專利名稱：一種生物-土壤滲濾處理污水的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理技術，具體地涉及一種生物-土壤滲濾處理城市生活污水或工業(yè)污水的方法。本發(fā)明還涉及一種用于實現(xiàn)上述方法的裝置。
背景技術：
生物膜法是在活性污泥法的基礎上發(fā)展起來的，是一種通過微生物呈膜狀附著于載體表面形成的。通過與污水接觸，填料上的微生物攝取污水中污染物質作為生長所需養(yǎng)分加以利用代謝，從而使污水得到凈化。相比活性污泥法，生物膜法產(chǎn)生污泥大大減少，處理效果也大大提高，但是產(chǎn)生的污泥還是無法處理，而且由于生物法的局限性，污水中的磷多數(shù)存儲在污泥中微生物內，不斷的富集作用下，污泥中總磷濃度不斷升高，剩余污泥難以處理。土壤滲濾設備是一種自然生態(tài)處理方法，以節(jié)能、省資源作為指導思想，予以工程化、實用化創(chuàng)造出來的一種小規(guī)模的新型污水凈化技術，是綜合利用土壤-填料-微生物-植物共同作用處理生活污水的復合凈化工藝。現(xiàn)有的土壤滲濾設備占地面積大，在污水處理過程中土壤毛細結構容易被堵塞，造成系統(tǒng)運行的停滯。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物-土壤滲濾處理污水的方法。本發(fā)明的又一目 的在于提供一種實現(xiàn)上述方法的裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的生物-土壤滲濾處理污水的方法，其步驟包括I)污水進行厭氧反應，在厭氧環(huán)境下，將易降解的大分子有機物轉化為小分子；2)將經(jīng)過好氧與厭氧反應的出水混合后布設到土壤中，在土壤-微生物-植物的綜合作用下凈化水質，并在缺氧條件下污水中硝酸根被反硝化為N2散逸出來；3) 土壤中的出水進行好氧處理，以消解污水中殘余的有機物，脫除剩余的氨氮后一部分排出，一部分與厭氧反應的出水混合后布設到土壤中；4)好氧處理后的污泥返回用到土壤中，作為植物生長的肥料。所述的方法，其中，污水進行厭氧處理的溫度為25_35°C，pH = 7. 5-8. 5。本發(fā)明提供的實現(xiàn)上述方法的裝置，其主要由厭氧生物膜反應器、土壤滲濾設備和好氧生物膜反應器組成；其中厭氧生物膜反應器內下端設有攪拌器，該厭氧生物膜反應器的出水口連接至土壤滲濾設備進水口的配水管；厭氧生物反應器內攪拌器上方設有填料，填料上生長有厭氧生物膜；土壤滲濾設備自上而下依次為表面土壤層、砂土層、過濾層和導水層；表面土壤層用于植物，土層由砂子與土壤混合組成，過濾層為無紡布，導水層為鋪設的礫石填料；土壤滲濾設備的出水口連接至好氧生物膜反應器的進水口 ；
好氧生物膜反應器設有兩個出水口，第一出水口用于出水，第二出水口與厭氧生物膜反應器出水口連接；好氧生物膜反應器內部下端設有曝氣盤，曝氣盤上方設有填料，填料上生長有好氧生物膜。所述的裝置，其中，厭氧生物膜反應器和好氧生物膜反應器的底部均設是排泥口。所述的裝置，其中，好氧生物膜反應器的曝氣盤通過一流量計連接曝氣機。所述的裝置，厭氧生物膜反應器的出水口通過水泵連接至土壤滲濾設備的配水管。所述的裝置，其中，配水管為穿孔PVC管，管外包裹一層土工布防止堵塞，土工布外包裹一層具有微電解功能的鐵碳填料。所述的裝置，其中，厭氧生物膜反應器、土壤滲濾設備和好氧生物膜反應器的進水口以及出水口均分別安裝有電磁閥門。 