專利名稱：厭氧—生態(tài)塘—生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程學(xué)科水處理技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及村莊生活污水處理，以 及不能利用城市污水管網(wǎng)的單位如度假村、別墅區(qū)、旅游景區(qū)、高速公路服務(wù)區(qū) 等的生活污水處理。
背景技術(shù)：
目前，用于農(nóng)村地區(qū)等生活污水處理的技術(shù)主要有化糞池、土地處理和穩(wěn)定 塘、活性污泥與生物膜法三大類?；S池雖然能大幅度降低懸浮物濃度，但出水 仍難以達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)化糞池改良而成的無動(dòng)力污水處理裝置則土建 費(fèi)用較高，運(yùn)行過程中不能適應(yīng)水質(zhì)、水量的波動(dòng)，難以保證出水水質(zhì)。土地處 理有慢濾、快濾、濕地等多種形式，但其占地面積大；穩(wěn)定塘又易受氣候影響， 難以普及?；钚晕勰喾ㄅc生物膜法雖然能取得良好的處理效果，但又會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行 管理方面的種種問題。此外，污水中氮磷為寶貴的資源，而目前的污水處理技術(shù) 基本是將其作為污染物予以去除，未考慮對(duì)其進(jìn)行有效利用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于克服上述工藝的土建費(fèi)用高、占地面積大、運(yùn) 行成本高的不足之處，公開了一種厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方 法及其中的生態(tài)塘等結(jié)構(gòu)，本發(fā)明方法處理效果好、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)簡(jiǎn) 單，并通過種植經(jīng)濟(jì)植物利用污水中的氮磷資源。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方 法，污水首先經(jīng)進(jìn)水槽流進(jìn)厭氧池，在厭氧池中的停留時(shí)間為1 2天，通過厭 氧發(fā)酵作用使厭氧后污水中的有機(jī)物濃度降低至100mg/L以下，然后通過出水 槽經(jīng)三角計(jì)量堰流進(jìn)生態(tài)塘，在生態(tài)塘中的停留時(shí)間為0.5 1天，有效水深為 0.8 1.2米，生態(tài)塘的水流流態(tài)為推流式，再由生態(tài)塘進(jìn)入比生態(tài)塘低0.5 1 米的生態(tài)渠中，在生態(tài)渠中的停留時(shí)間為1 2天，生態(tài)渠的有效水深為0.6 1.0米。出水槽中的水自流或者經(jīng)泵提升后進(jìn)入生態(tài)塘。其中生態(tài)塘為矩形，內(nèi)部設(shè) 置一個(gè)縱向?qū)Я鲏?，?dǎo)流墻的長度為生態(tài)塘的長度的0.85倍，進(jìn)水口和出水口 分別設(shè)在導(dǎo)流墻兩側(cè)，出水口遠(yuǎn)離進(jìn)水口，以避免短流并形成推流流態(tài)，提高污 染物在生物生態(tài)塘內(nèi)的降解效率。采用多孔生態(tài)混凝土砌塊護(hù)坡，砌塊表面覆土 后種植美人蕉、黑麥草，生態(tài)塘內(nèi)沿水流方向設(shè)置若干個(gè)生態(tài)浮床，生態(tài)浮床總 平面面積占生態(tài)塘平面面積的20%，生態(tài)浮床為矩形，外框可以為粗毛竹制成， 中間架條為PVC管，PVC管兩頭堵死，PVC管上間隔懸掛彈性填料。彈性填料 可以選擇聚丙烯PP 、聚酰胺PA 、聚氯乙烯PVC等材料，作為微生物富集生長 的載體。生態(tài)浮床上冬季種植水芹菜，春夏秋季種植空心菜，生態(tài)浮床固定于預(yù) 埋在導(dǎo)流墻上的角鋼上，生態(tài)塘內(nèi)配置曝氣機(jī)一臺(tái)，在水中溶解氧低于lmg/L 時(shí)啟動(dòng)，生態(tài)塘四周的邊坡為45。，有效水深1米，污水停留時(shí)間0.75天。生 態(tài)渠可以利用天然或人工開挖的土渠，使用生態(tài)混凝土球?qū)吰屡c渠底進(jìn)行護(hù) 砌，邊坡為60° ，生態(tài)混凝土球間隙及表面覆土后種植美人蕉、黑麥草，水面 種植水生經(jīng)濟(jì)植物，實(shí)現(xiàn)氮磷資源化利用。生態(tài)渠水面寬1 2米，有效水深0.8 米，污水停留時(shí)間2天。厭氧池為兩級(jí)厭氧池，第二級(jí)內(nèi)填充礫石濾料，厭氧池 為全封閉式，厭氧池設(shè)于地下。
