CN205803256U - 一种低能耗农村生活污水处理的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种低能耗农村生活污水处理的装置，包括依次连接的三级厌氧处理系统、微曝气生物滤池和复合湿地生态系统；所述三级厌氧处理系统包括依次连接的污水流入方向上的格栅，三级厌氧池和污水流出方向上的提升泵；所述微曝气生物滤池包括设置在池体中部的承托滤板和设置于承托滤板上方的多孔吸附接触填料层，所述承托滤板上设置有多套微孔曝气器；所述复合湿地生态系统包括采用隔墙分割成的至少两级复合湿地生态系统。本实用新型采用微曝气生物滤池作为人工湿地的前道工序，不仅发挥了高水力负荷的优势和高效降解污染物的优势，同时也强化了整个系统充氧效果，对降低人工湿地处理负荷以及防止人工湿地堵塞起到积极作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种低能耗农村生活污水处理的装置。
背景技术
中国水资源缺乏和水污染严重地制约着我国总体经济的健康持续发展，基础设施滞后和管理水平低下抑制了农村地区居民生活质量的改善和提高，随着国内经济实力的增强，人们逐步意识到农村污水处理的重要性，并开始采用一些符合当地的实际、能耗低和成本低的技术来处理农村污水。国家正在加大力度扶持新农村水改项目，农村地区的水环境治理应成为我国环境综合治理的重要组成部分。
国内一些研究机构已经对农村污水的处理技术进行了实践探索研究。如厌氧沼气池处理技术，该技术能将大部分有机物降解产生沼气，但是此技术缺点是受温度影响很大，只适合气温较高的地区，处理之后的水还需要进一步处理才能达到排放的要求。而氧化塘处理技术，缺点是占地大，反应速度慢，会破会周边的卫生等问题。人工湿地处理技术，较为成熟，目前国内沿海城市如北京、深圳、江苏、浙江等地区都在采用，效果也比较好。
人工湿地利用了自然生态系统中的物理、化学、生物等三重协同作用来实现对污水的净化。自然条件下的生物处理法不但费用低廉、运用管理简便，而且对难生化降解有机物、氮磷营养物和细菌的去除率略高于常规二级处理，达到部分三级处理的效果，而其基建费用和处理成本分别只为二级处理厂的1/5至1/3和1/20至1/10。
大部分人工湿地依靠自然复氧和湿地植物根际的氧化机制，氧化能力非常有限，水力负荷比较低，大部分有机物通过厌氧过程去除。而且占地面积较大，而大幅度提高湿地构筑物负荷可以有效缓解占地面积大的问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种低能耗农村生活污水处理的装置，旨在解决现有人工湿地氧化能力非常有限，水力负荷比较低的问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种低能耗农村生活污水处理的装置，其中，包括依次连接的三级厌氧处理系统、微曝气生物滤池和复合湿地生态系统；
所述三级厌氧处理系统包括依次连接的污水流入方向上的格栅，三级厌氧池和污水流出方向上的提升泵；
所述微曝气生物滤池包括设置在池体顶部的出水堰，设置在池体中部的承托滤板和设置于承托滤板上方的多孔吸附接触填料层，及设置在池体底部的进水装置；所述承托滤板上表面设置有多套微孔曝气器；
所述复合湿地生态系统包括采用隔墙分割成的至少两级复合湿地生态系统，进水端隔墙上设置有布水孔或管，出水端隔墙上设置有出水管，两隔墙之间设置有填料层。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述格栅为固定格栅或机械格栅。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述三级厌氧池采用隔板分割成三格，每格之间公用隔板上设置有第一布水孔或管，第一布水孔或管口把池体分成上下两部分，上部分为可变容积，下部分为惰性容积，可变容积按照6-8h的平均流量进行设计，惰性容积按照4-6h平均流量进行设计。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述三级厌氧池内按照50-75%填充率安装生物填料。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述多孔吸附接触填料层采用一种或多种填料堆积而成，所述填料为陶粒、碎石、石灰石、沸石、煤渣或火山岩颗粒。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述颗粒的粒径为Φ20-40，所述多孔吸附接触填料层的高度为1.2-1.6m。