所述的裝置，其中，土壤滲濾設備的出水口經(jīng)過沉淀池連接至好氧生物膜反應器的進水口。所述的裝置，其中，厭氧生物膜反應器內部和好氧生物膜反應器內部均安裝有加熱帶和溫感探頭，該加熱帶和溫感探頭分別連接設置在厭氧生物膜反應器外部和好氧生物膜反應器外部的溫度控制儀。本發(fā)明以厭氧-缺氧-好氧處理方法(簡稱為A2/0法)為指導思想，采取生物膜法和土壤滲濾設備的有機結合彌補了兩種方法的缺陷，將生物膜法的污泥回流至土壤滲濾設備作為植物生長的養(yǎng)分，同時利用植物的生長脫除污泥中的磷，達到磷根本脫除的目的。同時在土壤滲濾設備中填充人工配置的特殊土壤，按照一定比例種植植物，并在布水管外鋪設鐵碳填料，以提聞污染物質的去除效率，防止堵塞現(xiàn)象的廣生。


圖1是本發(fā)明用于實現(xiàn)A2/0法的裝置結構示意圖。附圖中主要組件符號說明I厭氧生物膜反應器；2 土壤滲濾設備；3好氧生物膜反應器；4攪拌器；5曝氣盤；6水泵；7溫度控制儀；8溫感探頭；9加熱帶；10表面土壤層；11砂土層；12過濾層；13導水土壤層；14轉子流量計；15曝氣機；16排泥口 ；17好氧生物膜；18厭氧生物膜。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種處理城市生活污水或工業(yè)污水的A2/0生物膜反應器-土壤滲濾設備以及利用該裝置進行污水處理的組合工藝。本發(fā)明提供的A2/0生物膜反應器-土壤滲濾設備進行污水處理的組合工藝為使用水泵將污水泵入?yún)捬跎锬し磻鱅的進水口 ；其中，厭氧生物膜反應器I底部開設有排泥口 16，厭氧生物膜反應器I的內部位于排泥口 16的上方設有攪拌器4，攪拌器4的上方的填料上生長有厭氧生物膜18 ；厭氧生物膜反應器I的出水口通過水泵6連接至土壤滲濾設備2進水口的配水管；
配水管為一個穿孔PVC管，管外包裹一層土工布防止堵塞，土工布外包裹一層鐵碳填料，具有微電解功能；土壤滲濾設備為地埋式土壤滲濾設備，自上而下依次為表面土壤層10、砂土層
11、過濾層12和導水層13。表面土壤層10為O. 2m的土壤，用于栽種植物；砂土層11厚O. 5m,由粒徑的砂子與土壤混合組成,根據(jù)土壤粘度,砂子與土壤混合體積比例為2:1-3:1 ;過濾層12為厚度50mm的無紡布；導水層13厚30mm,鋪設碌石填料,分上、下兩層，中間通過無紡布隔開，碌石填料的粒徑分別為8mm-15mm和15mm-30mm ；土壤滲濾設備2表面土壤層10栽種的植物優(yōu)先選擇風車草和再力花，風車草、再力花栽種比例為1: 1，此時對氨氮的吸收效果最好，同時具有景觀效果。土壤滲濾設備2的出水口經(jīng)過沉淀池(公知技術，圖中未示)沉淀后連接至好氧生物膜反應器3的進水口 ；其中，該好氧生物膜反應器3底部開設有排泥口 16，好氧生物膜反應器3內部位于排泥口 16上方設有曝氣盤5，好氧生物反應器3內的填料上生長有好氧生物膜17 ；好氧生物膜反應器I分別設有兩個出水口，其中第一出水口用于出水，第二出水口出水與厭氧生物膜反應器I的出水混合向土壤滲濾設備配水； 加熱帶9和溫感探頭8，分別連接設置在厭氧生物膜反應器I和好氧生物膜反應器3內部，并與外部的溫度控制儀連接；曝氣機15是通過轉子流量計14連接至好氧生物膜反應器3的曝氣盤5。為全球控制進水和出水，進水口和出水口均分別安裝有電磁閥門(公知技術，圖中未示)。