公布日：2022.05.24
申请日：2022.03.04
分类号：C02F9/14(2006.01)I
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，且公开了一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理复合系统，包括预处理系统，预处理系统包括格栅池、调节池、沉淀池、厌氧池以及配水池，预处理系统的一侧连通有高效层叠渗滤系统，所述高效层叠渗滤系统的两侧均连通有高效层叠渗滤污水处理系统和智能控制系统，在经过格栅池后水源依次经过水质水量调节的调节池，流入沉降大颗粒物的沉淀池，进入产生厌氧反应的厌氧池，流入配水池，预处理系统加强调节池和沉淀池的水力停留时间。该生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统与方法，生态低能耗高效层叠渗滤污水处理技术为物理生物处理工艺，不添加任何化学品，其中的填料均为物理性填料。
权利要求书
1.一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理复合系统，包括预处理系统（10），其特征在于，所述预处理系统（10）包括格栅池（1）、调节池（2）、沉淀池（3）、厌氧池（4）以及配水池（5），预处理系统（10）的一侧连通有高效层叠渗滤系统（6），所述高效层叠渗滤系统（6）的两侧均连通有高效层叠渗滤污水处理系统（7）和智能控制系统（8），在经过格栅池（1）后水源依次经过水质水量调节的调节池（2），流入沉降大颗粒物的沉淀池（3），进入产生厌氧反应的厌氧池（4），流入配水池（5），预处理系统（10）加强调节池（2）和沉淀池（3）的水力停留时间，对水质水量进行调节，减少对后期生化部分的影响，为层叠耦合渗滤系统的高效稳定提供基础；高效层叠渗滤系统（6）是一种纯物理的生活污水净化渗滤系统，生态低能耗高效层叠渗滤系统（6）自上而下构造了十一层净化功能层，分别是包括覆盖层（21）、基质布水层（22）、粗滤层（23）、细滤层（24）、第一通风层（25）、亚细滤层（26）、反硝化滤层（27）、精滤层（28）、第二通风层（29）、过渡导流层（30）、集水排水层（31），集水排水层（31）分别布置污泥检查管（43）、污泥处置管（35）、集水管（46）、排水管（45）、排水检查管（34），其中基质布水层（22）、粗滤层（23）、细滤层（24）为系统的层叠结构过滤层，亚细滤层（26）、反硝化滤层（27），精滤层（28）为第一过滤层，过渡导流层（30）、集水排水层（31）为系统承托层，基质布水层（22）铺设有相应管孔的布水管网（41），布水管网（41）与系统外的潜污泵（42）相连接，粗滤层（23）铺设污水导流管（40），细滤层（24）铺设散水通风管（39），粗滤层（23）至第一通风层（25）铺设碎石柱，第一通风层（25）铺设通风管（36），通风管（36）与细滤层（24）的散水通风管（39）相连通，反硝化滤层（27）为铺设第一导流管（37），同时与粗滤层（23）和污水导流管（40）相连，第二通风层（29）铺设通风加热管网，集水排水层（31）铺设污泥检查管（43）、排水检查管（34）、集水管（46）和排水管（45），将处理后的水滗进集水管（46）、排水管（45）连接系统排水口。
2.根据权利要求1所述的一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统，其特征在于，所述风机将新鲜空气经由通风管（36）送入细滤层（25）与第二通风层（29）内，然后进入细滤层（24）的散水通风管（39）以及反硝化层（27）污水导流管（40）之后，分别向四周进行运动，同时渗滤系统中产生的废气以及氧含量低的空气进行交换，完成系统的供氧。