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述微曝气生物滤池的表面负荷为10-15m3/m2.d，高度为1.8-2.5m，气水比为（1-3）：1。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述复合湿地生态系统包括采用隔墙分割成的两级复合湿地生态系统，所述两级复合湿地生态系统为水平相连的一级复合湿地生态系统和二级复合湿地生态系统。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述一级复合湿地生态系统的填料层设置从下至上为：底层，采用粒径为40-80mm的碎石200-300mm；中层，采用富含铁、钙、硅和铝的氧化物的炉渣或煤渣与碎石的混合料；上层，采用5-10mm的碎石。
所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其中，所述二级复合湿地生态系统的填料层设置从下至上为：底层，采用粒径为40-80mm的碎石200-300mm；中层，采用富含钙的大理石或石灰石或煤渣与碎石的混合料；上层，采用5-10mm的碎石。
有益效果：本实用新型在结合曝气生物滤池的特点基础上，设置了升流式改良型的微曝气生物滤池作为人工湿地的前道工序，不仅发挥了常规曝气生物滤池高水力负荷的优势和高效降解污染物的优势，同时也强化了整个系统充氧效果，对降低人工湿地处理负荷以及防止人工湿地堵塞起到积极作用。
附图说明
图1为本实用新型一种低能耗农村生活污水处理的装置较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种低能耗农村生活污水处理的装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1为本实用新型一种低能耗农村生活污水处理的装置较佳实施例的结构示意图。下面结合图1对本实用新型的低能耗农村生活污水处理的装置进行详细的说明，如图1所示，包括依次连接的三级厌氧处理系统、微曝气生物滤池3和复合湿地生态系统。本实用新型采用了微曝气生物滤池作为人工湿地的前道工序，不仅发挥了常规微曝气生物滤池高水力负荷的优势和高效降解污染物的优势，同时也强化了整个系统充氧效果，对降低人工湿地处理负荷以及防止人工湿地堵塞起到积极作用。
具体来说，所述三级厌氧处理系统包括依次连接的污水流入方向上的格栅，三级厌氧池2和污水流出方向上的提升泵10。所述格栅包括水平设置的第一格栅1和倾斜设置于第一格栅1上的第二格栅6，所述格栅为固定格栅或机械格栅。本实用新型所述格栅能够截留大体积漂浮物，以便后续处理和确保后续设备的正常运行。所述三级厌氧池2采用隔板分割成三格，每格之间公用隔板上设置有第一布水孔或管8，第一布水孔或管8口把池体分成上下两部分，上部分为可变容积，下部分为惰性容积，可变容积按照6-8h的平均流量进行设计，惰性容积按照4-6h平均流量进行设计。所述三级厌氧池2内按照50-75%填充率安装生物填料。所述三级厌氧池2内包括填料层7和污泥层9，以强化厌氧效果。所述三级厌氧处理系统的出水端（污水流出方向）设置有提升泵10，所述提升泵10能够将三级厌氧处理系统处理后流出的污水泵入微曝气生物滤池3。所述三级厌氧处理系统的入水端接收微曝气生物滤池3部分回流水，与新鲜污水混合。本实用新型所述三级厌氧池2兼作调节池，从而降低了工程费用，同时填充了生物填料，提高了三级厌氧池的降解污染物的效果。
具体来说，所述微曝气生物滤池3包括设置在池体顶部的出水堰12，设置在池体中部的承托滤板14和设置于承托滤板14上方的多孔吸附接触填料层13，及设置在池体底部的进水装置15（即第二布水孔或管15）。优选地，所述多孔吸附接触填料层采用一种或多种填料堆积而成，例如，所述填料可以为陶粒、碎石、石灰石、沸石、煤渣或火山岩颗粒。所述填料颗粒的粒径优选为Φ20-40，采用粒径Φ20-40的微孔填料作为吸附接触填料，有利于微生物生长，同时使得填料不宜堵塞，无需对滤池进行反洗。所述多孔吸附接触填料层的高度优选为1.2-1.6m。
优选地，所述承托滤板14的滤帽为曝气生物滤池专用滤帽，材质为ABS，按照处理水量的1.5-2.0倍来选择滤帽的数量。所述微孔曝气器为ABS材质，所述微孔曝气器为单孔膜曝气器，微孔曝气器间采用子母管形式布气。所述承托滤板14上设置有多套微孔曝气器，所述微曝气生物滤池3还包括曝气风机11，所述曝气风机11与微曝气生物滤床3的布气管网连通。曝气风机11通过设置在承托滤板14上方的微孔曝气器（如单孔膜曝气器）进行曝气。本实用新型的微曝气生物滤池3采用升流式水流模式，与曝气气流方向相同。对微曝气生物滤池3出水进行回流至三级厌氧池2入水端，与新鲜水混合，强化了系统的硝化及反硝化功能。