條件允許的情況下，可以在生態(tài)塘和生態(tài)渠之間設(shè)置一個(gè)水培植物凈化渠， 水培植物凈化渠可利用己有水渠改造。這樣經(jīng)生態(tài)塘處理過的水進(jìn)入水培植物凈 化渠，在水培植物凈化渠中凈化0.3 0.5天后，從水培植物凈化渠出水經(jīng)跌水板 后跌入生態(tài)渠中。水培植物凈化渠的有效水深0.3m，在春夏秋季種植空心菜， 在冬季種植水芹菜。在凈化污水的同時(shí)利用污水中的氮磷營養(yǎng)鹽，獲得經(jīng)濟(jì)收益。 當(dāng)不具備可用于改造的水渠時(shí)，可不設(shè)水培植物凈化渠，生態(tài)塘出水直接進(jìn)入生態(tài)渠。
本發(fā)明厭氧一生態(tài)塘一生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法的關(guān)鍵之一是將 厭氧池、生態(tài)塘、水培植物凈化渠、生態(tài)渠四個(gè)單元進(jìn)行有機(jī)的集成組合。四個(gè) 單元的分工明確、發(fā)揮各自特點(diǎn)厭氧池?fù)?dān)負(fù)預(yù)處理、有效降低有機(jī)物濃度的功 能。污水經(jīng)過厭氧發(fā)酵，復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性有機(jī)酸，進(jìn)而產(chǎn)生甲垸和二氧 化碳，也提高了污水的生化性，并大幅度減輕后續(xù)生態(tài)塘有機(jī)物負(fù)荷，為后續(xù)氮 磷的利用與去除創(chuàng)造條件。生態(tài)塘主要功能是利用微生物進(jìn)一步降解有機(jī)物，以 及通過植物吸收去除部分氮磷；水培植物凈化渠和生態(tài)渠內(nèi)通過種植并定期收割
5經(jīng)濟(jì)植物實(shí)現(xiàn)氮磷的資源化利用與去除，通過附著于生態(tài)混凝土球與植物根系的 微生物的降解作用進(jìn)一步降低有機(jī)物濃度，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明的第二個(gè)關(guān)鍵之處是生態(tài)塘的構(gòu)建。生態(tài)塘是對(duì)傳統(tǒng)氧化塘進(jìn)行改 進(jìn)，在生態(tài)塘內(nèi)放置生態(tài)浮床，浮床下掛彈性填料作為微生物富集生長的載體。 生態(tài)塘內(nèi)配置曝氣裝置以提高生態(tài)塘內(nèi)的溶解氧。生態(tài)塘內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流墻，坡面采 用生態(tài)混凝土砌塊護(hù)坡，為微生物和植物提供生長附著的基質(zhì)，通過微生物降解 與植物吸收去除污染物。
本發(fā)明另一個(gè)關(guān)鍵之處是生態(tài)渠。利用新型材料生態(tài)混凝土球?qū)λ倪吰?與渠底進(jìn)行護(hù)砌，水面種植水生蔬菜或水生花卉等經(jīng)濟(jì)植物，定期收割，實(shí)現(xiàn)氮 磷資源化利用。利用生態(tài)混凝土的連續(xù)孔隙，為岸邊植物提供相應(yīng)的生存空間， 同時(shí)為微生物提供棲息附著場(chǎng)所，通過植物吸收、微生物分解和生態(tài)混凝土的吸 附去除污染物。
有益效果
1、 由于污水在整個(gè)工藝中自流，僅需要一臺(tái)小功率的曝氣機(jī)，動(dòng)力消耗低， 造價(jià)低，大大簡(jiǎn)化了運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜程度，降低了建設(shè)和運(yùn)行成本。
2、 污水經(jīng)過厭氧處理大幅度削減有機(jī)負(fù)荷，保證了后續(xù)生態(tài)塘和生態(tài)渠的 有效運(yùn)行。厭氧池為地下式，上部可以綠化或者建停車場(chǎng)、道路等，提高空間利 用率。
3、 水培植物凈化渠和生態(tài)渠去除氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，在保證出水水質(zhì)達(dá)到城 鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還可通過種 植經(jīng)濟(jì)植物對(duì)氮磷進(jìn)行資源化利用，獲得經(jīng)濟(jì)效益。