本發(fā)明提供的A2/0法處理污水的方法，其主要流程如下I)污水進入?yún)捬跎锬し磻鲀?，利用厭氧環(huán)境對進水先進行預處理，污水溫度調節(jié)至25-35°C，pH = 7. 5-8. 5，由厭氧生物膜反應器內的攪拌器攪拌進行第一步厭氧反應，水力停留時間為24h。在厭氧環(huán)境的前提下，兼性厭氧發(fā)酵菌先將易降解大分子有機物轉化為小分子的VFA (揮發(fā)性脂肪酸)，為后續(xù)工藝中的微生物脫氮除磷過程提供碳源，為植物生長提供養(yǎng)分；同時聚磷菌吸收小分子有機物合成PHB ( —種存在于細菌細胞質內的碳源類貯藏物聚-β-羥丁酸)儲存在細胞內，同時將聚磷水解成正磷酸鹽，釋放到污水中，使污水中磷濃度升高；本步驟的COD去除率可達到60%以上，使有機物初級降解，降低廢水處理難度，在碳氮比一定的情況下提高了脫氮除磷效率。2)好氧生物膜反應器與厭氧生物膜反應器的出水混合，使混合水COD濃度低于1000mg/L,氨氮濃度低于300mg/L,磷濃度低于25mg/L后進入到土壤滲濾設備內，在土壤-微生物-植物系統(tǒng)的綜合作用下凈化水質。在缺氧條件下，反硝化菌吸收了小分子有機物提供碳源，污水中硝酸根被反硝化為N2，散逸出來；同時缺氧環(huán)境導致磷的釋放，在植物的生長過程中，吸收大量有機物與氮磷作為養(yǎng)分，利用植物的生長脫除污泥中的磷，解決了活性污泥和生物膜反應器內污泥的磷累計問題，因此有機物和氮、磷濃度都大幅度降低。本步驟解決了活性污泥和生物膜反應器內污泥的磷累計問題，因此有機物和氮、磷濃度都大幅度降低，氨氮去除率可達到75% -80%，總磷去除率高達90%以上。3) 土壤滲濾設備出水經(jīng)過沉淀進入好氧生物膜反應器內反應，好氧生物膜反應器內填充有填料或碳素纖維生態(tài)草，營造好氧環(huán)境；水力停留時間為8-12小時。這一步反應不但消解污水中殘余的有機物，而且脫除剩余的氨氮。此時污水內碳源在前兩步內已經(jīng)大量消耗，聚磷菌主要靠分解內部儲存的PHB獲得能量進行繁殖，同時吸收儲存污水內殘余的磷；經(jīng)過沉淀，污泥由排泥口排出，回用到土壤滲濾設備，作為植物生長的肥料。本步驟的出水氨氮、總磷、COD去除效果高達90-95%，運行成本低，出水水質好，滿足國家污水排放要求。 本發(fā)明的A2/0法組合工藝，是生物處理與生態(tài)處理的有機結合。相對單一的生物膜反應器，本發(fā)明不僅僅是將磷儲存在污泥內，而是在土壤滲濾設備中通過植物做到了磷的去除，解決了生物膜反應器剩余污泥磷含量超高、運行費用高的問題。相對常規(guī)土壤滲濾設備，本發(fā)明具有占地面積小，污水處理量大，處理效果好，將污水中污染物質更加有效利用的優(yōu)點。同時本發(fā)明可以抗堵塞，減緩土滲法脫氮除磷效果不穩(wěn)定的現(xiàn)象。以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。廢水在水泵6的作用下導入?yún)捬跎锬し磻?，同時開啟攪拌器4，進行第一階段厭氧反應。廢水注滿厭氧生物膜反應器I后關閉水泵6。24h后反應結束，關閉攪拌器4，沉淀一段時間進行泥水分離，將上清液與回流液混合，將混合液在水泵6的作用下導入土壤滲濾設備內進行反應。經(jīng)過土壤滲濾設備處理后的出水在水泵6的作用下輸送至好氧生物膜反應器內，8-12h后反應結束，關閉曝氣機15，在電磁閥的作用下出水。