3.根据权利要求1所述的一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统，其特征在于，所述覆盖层（21）为种植土、绿化草地、鹅卵石、碎石等景观布置层，粗滤层（23）厚度为10-15cm，该层由填料和硝化菌种混合而成，填料包括沸石、煤渣、河沙、非晶体二氧化硅、麦饭石和火山岩中的至少两种，填料的粒径为0.001-1cm，主要去除污水中的氨氮、悬浮物，同时为生物膜的形成提供良好的载体，让微生物富集。
4.根据权利要求1所述的一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统，其特征在于，基质布水层（22）生物基质滤料为碎石、页岩陶粒、一般陶粒、沸石、煤渣、砾石等。
5.根据权利要求1所述的一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统，其特征在于，细滤层（24）厚度为10-20cm，填料为河沙、非晶体二氧化硅、沸石等，进一步去除氨氮、悬浮物、总磷等，其水力传导系数为0.01-0.2cm/s，第一通风层（25）和第二通风层（29）厚度为10-15cm，通风管（36）管壁外部填充有碎石、砾石、陶粒、火山岩，其的粒径为3-5cm，亚细滤层（26）厚度为7-10cm，填料为河沙、细砂，麦饭石、瓜米石等，精滤层（28）厚度为20-30cm，填料为河沙、页岩陶粒和非晶体二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统，其特征在于，过渡导流层（30）厚度为10-15cm，主要填料为小粒径碎石、瓜米石、砾石、火山石、麦饭石中的至少三种，为精滤层（28）的支撑基础，集水排水成主要为系统的承托层，该层填料主要为碎石、碎砖块等，粒径为3-5cm，整个渗滤池需做好防渗处置，集水排水需铺设相应的土工布进行不完全分隔。
7.一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1）针对部分城市污水或村镇生活污水的水质水量变化大的情况，污水首先经过格栅池（1）、调节池（2）、沉淀池（3）、厌氧池（4），将预处理系统的安全系数提高，调节池（2）水力停留时间为6-10小时，沉淀池（3）、厌氧池（4）水力停留时间为1-3小时、6-7小时，污水在微生物厌氧消化作用下，部分大分子有机物被分解为小分子有机物，池内的悬浮颗粒也在重力作用下沉淀至池底，使其预处理后的污水均质均量进入配水池（5），减轻高效层叠渗滤系统（6）的处理负荷，所有预处理池皆设置有检查口，高效层叠渗滤系统（6）每日进水5-8次，每次进水的时间不超过1h，每次进水停止后，在一定的周期内通风一次，每次通风的时间为20-60min；2）生活污水经预处理系统处理后由潜污泵（42）提升进入基质布水层（22）和粗滤层（23），污水布水管网（41）的引流下，均匀分布到整个基质布水层（22），然后生活污水在重力作用下向下渗滤进入粗滤层（23）和细滤层（24），一部分污水在基质布水层（22）内左右渗透的同时逐渐向下渗滤，基质布水层（22）、粗滤层（23）、细滤层（24）的水力传导系数由大变小；3）将其中颗粒有机物、总磷大部分被基质布水层（22）基质以及粗滤、细滤层（24）的填料吸附拦截，并在系统不进水后，进行通风供氧，培养微生物菌群，在每一个布水点都会形成微型微生物生态圈，构造微型污水处理系统，在层叠结构进行一次污水处理，在一定的周期内，使微生物在层叠结构区吸附拦截趋于达到动态稳定后，污染物有机物作为微生物的营养物质被微生物接触氧化分解；4）未被吸附拦截的污染有机物在向下渗滤的过程中再次进入亚细滤层（26）、反硝化滤层（27）、精滤层（28），再次被拦截吸附，最终被微生物分解利用，将COD、BOD、TP等污染物质拦截；5）加热通风通过在好氧层、缺氧层安装温度感应器和溶解氧感应器，能更高效的对系统供氧和保温，在经过物理性深度处理工艺，使其完全达到中水回用的要求。
8.根据权利要求7所述的一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统，其特征在于城市或村镇污水管网的生活污水首先经过格栅池（1）、调节池（2）、沉淀池（3）、厌氧池（4）等手段预处理系统后，进入配水池（5），然后用减轻高效层叠渗滤系统（6），在经过深度处理系统，使其出水达到地方排放标准或者《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。
