協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置及凈水方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置及凈水方法。所述裝置由濕地生態(tài)型曝氣池、布水系統(tǒng)、活性污泥好氧區(qū)和濕地生態(tài)凈水區(qū)構(gòu)成，濕地生態(tài)型曝氣池的底部設(shè)置有布水系統(tǒng)，活性污泥好氧區(qū)位于濕地生態(tài)型曝氣池下部，濕地生態(tài)凈水區(qū)懸壁安裝在濕地生態(tài)型曝氣池頂部；所述凈水方法為：污水經(jīng)濕地生態(tài)型曝氣池底部進(jìn)入布水系統(tǒng)，均勻布水后依次進(jìn)入活性污泥好氧區(qū)和濕地生態(tài)凈化區(qū)，在活性污泥好氧區(qū)、濕地生態(tài)凈水區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)充分厭氧、兼氧、好氧凈化后達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明將生態(tài)濕地與曝氣池結(jié)合，構(gòu)造成濕地生態(tài)型曝氣池，在有效凈化水質(zhì)的同時(shí)，可以同步脫總氮除磷，提高氮磷的去除效率，實(shí)現(xiàn)協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷和污水中的資源回收。
【專(zhuān)利說(shuō)明】協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置及凈水方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水生態(tài)處理領(lǐng)域，涉及一種由生物曝氣池和人工濕地立體組合而成的生態(tài)型曝氣池及利用其進(jìn)行處理污水的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]曝氣池:活性污泥法污水處理技術(shù)的核心構(gòu)筑物，它遵循生物化學(xué)原理，利用懸浮生長(zhǎng)的活性污泥絮體中的豐富的好氧、兼養(yǎng)微生物菌群在有氧的條件下，吸附、吸收、降解水體中的有機(jī)污染物、氮、磷等，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化?；钚晕勰喾ㄊ俏鬯幚淼淖顐鹘y(tǒng)的工藝，具有技術(shù)成熟，可靠，有機(jī)物凈化效果好的優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外城市生活污水處理的首選技術(shù)，曝氣池是污水處理廠(chǎng)的最重要的構(gòu)筑物之一。
[0003]人工濕地生態(tài)污水處理原理:人工濕地生態(tài)污染治理技術(shù)主要是利用濕地基質(zhì)、微生物以及植物這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行物理、化學(xué)和生物三重作用，通過(guò)濕地基質(zhì)過(guò)濾、吸附、濕地植物吸收分解以及濕地微生物降解來(lái)實(shí)現(xiàn)污水凈化的方法。植物根系菌群以及濕地基質(zhì)中的微生物將水體中大顆粒、大分子的有機(jī)污染物分解成為小顆粒和離子態(tài)的小分子被植物同化吸收，成為植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的同時(shí)凈化水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)凈化水質(zhì)。
[0004]將生態(tài)濕地與曝氣池結(jié)合，在曝氣池的頂部懸掛多組濕地模塊，構(gòu)造成濕地生態(tài)型曝氣池，協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷，提高出水水質(zhì)，降低運(yùn)行成本。
[0005]目前公知的曝氣池為簡(jiǎn)單的矩形頂部開(kāi)口池體，前端進(jìn)水，后端出水，底部曝氣充氧。目前公知的曝氣池存在以下問(wèn)題:
1、雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于在該池中運(yùn)行的好氧活性污泥工藝的主要菌群為好氧菌，主要支持好氧生物凈化工藝過(guò)程，好氧降解有機(jī)物COD，好氧硝化脫氨氮，聚磷菌好氧噬磷，但是由于脫總氮需要反硝化配合，需要缺氧環(huán)境，而好氧噬磷也需要厭氧釋磷配合。沒(méi)有厭氧池的配合，沒(méi)有有效的缺氧條件單一的好氧環(huán)境，脫氮除磷效果差，很難達(dá)到城市污水處理廠(chǎng)污水排放IA的標(biāo)準(zhǔn)。因此必須增加配合池體，或者增加化學(xué)除磷。