厭氧生物膜反應器I與好氧生物膜反應器3內溫度均由溫度控制儀7來調節(jié)，當溫感探頭8檢測到溫度高于所需溫度時，溫度控制儀7停止加熱帶9的加熱過程。剩余污泥由排泥口 13排出。厭氧生物膜填料快速掛膜的方法實現(xiàn)過程首先將接種的底泥鋪置于反應器底部，用微生物培養(yǎng)液按照濃度梯度馴化，濃度梯度按重量比為底泥微生物培養(yǎng)液=3 1、2 1、1 1、1 2、1 3，不斷加大混合液中微生物培養(yǎng)液的比例，直至最后進水全為微生物培養(yǎng)液，開啟攪拌機攪拌混勻?；旌弦簝商鞊Q一次，此操作持續(xù)大約兩星期，待污泥形狀漸漸變好，顏色逐漸由黑色變成黑褐色，具有清新泥土味，沉降性能良好，表明污泥培養(yǎng)階段結束。其中接種的污泥采用污水處理廠二次沉淀池的剩余污泥；微生物培養(yǎng)液配方為葡萄糖1. 4g/L，Κ2ΗΡ0419· 15mg/L, ΚΗ2Ρ0422· 85mg/L, NH4Cll. 15g/L, MgSO4O. 15g/L 和微量元素。其水質指標為pH :7. 86 ; P (CODcr) 1000mg/L ； P (NH:_N) 300mg/L ； P (PO43^-P)25mg/L。好氧生物膜填料快速掛膜的方法實現(xiàn)過程首先將接種的底泥鋪置于反應器底部，用微生物培養(yǎng)液按照濃度梯度馴化，濃度梯度按重量比為底泥微生物培養(yǎng)液=3 1、2 1、1 1、1 2、1 3，不斷加大混合液中微生物培養(yǎng)液的比例，直至最后進水全為微生物培養(yǎng)液。加入反應器中曝氣，連續(xù)操作一星期，待污泥形狀漸漸變好，顏色逐漸由黑色變成黃褐色，具有清新泥土味，沉降性能良好，COD和氨氮去除率分別穩(wěn)定至85%以上，反應器出水穩(wěn)定，表明污泥培養(yǎng)階段結束即可進行下一操作。在污泥馴化完成后即可進行填料掛膜。將填料放進反應器，填料高度與水深比為O. 7，悶曝24h，靜置一段時間，然后排出部分懸浮態(tài)微生物及上清液，再加入微生物培養(yǎng)液，繼續(xù)曝氣、靜置，反復幾次，掛膜成功時，肉眼可以看到反應器內壁上附著一定量的絲狀絮體，填料的表面都裹上了一層淺黃色的生物膜，并且顏色逐漸加深。曝氣過程中采用微曝氣，若是過度曝氣攪拌，會使生物難以附著在填料表面。填料掛膜過程大約持續(xù)一星期。其 中接種的底泥采用污水處理廠二次沉淀池的剩余污泥；微生物培養(yǎng)液是農(nóng)村生活污水，微生物培養(yǎng)液的配方為葡萄糖O. 42g/L，K2HP043. 83mg/L, KH2P044. 57mg/L,NH4C195. 35mg/L,MgSO4O. 15g/L 和微量元素。其水質指標為pH :7. 86 ； P (CODcr) 300mg/L ；P (NH4+-N) 25mg/L ； P (PO43^-P) :5mg/L。
權利要求
1.ー種生物-土壤滲濾處理污水的方法，其主要步驟包括 1)污水進行厭氧反應，在厭氧環(huán)境下，將易降解的大分子有機物轉化為小分子； 2)將經(jīng)過好氧反應與厭氧反應的出水混合后布設到土壤中，在土壤-微生物-植物的綜合作用下浄化水質，并在缺氧條件下污水中硝酸根被反硝化為N2散逸出來； 3)土壌中的出水進行好氧處理，以消解污水中殘余的有機物，脫除剰余的氨氮后一部分排出，一部分與厭氧反應的出水混合后布設到土壌中； 4)好氧處理后的污泥返回用到土壌中，作為植物生長的肥料。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，污水進行厭氧處理的溫度為25-35°C，pH=7.5~8. 5。