发明内容
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统与方法，具备不仅具有低投资、低能耗、低成本等优点，并且有一定的脱氮除磷效果，因此能够应用于城镇、小区及村镇生活污水的处理，尤其对于氨氮值高、水量较少、要求运维简单方便、用地有限的农村污水处理，渗滤污水处理系统相对于用地面积大的人工湿地更有优势等优点，解决了污水中颗粒性污染物加速渗滤系统的堵塞；渗滤池的好氧阶、厌氧、缺氧阶段构造简单，脱氮除磷效果不稳定；受温度影响较大，特别是在温度较低的情况下，影响系统内微生物的活性和降解效率；单一的技术不能满足现在复杂的污水处理要求，污水预处理系统过于简单，渗滤系统构造简单，耐冲击力不强，出水不稳定；配水系统简单，系统不能有效的分配污染物，系统不能高效的运行；渗滤系统本身氧气转化率极低，无法实现高效的曝气充氧，污水处理效果受影响的问题。
（二）技术方案为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理复合系统，包括预处理系统，预处理系统包括格栅池、调节池、沉淀池、厌氧池以及配水池，预处理系统的一侧连通有高效层叠渗滤系统，所述高效层叠渗滤系统的两侧均连通有高效层叠渗滤污水处理系统和智能控制系统，在经过格栅池后水源依次经过水质水量调节的调节池，流入沉降大颗粒物的沉淀池，进入产生厌氧反应的厌氧池，流入配水池，预处理系统加强调节池和沉淀池的水力停留时间，对水质水量进行调节，减少对后期生化部分的影响，为层叠耦合渗滤系统的高效稳定提供基础；高效层叠渗滤系统是一种纯物理的生活污水净化渗滤系统，生态低能耗高效层叠渗滤系统自上而下构造了十一层净化功能层，分别是包括覆盖层、基质布水层、粗滤层、细滤层、第一通风滤层、亚细滤层、反硝化滤层、精滤层、第二通风层、过渡导流层、集水排水层，集水排水层分别布置污泥检查管、污泥处置管、集水管、排水管、排水检查管，其中基质布水层、粗滤层、细滤层为系统的层叠结构过滤层，亚细滤层、反硝化滤层，精滤层为第一过滤层，过渡导流层、集水排水层为系统承托层，基质布水层铺设有相应管孔的布水管网，布水管网与系统外的潜污泵相连接，粗滤层铺设污水导流管，粗滤层铺设散水通风管，细滤层至第一通风层铺设碎石柱，第一通风层铺设通风管，通风管与粗滤层的散水通风管相连通，反硝化滤层为铺设第一导流管，同时与粗滤层和污水导流管相连，第二通风层铺设通风加热管网，集水排水层铺设污泥检查管、排水检查管、集水管和排水管，将处理后的水滗进集水管、排水管连接系统排水口。
进一步，所述风机将新鲜空气经由通风管送入第一通风滤层与第二通风层内，然后进入粗滤层的散水通风管以及反硝化层污水导流管之后，分别向四周进行运动，同时渗滤系统中产生的废气以及氧含量低的空气进行交换，完成系统的供氧。
进一步，所述覆盖层为种植土、绿化草地、鹅卵石、碎石等景观布置层，粗滤层厚度为10-15cm，该层由填料和硝化菌种混合而成，填料包括沸石、煤渣、河沙、非晶体二氧化硅、麦饭石和火山岩中的至少两种，填料的粒径为0.001-1cm，主要去除污水中的氨氮、悬浮物，同时为生物膜的形成提供良好的载体，让微生物富集。
进一步，基质布水层生物基质滤料为碎石、页岩陶粒、一般陶粒、沸石、煤渣、砾石等进一步，细滤层厚度为10-20cm，填料为河沙、非晶体二氧化硅、沸石等，进一步去除氨氮、悬浮物、总磷等，其水力传导系数为0.01-0.2cm/s，第一通风层和第二通风层厚度为10-15cm，通风管管壁外部填充有碎石、砾石、陶粒、火山岩，其的粒径为3-5cm，亚细滤层厚度为7-10cm，填料为河沙、细砂，麦饭石、瓜米石等，精滤层厚度为20-30cm，填料为河沙、页岩陶粒和非晶体二氧化硅。
进一步，过渡导流层厚度为10-15cm，主要填料为小粒径碎石、瓜米石、砾石、火山石、麦饭石中的至少三种，为精滤层的支撑基础，集水排水成主要为系统的承托层，该层填料主要为碎石、碎砖块等，粒径为3-5cm，整个渗滤池需做好防渗处置，集水排水需铺设相应的土工布进行不完全分隔。