[0006]2、傳統(tǒng)的活性污泥工藝運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)最多的問(wèn)題就是污泥膨脹，污泥膨脹的問(wèn)題出現(xiàn)往往是由于進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)，污水中的有機(jī)物、氮、磷比不配合，或者溶解氧不滿(mǎn)足生化工藝的需求，而造成的污泥膨脹，這是由于好氧工藝本身菌群結(jié)構(gòu)單一，抗沖擊負(fù)荷、自調(diào)節(jié)能力差，一旦水質(zhì)或溶解氧出現(xiàn)波動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹，影響污水廠(chǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0007]3、傳統(tǒng)的曝氣池，一般為上開(kāi)口設(shè)計(jì)，溶解氧以微小氣泡的形式從底部上升，被活性污泥吸附，被好氧菌吸收利用，到達(dá)頂部釋放進(jìn)入大氣，這種形式的池體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致溶解氧的浪費(fèi)嚴(yán)重，曝氣能耗成為污水處理成運(yùn)行成本的最大構(gòu)成。
[0008]4、對(duì)于北方地區(qū)而言，敞口的曝氣池，冬季散熱快，導(dǎo)致水池溫度低，不利于生化工藝的進(jìn)行，但是如果加蓋保溫，增加建設(shè)成本，不利于設(shè)備檢修。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)公知曝氣池存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置及凈水方法。本發(fā)明提出的協(xié)同生態(tài)型污水處理裝置的主體為曝氣池，在上開(kāi)口的位置懸放潛流型人工濕地模塊，形成濕地生態(tài)型曝氣池，實(shí)現(xiàn)協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷，優(yōu)化菌群結(jié)構(gòu)，提供多菌群復(fù)合多結(jié)構(gòu)形式，提高抗沖擊負(fù)荷的能力，提高溶解氧的利用效率，在冬季還具有保溫的作用，確保任何溫度下出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
[0010]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型曝氣池污水處理裝置，包括濕地生態(tài)型曝氣池、布水系統(tǒng)、活性污泥好氧區(qū)和濕地生態(tài)凈水區(qū)，其中:濕地生態(tài)型曝氣池的底部設(shè)置有布水系統(tǒng)，活性污泥好氧區(qū)位于濕地生態(tài)型曝氣池下部，濕地生態(tài)凈水區(qū)懸壁安裝在濕地生態(tài)型曝氣池頂部；所述活性污泥好氧區(qū)內(nèi)設(shè)置有均勻布置的曝氣頭和曝氣送風(fēng)管，曝氣頭與曝氣送風(fēng)管相連；所述濕地生態(tài)凈水區(qū)由濕地底板、濕地礫石基質(zhì)層、濕地混合基質(zhì)層、濕地礫石保護(hù)基質(zhì)層、濕地壁面和濕地植物構(gòu)成，濕地底板和濕地壁面構(gòu)成濕地槽體，濕地底板之上依次為濕地礫石基質(zhì)層、濕地混合基質(zhì)層和濕地礫石保護(hù)基質(zhì)層，濕地槽體內(nèi)水培濕地植物。
[0011]利用上述裝置進(jìn)行凈水的具體過(guò)程為:
污水經(jīng)濕地生態(tài)型曝氣池底部進(jìn)入布水系統(tǒng)，均勻布水后依次進(jìn)入活性污泥好氧區(qū)和濕地生態(tài)凈化區(qū)，在活性污泥好氧區(qū)、濕地生態(tài)凈水區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)充分厭氧、兼氧、好氧凈化后達(dá)標(biāo)排放。
[0012]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、將生態(tài)濕地與曝氣池結(jié)合，構(gòu)造成濕地生態(tài)型曝氣池，在有效凈化水質(zhì)的同時(shí)，可以同步脫總氮除磷，提高氮磷的去除效率，實(shí)現(xiàn)協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷和污水中的資源回收；