3.ー種實現(xiàn)權利要求1所述方法的裝置，其主要由厭氧生物膜反應器、土壤滲濾設備和好氧生物膜反應器組成；其中 厭氧生物膜反應器內下端設有攪拌器，該厭氧生物膜反應器的出水ロ連接至土壤滲濾設備進水口的配水管；厭氧生物反應器內攪拌器上方設有填料，填料上生長有厭氧生物膜； 土壤滲濾設備自上而下依次為表面土壤層、砂土層、過濾層和導水層；表面土壌層用于植物，土層由砂子與土壌混合組成，過濾層為無紡布，導水層為鋪設的礫石填料； 土壤滲濾設備的出水ロ連接至好氧生物膜反應器的進水口； 好氧生物膜反應器設有兩個出水ロ，第一出水ロ用于出水，第二出水ロ與厭氧生物膜反應器出水ロ連接； 好氧生物膜反應器內部下端設有曝氣盤，曝氣盤上方設有填料，填料上生長有好氧生物膜。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中，厭氧生物膜反應器和好氧生物膜反應器的底部均設是排泥ロ。
5.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中，好氧生物膜反應器的曝氣盤通過一流量計連接曝氣機。
6.根據(jù)權利要求3所述的裝置，厭氧生物膜反應器的出水ロ通過水泵連接至土壤滲濾設備的配水管。
7.根據(jù)權利要求3或6所述的裝置，其中，配水管為穿孔PVC管，管外包裹ー層土工布防止堵塞，土工布外包裹ー層具有微電解功能的鐵碳填料。
8.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中，厭氧生物膜反應器、土壤滲濾設備和好氧生物膜反應器的進水口以及出水ロ均分別安裝有電磁閥門。
9.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中，土壤滲濾設備的出水ロ經(jīng)過沉淀池連接至好氧生物膜反應器的進水口。
10.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中，厭氧生物膜反應器內部和好氧生物膜反應器內部均安裝有加熱帶和溫感探頭，該加熱帶和溫感探頭分別連接設置在厭氧生物膜反應器外部和好氧生物膜反應器外部的溫度控制儀。
全文摘要
一種生物-土壤滲濾處理污水的方法，其主要步驟包括1)污水進行厭氧反應，在厭氧環(huán)境下，將易降解的大分子有機物轉化為小分子；2)將經(jīng)過好氧反應與厭氧反應的出水混合后布設到土壤中，在土壤-微生物-植物的綜合作用下凈化水質，并在缺氧條件下污水中硝酸根被反硝化為N2散逸出來；3)土壤中的出水進行好氧處理，以消解污水中殘余的有機物，脫除剩余的氨氮后一部分排出，一部分與厭氧反應的出水混合后布設到土壤中；4)好氧處理后的污泥返回用到土壤中，作為植物生長的肥料。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的裝置。
文檔編號C02F3/34GK103030247SQ20111030315
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權日2011年10月9日
發(fā)明者席北斗, 王雷, 張列宇, 夏訓峰, 牛永超, 熊瑛, 王麗君, 趙穎 申請人:中國環(huán)境科學研究院