，每一级人工湿地由三部分组 成——进水装置、湿地主体和出水装置，相邻两层湿地通过进出水衔接装置联 系，从而保证被处理水体逐次流经第1、2…n级水力增氧人工湿地、经n级处 理后排水。本发明解决人工湿地基质溶氧水平低、基质淤堵、运行不稳定等问 题，提高床体微生物活性，形成一种高效、稳定、节能、可常年运行的新型污 水处理技术，适用于分散式生活污水处理、面源控制、污水厂尾水深度处理、 水体生态修复工程及生态护坡方向。但是不同高程处的各级湿地依然独立占据 较大的平面，占地面积较大，同时在系统运行中没有为污水的反硝化创造良好 的生境条件，污水的总氮去除效果较差。
授权公告号为201372233实用新型公开了一种无动力一体化人工湿地污水 处理系统，垂直流污水生态净化槽分为上下两个分区，经前处理的生活污水经 过水泵提升或依靠自然液位高差进入布水系统，预处理后的污水通过交叉布水 管网均匀分布于垂直潜流式生态净化槽硝化区域上，依次垂直渗入硝化区域和 反硝化区域的人工基质层，布水系统对生态净化槽实行间歇布水，并在上层硝 化区域底部和内部设有无动力布气系统，对硝化区域实现连续复氧，上层硝化 区域出水直接进入下层反硝化区域，下层反硝化区域内设有集水出水系统，集 水口设于反硝化区域下方，出水口设于反硝化区域上方，使出水在反硝化区域 内保持一定水位。本实用新型能够实现湿地无动力自然复氧，占地面积小，硝 化反硝化一体化高效脱氮。但是该实用新型专利的无动力自然复氧系统在结构 设计上没有形成对流，复氧是靠空气的扩散作用完成的，湿地系统的充氧效果 较差，不能满足废水充分硝化的供氧需求，同时出水口设置于反硝化区内，出 水属于厌氧状态，有一定的异味，影响出水水质。
申请号为201210063117.5的发明公开一种叠层人工湿地污水处理系统，属 于污水处理技术领域，包括分别装有填料的上层垂直流人工湿地和下层水平流 人工湿地，其中两者之间隔有土工膜且通过穿过该土工膜的过水管连通，上层 垂直流人工湿地包括：进水口、与进水口连通且位于上层垂直流人工湿地上部 的布水管、分别位于上层垂直流人工湿地下部和底部的若干曝气管和若干集水 管，下层水平流人工湿地的顶部面积大于上层垂直流人工湿地的顶部面积，形 成用于种植物的下层种植区，下层种植区带有出水管。本发明的系统用于处理 农村生活污水，具有占地面积小，治理效果好等优点，但对上层垂直流人工湿 地的充氧是通过外加动力来实现的，会产生一定的动力运行费用和增加农村地 区的维护管理成本，从而极大限制了该项技术在农村地区污水处理中的应用。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足，而提供一种无动力增氧生态滤池污 水处理系统及方法，不仅治污效率高，总氮去除效果明显，占地面积小，环境 效益好，而且由于实现了无动力充氧，从而运行成本更低，应用也更广泛。
为实现上述目的设计了一种无动力增氧生态滤池污水处理系统，包括上层 垂直流滤池和下层水平折流滤池，所述上层垂直流滤池与下层水平折流滤池之 间隔有土工膜且通过穿过土工膜的过水管连通，所述上层垂直流滤池包括进水 口、多孔布水管以及多孔集水支管，所述多孔集水支管设置在上层垂直流滤池 底部，所述进水口与多孔布水管连通，所述多孔集水支管与过水管连通，所述 下层水平折流滤池的顶部设有下层植物种植区，所述下层植物种植区处设有出 水口，所述上层垂直流滤池内部设有无动力充氧系统，所述无动力充氧系统包 括水平通风管、垂直通风管以及多孔集水支管，所述水平通风管水平设置在上 层垂直流滤池下部，所述水平通风管一端与多孔集水支管连通，所述水平通风 管另一端伸出上层垂直流滤池，所述垂直通风管垂直设置在上层垂直流滤池内 部，所述垂直通风管底端与多孔集水支管连通，所述垂直通风管顶端高出上层 垂直流滤池顶部。
所述上层垂直流滤池底部水平设置有集水干管，所述集水干管与多孔集水 支管、过水管均连通。
所述下层水平折流滤池内设有至少两个折流板，所述折流板将下层水平折 流滤池分隔成至少两个以上沿水平方向的折流通道，所述折流板相邻之间的间 距为1.5-5m。
所述水平通风管相邻之间的中心距为0.5-2.5m，所述水平通风管中心标高 高出多孔集水支管中心0.3-0.4m。
所述垂直通风管相邻之间的中心距为1-2.5m，所述垂直通风管顶端高出上 层垂直流滤池顶部0.3-0.6m。
所述多孔集水支管相邻之间的中心距为0.5-2.5m。
所述上层垂直流滤池的顶部表面积与下层植物种植区的表面积比为1-3：1。
所述上层垂直流滤池内装填有级配填料，所述上层垂直流滤池内的级配填 料从下到上依次为卵石、碎石和石英砂，所述卵石粒径为30-50mm，所述碎石粒 径为20-30mm，所述石英砂粒径为2-5mm。
所述下层水平折流滤池内装填有级配填料，所述下层水平折流滤池内的级 配填料从下到上依次为火山岩和碎石，所述火山岩粒径为30-60mm，所述碎石粒 径为20-30mm。
一种无动力增氧生态滤池污水处理方法，包括以下步骤：
1)污水依次经格栅过滤、隔油沉淀后，得到预处理后的污水;
2)预处理后的污水进入具有上、下层结构并均装有级配填料的无动力增氧 生态滤池，该无动力增氧生态滤池包括上层垂直流滤池和下层水平折流滤池;
3)在无动力增氧生态滤池中，将预处理后的污水均匀分布在上层垂直流滤 池的顶部，预处理后的污水在流向上层垂直流滤池底部的过程中，上层垂直流 滤池内部的无动力充氧系统实现对上层垂直流滤池的无动力充氧，从而预处理 后的污水与无动力充入上层垂直流滤池内部的空气接触，并进行生物降解;
4)生物降解后的污水在上层垂直流滤池底部汇集后流入下层水平折流滤 池，在下层水平折流滤池中沿水平流向依次在兼氧、厌氧和好氧环境下进行除 污处理，最终从出水口排放，完成污水处理。
本发明的有益效果为：本发明通过上、下叠层设计，大幅减小了滤池的占 地面积，滤池内部的无动力充氧系统可将空气自动送入上层垂直流滤池内部形 成好氧生境，从而提高上层垂直流滤池的有机物和氨氮去除能力，在无动力增 氧生态滤池的下层水平折流滤池内部随着污水的流动逐渐形成兼氧、厌氧生境， 强化了系统的反硝化脱氮过程，同时在下层水平折流滤池中装填火山岩、碳化 处理过的牡蛎壳等除磷填料，强化系统对污水中磷的去除，在下层水平折流滤 池的下层植物种植区种植有根系发达的植物，在植物根系输氧的作用下下层水 平折流滤池的尾端形成好氧生境，消除了污水在厌氧生境下形成的异味，进一 步改善了系统的出水水质;而且，本发明独特的结构设计能使系统交替出现好 氧、兼氧、厌氧、好氧状态，与氮的地球化学循环过程十分契合，具有良好的 脱氮能力，对污水中总氮的去除能力强，同时通过对除磷填料的优选，系统的 除磷能力也大幅改善，且占地面积小、水力负荷和污染物负荷较高，运行及投 资成本也较低。