本实用新型所述微曝气生物滤池3的表面负荷为10-15m3/m2.d，高度为1.8-2.5m，气水比为（1-3）：1。优选地，本实用新型采用较低的气水比2:1。本实用新型的微曝气生物滤池3，降低了滤池高度（总≤2.50m），减少了汽水比（如，为2：1），大幅度降低了充氧动力消耗，节省了运行电费。
具体来说，所述复合湿地生态系统包括采用隔墙分割成的至少两级复合湿地生态系统。优选地，如图1所示，所述复合湿地生态系统包括采用隔墙分割成的两级复合湿地生态系统，所述两级复合湿地生态系统为水平相连的一级复合湿地生态系统4和二级复合湿地生态系统5。进水端隔墙上设置有第三布水孔或管16，出水端隔墙上设置有第三出水管20，两隔墙之间设置有填料层。
优选地，所述一级复合湿地生态系统4的填料层设置从下至上为：底层19，采用粒径为40-80mm的碎石约200-300mm；中层18，采用富含铁、钙、硅和铝等氧化物的高炉渣或煤渣与碎石混合料作为湿地的填充料；上层17采用5-10mm的碎石作为湿地的填充料，其上部种植以美人蕉为主的多种植物，间以香蒲、菖蒲、黄花鸢尾、茭草、灯芯草和芦苇混搭栽种。
优选地，所述二级复合湿地生态系统5填料设置从下至上为：底层24，采用粒径为40-80mm的碎石约200-300mm；中层23，富含钙的大理石或石灰石或煤渣与碎石作为湿地的填充料；上层22采用5-10mm的碎石作为湿地的填充料，其上部种植以美人蕉为主的多种植物，间以香蒲、菖蒲、黄花鸢尾、茭草、灯芯草和芦苇混搭栽种。
下面结合图1对本实用新型的低能耗农村生活污水处理的工作流程进行详细的说明。
如图1所示，废水先进入截留大体积漂浮物的第一格栅1和第二格栅6，然后自流进入兼作调节池的三级厌氧池2，提升泵10把污水泵至改良型的微曝气生物滤池3，鼓风机11充氧曝气，处理后废水自流进入后续的一级复合湿地生态系统4及二级复合湿地生态系统5。
具体来说，来自农村收集管网的生活污水首先进入第一格栅1，并通过设置的第二格栅6截留大体积漂浮物，自流进入三级厌氧池2，三级厌氧池2兼调节池和沉淀池的作用，三级厌氧池2内采用隔板分三格，每个隔板上设置布水管或孔8，使得三级厌氧池2上方为可变容积，下方为惰性容积。三级厌氧池2内设填料层7和污泥层9，以强化厌氧效果。提升泵10提升废水从改良型的微曝气生物滤池3底部第二布水孔或管15进入，经过承托滤板14后进入装有组合滤料的填料层13，曝气风机11通过设置在承托滤板14上方的单孔膜曝气器进行曝气，采用较低的气水比（如2：1），低水力负荷升流式的运行方式，一部分从改良型的微曝气生物滤池3的上部自流进入一级复合湿地生态系统4的第三布水孔或管16，然后进入一级复合湿地生态系统4，另外一部分返回三级厌氧池2进水端，与新鲜污水混合。一级复合湿地生态系统4出水从第三出水管20流出，然后从第四布水孔或管21进入二级复合湿地生态系统5，处理后的废水从第四出水管25流出，然后从第五布水孔或管26进入消毒渠进行消毒，最终出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B类标准。
以一套处理规模为150立方/天的农村污水处理站，如采用本装置进行设施，需要设置1台0.55kw的提升泵和1台0.55kw的曝气风机，按照0.80元/kwh进行计算，运行成本为：0.14元/立方污水。与常规的埋地式一体化（A2O工艺）生活污水处理工艺相比（需要0.6-0.8元/立方污水），运行成本优势明显。而采用三级厌氧、改良型的微曝气生物滤池作为复合型人工湿地的预处理，人工湿地的负荷大为提高，常规人工湿地的负荷0.4-0.6m3/m2.d，本工艺人工湿地的负荷0.8-1.2m3/m2.d，占地面积将节省近一半。
与现有技术相比，本实用新型的低能耗农村生活污水处理的装置具有如下优势：
1）、采用了三级厌氧处理系统、改良型的微曝气生物滤池与复合湿地生态系统组合工艺，三级厌氧池采用与调节池共建，降低了工程费用，同时填充了生物填料，提高了三级厌氧池的降解污染物的效果。
2）、由于采用改良型的微曝气生物滤池，降低了滤池高度（总≤2.50m），减少了汽水比（如为2：1），大幅度降低了充氧动力消耗，节省了运行电费。采用升流式水流模式，与曝气气流相同方向，采用粒径Φ20-40的微孔填料作为吸附接触填料，有利于微生物生长，同时使得填料不宜堵塞，无需对滤池进行反洗。对改良型的微曝气生物滤池出水进行回流至三级厌氧池入水端，与新鲜水混合，强化了系统的硝化及反硝化功能。
3）、由于采用改良型微曝气生物滤池作为人工湿地的预处理系统，大幅度降低了后续人工湿地的处理负荷，从而减少了人工湿地的占地面积，初步预计可减少近一半的用地面积。