4、 該污水處理工藝將厭氧池、生物生態(tài)塘、水培植物凈化渠和生態(tài)渠進(jìn)行 有機(jī)組合，厭氧池與生物生態(tài)塘以降解有機(jī)物為主，并使后續(xù)的水培植物凈化渠 與生態(tài)渠能有效利用與去除氮、磷營養(yǎng)鹽。
進(jìn)出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果(單位mg/L， pH無單位)
項(xiàng)目PHSSCODCr氨氮?jiǎng)又参镉涂偭?br> 進(jìn)水平均7.403132320.07.32.22
出水平均7.1019346.41.30.23
一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)6 9，《053
6其中，SS為水中懸浮固體濃度，COD為化學(xué)需氧量，表征水中有機(jī)物含量 的多少。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
圖1為厭氧一生物生態(tài)塘一生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法的工藝流程圖。
圖2為生態(tài)塘平面圖。
圖3為生態(tài)浮床平面圖。
圖4為水培植物凈化渠平面圖。
圖5為生態(tài)渠平面圖。
圖6為生態(tài)渠A-A剖面圖
其中有:進(jìn)水槽l;厭氧池2;出水槽3;生態(tài)塘4;水培植物凈化渠5;生態(tài)渠 6;三角計(jì)量堰7;預(yù)埋角鋼8;曝氣機(jī)10;生態(tài)混凝土砌塊ll;導(dǎo)流墻12;三 角計(jì)量堰13;預(yù)埋角鋼14;兩層跌水板15;生態(tài)渠出水口 16;生態(tài)混凝土球 17;彈性填料18; PVC管19;毛竹20。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1 6對(duì)本發(fā)明的方案進(jìn)行說明
本發(fā)明中所使用的生態(tài)混凝土砌塊為采用生態(tài)混凝土預(yù)制的非球形塊狀邊 坡護(hù)砌材料，生態(tài)混凝土球?yàn)椴捎蒙鷳B(tài)混凝土預(yù)制的球形邊坡護(hù)砌材料。
本發(fā)明中的生態(tài)混凝土的制造主要是依據(jù)專利號(hào)為200310112757.1的專利。 其中，生態(tài)混凝土的原材料是水泥、碎石、礦物外加劑、高性能減水劑，其配合 比組成為水泥150~360kg/m3、 10~20mm單粒徑碎石1400~1800kg/m3、礦物外加 劑10~180kg/m3，水膠比0.2-0.3，高性能減水劑為膠結(jié)材用量的0.5~5.0%，采 用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，壓制或振動(dòng)或搗實(shí)成型。球形或非球形砌塊是由高空隙率 (20~30%)的多孔混凝土制成，且強(qiáng)度高，抗侵蝕能力強(qiáng)，由于混凝土砌塊內(nèi) 部存在連續(xù)空隙，從而具有良好的透水性和透氣性，能使一定根系的植物在其中 生長。如圖1所示， 一種厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，首先來 自污水管網(wǎng)的污水自流進(jìn)入進(jìn)水槽1后進(jìn)入?yún)捬醭?，厭氧池2可以為圓形，也 可以為方形，分兩級(jí)，第二級(jí)內(nèi)填充礫石濾料，厭氧池采用全封閉地下設(shè)置。在 其上可以栽種草坪或者建設(shè)停車場(chǎng)，提高空間利用率。污水在厭氧池2中停留l 2天，通過厭氧發(fā)酵分解，有機(jī)物濃度降低至100mg/L以下，大幅度減輕后續(xù)生 態(tài)塘有機(jī)物負(fù)荷，為后續(xù)氮磷的利用與去除創(chuàng)造條件，并提高污水的可生化性。 污水通過厭氧池2右側(cè)的出水槽3和三角計(jì)量堰7自流進(jìn)入生態(tài)塘4，在生態(tài)塘 中的停留時(shí)間為0.5 1天，有效水深為0.8 1.2米，生態(tài)塘的水流流態(tài)為推流 式。如圖2所示，生態(tài)塘4為矩形，內(nèi)部設(shè)置一個(gè)縱向?qū)Я鲏?2，導(dǎo)流墻長度 約為塘長度的0.85倍，進(jìn)水口和出水口分別設(shè)在導(dǎo)流墻兩側(cè)出水口遠(yuǎn)離進(jìn)水口 ， 以避免短流并形成推流流態(tài)，提高污染物在生物生態(tài)塘內(nèi)的降解效率。