一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统与方法，包括以下步骤：城市或村镇污水管网的生活污水首先经过格栅池、调节池、沉淀池、厌氧池等手段预处理系统后，进入配水池，然后用减轻高效层叠渗滤系统，在经过深度处理系统，使其出水达到地方排放标准或者《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。
1）针对部分城市污水或村镇生活污水的水质水量变化大的情况，污水首先经过格栅池、调节池、沉淀池、厌氧池，将预处理系统的安全系数提高，调节池水力停留时间为6-10小时，沉淀池、厌氧池水力停留时间为1-3小时、6-7小时，污水在微生物厌氧消化作用下，部分大分子有机物被分解为小分子有机物，池内的悬浮颗粒也在重力作用下沉淀至池底，使其预处理后的污水均质均量进入配水池，减轻高效层叠渗滤系统的处理负荷，所有预处理池皆设置有检查口，高效层叠渗滤系统每日进水5-8次，每次进水的时间不超过1h，每次进水停止后，在一定的周期内通风一次，每次通风的时间为20-60min。
2）生活污水经预处理系统处理后由潜污泵提升进入基质布水层和粗滤层，污水布水管网的引流下，均匀分布到整个基质布水层，然后生活污水在重力作用下向下渗滤进入粗滤层和细滤层，一部分污水在基质布水层内左右渗透的同时逐渐向下渗滤，基质布水层、粗滤层、细滤层的水力传导系数由大变小。
3）将其中颗粒有机物、总磷大部分被基质布水层基质以及粗滤、细滤层的填料吸附拦截，并在系统不进水后，进行通风供氧，培养微生物菌群，在每一个布水点都会形成微型微生物生态圈，构造微型污水处理系统，在层叠结构进行一次污水处理，在一定的周期内，使微生物在层叠结构区吸附拦截趋于达到动态稳定后，污染物有机物作为微生物的营养物质被微生物接触氧化分解。
4）未被吸附拦截的污染有机物在向下渗滤的过程中再次进入亚细滤层、反硝化滤层、精滤层，再次被拦截吸附，最终被微生物分解利用，将COD、BOD、TP等污染物质拦截。
5）加热通风通过在好氧层、缺氧层安装温度感应器和溶解氧感应器，能更高效的对系统供氧和保温，在经过物理性深度处理工艺，使其完全达到中水回用的要求。
进一步，城市或村镇污水管网的生活污水首先经过格栅池、调节池、沉淀池、厌氧池等手段预处理系统后，进入配水池，然后用减轻高效层叠渗滤系统，在经过深度处理系统，使其出水达到地方排放标准或者《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。
（三）有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统与方法，具备以下有益效果：该生态低能耗高效层叠渗滤污水处理系统与方法，1、生态低能耗高效层叠渗滤污水处理技术为物理生物处理工艺，不添加任何化学品，其中的填料均为物理性填料，不造成环境的二次污染：2、通过构造层叠处理结构，使整个渗滤系统内部形成蜂窝状的处理单元，增加污水负荷处理能力，在相同的面积下，能处理更大方量的污水，保证系统污水处理更加高效和稳定以及出水的稳定性，同时，通过各层管网和生物填料的有效搭配，使布水、散水、集水、排水、供风、排气更加的通畅，配合层叠滤料结构，有效的分配污染物，使其能得到更快的处理，提高污水负荷能力，避免渗滤系统的堵塞：3、对填料进行结构优化，将好氧区、厌氧区、缺氧区构造的更加的符合相关的参数，脱氮除磷效果明显，利用非晶体二氧化硅的超强的吸附能力，特别是对总磷、悬浮物以及重金属的吸附，将其大部分污染物吸附截留在滤池的上部，可以通过种植农作物等将其利用，同时对低浓度进水有很好的处理效果，智能控制高效层叠渗滤系统内各区域的反应温度和溶解氧，增强微生物的活性和对污染有机物的分解，实现高效的供风，达到节能、低碳、绿色的污水处理，保证污水处理系统出水稳定的同时，使运营维护简单方便。
（发明人：杨富坤;马大林;杨贵芳;杨松平）