4）、复合型人工湿地采用不同的填料进行混合放置，强化了人工湿地的物理、化学、生物等三重协同作用来实现对污水的净化。如采用富含铁、钙、硅和铝等氧化物的高炉渣或煤渣与碎石混合料作为湿地的填充料；如采用富含钙的大理石或石灰石或煤渣与碎石作为湿地的填充料等，强化了系统的脱氮除磷效果。
5）、由于一种低能耗农村生活污水处理的装置及方法采用三级厌氧池+改良型微曝气生物滤池作为人工湿地的预处理系统，使得系统耐冲击能力大幅度上升，季节的变化引起的处理效果的波动较小，人工湿地处理效果更加稳定，出水水质有保证。
6）、以一套处理规模为150立方/天的农村污水处理站，如采用本工艺进行设施，需要设置1台0.55kw的提升泵和1台0.55kw的曝气风机，按照0.80元/kwh进行计算，运行成本为：0.14元/立方污水。与常规的埋地式一体化（A2O工艺）生活污水处理工艺相比（需要0.6-0.8元/立方污水），运行成本优势明显。而采用三级厌氧+改良型微曝气生物滤池作为复合型人工湿地的预处理，人工湿地的负荷大为提高，常规人工湿地的负荷0.4-0.6m3/m2.d，本工艺人工湿地的负荷0.8-1.2m3/m2.d，占地面积将节省近一半。
综上所述，本实用新型提供的低能耗农村生活污水处理的装置，对生活污水具有较好的除磷脱氮效果，操作简单，能耗低，剩余污泥少，基建简单，出水水质好，占地面积相对较小的特点，有效解决了远离城市排水网管的独立生活小区的污水处理问题。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，包括依次连接的三级厌氧处理系统、微曝气生物滤池和复合湿地生态系统；
所述三级厌氧处理系统包括依次连接的污水流入方向上的格栅，三级厌氧池和污水流出方向上的提升泵；
所述微曝气生物滤池包括设置在池体顶部的出水堰，设置在池体中部的承托滤板和设置于承托滤板上方的多孔吸附接触填料层，及设置在池体底部的进水装置；所述承托滤板上表面设置有多套微孔曝气器；
所述复合湿地生态系统包括采用隔墙分割成的至少两级复合湿地生态系统，进水端隔墙上设置有第三布水孔或管，出水端隔墙上设置有第三出水管，两隔墙之间设置有填料层。
2.根据权利要求1所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述格栅为固定格栅或机械格栅。
3.根据权利要求1所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述三级厌氧池采用隔板分割成三格，每格之间公用隔板上设置有第一布水孔或管，第一布水孔或管口把池体分成上下两部分，上部分为可变容积，下部分为惰性容积，可变容积按照6-8h的平均流量进行设计，惰性容积按照4-6h平均流量进行设计。
4.根据权利要求1所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述三级厌氧池内按照50-75%填充率安装生物填料。
5.根据权利要求1所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述多孔吸附接触填料层采用一种或多种填料堆积而成，所述填料为陶粒、碎石、石灰石、沸石、煤渣或火山岩颗粒。
6.根据权利要求5所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述颗粒的粒径为Φ20-40，所述多孔吸附接触填料层的高度为1.2-1.6m。
7.根据权利要求1所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述微曝气生物滤池的表面负荷为10-15m3/m2.d，高度为1.8-2.5m，气水比为（1-3）：1。
8.根据权利要求1所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述复合湿地生态系统包括采用隔墙分割成的两级复合湿地生态系统，所述两级复合湿地生态系统为水平相连的一级复合湿地生态系统和二级复合湿地生态系统。
9.根据权利要求8所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述一级复合湿地生态系统的填料层设置从下至上为：底层，采用粒径为40-80mm的碎石200-300mm；中层，采用富含铁、钙、硅和铝的氧化物的炉渣或煤渣与碎石的混合料；上层，采用5-10mm的碎石。
10.根据权利要求8所述的低能耗农村生活污水处理的装置，其特征在于，所述二级复合湿地生态系统的填料层设置从下至上为：底层，采用粒径为40-80mm的碎石200-300mm；中层，采用富含钙的大理石或石灰石或煤渣与碎石的混合料；上层，采用5-10mm的碎石。
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