生態(tài)塘4 的邊坡與底部鋪設(shè)厚度為1.5mm的聚乙烯膜或用粘土夯實(shí)，以防止?jié)B水。生態(tài) 塘4采用多孔生態(tài)混凝土砌塊11護(hù)坡，護(hù)坡上種植美人蕉、黑麥草。生態(tài)塘4 內(nèi)沿水流方向設(shè)置若干個(gè)生態(tài)浮床，如圖3所示，生態(tài)浮床為矩形，每個(gè)生態(tài)浮 床長1.5m，寬lm，高lm，生態(tài)浮床總平面面積占生物生態(tài)塘平面面積的20%， 外框?yàn)榇置?0制成，中間架條為DN32的PVC管19，間隔150mm， PVC管 兩頭堵死，PVC管上懸掛直徑為150mm的彈性填料18，填料間距180mm，彈 性填料可以采用聚丙烯PP 、聚酰胺PA 、聚氯乙烯PVC等材料，作為微生物 富集生長的載體，生態(tài)浮床上冬季種植水芹菜，春夏秋季種植空心菜。生態(tài)塘內(nèi) 配置轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)10—臺(tái)，在水中溶解氧低于lmg/L時(shí)啟動(dòng)，目的是使污水混合 和提高塘內(nèi)的溶解氧。生態(tài)浮床和曝氣機(jī)10由鋼絲固定于預(yù)埋在導(dǎo)流墻中的角 鋼8上。生態(tài)塘4有效水深lm，污水經(jīng)三角計(jì)量堰7進(jìn)入生物生態(tài)塘4裝有曝 氣機(jī)10的一側(cè)，從位于導(dǎo)流墻另一側(cè)的出水口流出，流態(tài)接近推流式，污水停 留時(shí)間0.75天左右。生態(tài)塘四周的邊坡為45。，有效水深1米，污水停留時(shí)間 0.75天。污水中有機(jī)物被微生物進(jìn)一步降解，并通過植物的吸收去除部分氮磷。 條件允許的情況下，如圖4所示，可以在生態(tài)塘4和生態(tài)渠6之間設(shè)置一個(gè)水培 植物凈化渠5，水培植物凈化渠5可利用已有水渠改造。這樣從生態(tài)塘4流出的 污水進(jìn)入水培植物凈化渠5，水培植物凈化渠5利用已有水渠改造，在水培植物 凈化渠中凈化0.3 0.5天后，從水培植物凈化渠5出水經(jīng)跌水板后跌入生態(tài)渠中。 水培植物凈化渠5有效水深0.3m，采用水培法，春夏秋季種植空心菜，冬季種植水存菜，通過植物吸收、微生物分解和植物根系的過濾作用去除有機(jī)物和氮磷 營養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)不具備可用于改造的水渠時(shí)，可不設(shè)水培植物凈化渠5，生態(tài)塘4 出水直接進(jìn)入生態(tài)渠6，并延長污水在生態(tài)渠6內(nèi)的水力停留時(shí)間，停留時(shí)間可 以從原來的2天延長到2.5天。水培植物凈化渠5出水通過三角計(jì)量堰13流到 跌水板15上，之后污水跌入生態(tài)渠6中，污水在跌落過程中充氧，雙層跌水板 15通過預(yù)埋角鋼14進(jìn)行固定，水培植物凈化渠5與生態(tài)渠6的落差為0.8米。 如圖5和6所示，生態(tài)渠6的邊坡與渠底采用生態(tài)混凝土球17進(jìn)行護(hù)砌，邊坡 設(shè)為60° 。生態(tài)混凝土球間隙及表面覆土后種植美人蕉、黑麥草，水面種植水 生蔬菜或水生花卉等經(jīng)濟(jì)植物，實(shí)現(xiàn)氮磷資源化利用。生態(tài)渠水面寬1 2米，有 效水深0.8米，污水停留時(shí)間2天，通過微生物分解、植物吸收和生態(tài)混凝土的 吸附去除有機(jī)物和氮磷等營養(yǎng)物。生態(tài)渠6出水通過出水口 16排至水體或用于 灌溉。
權(quán)利要求
1.一種厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，其特征在于，污水首先經(jīng)進(jìn)水槽(1)流進(jìn)厭氧池(2)，在厭氧池(2)中的停留時(shí)間為1～2天，使厭氧后污水中的有機(jī)物濃度降低至100mg/L以下，然后通過出水槽(3)流進(jìn)生態(tài)塘(4)，在生態(tài)塘(4)中的停留時(shí)間為0.5～1天，有效水深為0.8～1.2米，生態(tài)塘(4)的水流流態(tài)為推流式，再由生態(tài)塘(4)進(jìn)入比生態(tài)塘(4)低0.5～1米的生態(tài)渠(6)中，在生態(tài)渠(6)中的停留時(shí)間為1～2天，生態(tài)渠(6)的有效水深為0.6～1.0米。
2. 如權(quán)利要求1所述的厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，其 特征在于，經(jīng)生態(tài)塘(4)處理過的水進(jìn)入水培植物凈化渠(5)，在水培植物凈 化渠(5)中凈化0.3 0.5天后，從水培植物凈化渠(5)出水經(jīng)跌水板(15)后跌入 生態(tài)渠(6)中。
3. 如權(quán)利要求2所述的厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，其 特征在于，水培植物凈化渠(5)的有效水深0.3m，在春夏秋季種植空心菜，在 冬季種植水芹菜。
4. 如權(quán)利要求1所述的厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，其 特征在于，出水槽(3)中的水自流或者經(jīng)泵提升后進(jìn)入生態(tài)塘(4)。
5. 如權(quán)利要求1所述的厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，其 特征在于，生態(tài)塘(4)為矩形，內(nèi)部設(shè)置一個(gè)縱向?qū)Я鲏?12)，導(dǎo)流墻(12) 的長度為生態(tài)塘(4)的長度的0.85倍，進(jìn)水口和出水口分別設(shè)在導(dǎo)流墻(12) 兩側(cè)，出水口遠(yuǎn)離進(jìn)水口，以形成推流流態(tài)，采用多孔生態(tài)混凝土砌塊(ll)護(hù)坡， 砌塊表面覆土后種植美人蕉、黑麥草，生態(tài)塘(4)內(nèi)沿水流方向設(shè)置若干個(gè)生態(tài) 浮床，生態(tài)浮床總平面面積占生態(tài)塘(4)平面面積的20%，生態(tài)浮床為矩形， 生態(tài)浮床下懸掛彈性填料(18)，生態(tài)浮床上冬季種植水芹菜，春夏秋季種植空心 菜，生態(tài)浮床固定于預(yù)埋在導(dǎo)流墻(12)上的角鋼上，生態(tài)塘(4)內(nèi)配置曝氣 機(jī)(10) —臺(tái)，在水中溶解氧低于lmg/L時(shí)啟動(dòng)，生態(tài)塘(4)四周的邊坡為45
6. 如權(quán)利要求1所述的厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，其 特征在于，生態(tài)渠(6)利用天然或人工開挖的土渠，使用生態(tài)混凝土球(17) 對(duì)邊坡與渠底進(jìn)行護(hù)砌，邊坡為60° ，生態(tài)混凝土球間隙及表面覆土后種植美人蕉、黑麥草，水面種植水生經(jīng)濟(jì)植物，生態(tài)渠(6)水面寬1 2米。
7.如權(quán)利要求1所述的厭氧-生態(tài)塘-生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，其 特征在于，厭氧池(2)為兩級(jí)厭氧池，第二級(jí)內(nèi)填充礫石濾料，厭氧池(2)為 全封閉式，厭氧池(2)設(shè)于地下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種厭氧—生態(tài)塘—生態(tài)渠組合小型污水除磷脫氮方法，將厭氧發(fā)酵、生物生態(tài)塘、水培植物凈化渠和生態(tài)渠進(jìn)行組合，污水首先經(jīng)進(jìn)水槽流進(jìn)厭氧池，在厭氧池中的停留時(shí)間為1～2天，通過厭氧發(fā)酵作用使厭氧后污水中的有機(jī)物濃度降低至100mg/L以下，然后通過出水槽經(jīng)三角計(jì)量堰流進(jìn)生態(tài)塘，在生態(tài)塘中的停留時(shí)間為0.5～1天，有效水深為0.8～1.2米，生態(tài)塘的水流流態(tài)為推流式，再由生態(tài)塘進(jìn)入比生態(tài)塘低0.5～1米的生態(tài)渠中，在生態(tài)渠中的停留時(shí)間為1～2天，生態(tài)渠的有效水深為0.6～1.0米。出水槽中的水自流或者經(jīng)泵提升后進(jìn)入生態(tài)塘。本發(fā)明方法處理效果好、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)簡(jiǎn)單，并通過種植經(jīng)濟(jì)植物有效利用污水中的氮磷資源。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101492226SQ20091002567
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者呂錫武, 磊 吳, 朱光燦, 李先寧, 君 袁, 昊 袁 申請(qǐng)人:東南大學(xué)