2、抗沖擊負(fù)荷，有效抑制污泥膨脹；
3、基質(zhì)中生物碳具有豐富的比表面積，對(duì)溶解氧具有很好的吸附性能，提高溶解氧的利用率；
4、保溫效果好，確保冬季運(yùn)行；
5、安裝靈活，有利維修；
6、能夠?qū)崿F(xiàn)從好氧到濕地基質(zhì)微生態(tài)到濕地植物的多形態(tài)菌群分層組合的復(fù)合生態(tài)運(yùn)行模式，是其他公知曝氣生化池所不具備的；
7、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生物生態(tài)協(xié)同處理污水，脫氮除磷效果好，景觀效果好，不需要增加建設(shè)額外的池體，不需要增加占地和投入較大的建設(shè)成本，充分滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)污水處理廠(chǎng)提標(biāo)改造的要求，是下一階段污水處理廠(chǎng)提標(biāo)改造的首選技術(shù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為生態(tài)型曝氣池立面布置圖；
圖2為圖1的1-1剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0015]如圖1-2所示，本發(fā)明提供的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置主要由濕地生態(tài)型曝氣池1、布水系統(tǒng)2、活性污泥好氧區(qū)3和濕地生態(tài)凈水區(qū)4構(gòu)成。它具有從好氧菌到濕地基質(zhì)微生態(tài)系統(tǒng)及濕地植物多菌種分層組合，多生態(tài)組合的運(yùn)行模式能夠在處理污水的同時(shí)強(qiáng)化脫氮除磷，并能夠把部分氮磷吸收進(jìn)入植物體達(dá)到資源回收的目的。
[0016]所述濕地生態(tài)型曝氣池I為矩形池體，底部設(shè)置有進(jìn)水口，頂部設(shè)置有出水口 6，采用頂位排水。
[0017]所述布水系統(tǒng)2由位于濕地生態(tài)型曝氣池底部的進(jìn)水管2-1和與之垂直相連的多組平行布水管2-2組成，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)水均勻。進(jìn)水管2-1與進(jìn)水口相連通并于濕地生態(tài)型曝氣池I底部緊貼底板穿入，污水由進(jìn)水管2-1進(jìn)入池內(nèi)經(jīng)平行布水管2-2排入池體底部，形成由下向上的水力升流。濕地生態(tài)型曝氣池I根據(jù)污水處理的水量及水力停留時(shí)間進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。
[0018]所述活性污泥好氧區(qū)3位于濕地生態(tài)型曝氣池I下部，該區(qū)域?yàn)閭鹘y(tǒng)的活性污泥工藝?；钚晕勰嗪醚鯀^(qū)3內(nèi)設(shè)置有均勻布置的曝氣頭3-1和曝氣送風(fēng)管3-2，曝氣頭3-1與曝氣送風(fēng)管3-2相連，為曝氣池提供溶解氧，確保好氧區(qū)的溶解濃度在3mg/L，形成好氧生化，有利于有機(jī)物降解?；钚晕勰嗪醚鯀^(qū)3根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)停留時(shí)間及區(qū)域尺寸，污水在好氧區(qū)進(jìn)行好氧生化，實(shí)現(xiàn)污水的凈化作用。
[0019]所述濕地生態(tài)凈水區(qū)4為懸壁安裝的模塊化濕地槽體，位于濕地生態(tài)型曝氣池I的頂部，根據(jù)脫氮除磷需要可以布滿(mǎn)整個(gè)曝氣池也可以部分放置。濕地生態(tài)凈水區(qū)由濕地底板4-2、濕地礫石基質(zhì)層4-3、濕地混合基質(zhì)層4-4、濕地礫石保護(hù)基質(zhì)層4-5、濕地壁面4-6和濕地植物5構(gòu)成。濕地槽體為2mX2m的方形結(jié)構(gòu)，通過(guò)槽鋼4_1固定在濕地生態(tài)型曝氣池I的壁面上，實(shí)現(xiàn)懸壁安裝。該濕地槽體的安裝不需要改變?cè)貧獬氐慕Y(jié)構(gòu)和尺寸。濕地底板4-2為不銹鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔孔徑為3_，厚度為5_，起到支撐濕地基質(zhì)的作用，保證污水能夠進(jìn)入濕地基質(zhì)層；濕地壁面4-6為由PVC板圍成的四框，高度大于濕地礫石保護(hù)基質(zhì)層4-5 5mm ;濕地爍石基質(zhì)層4_3位于濕地底板4_2之上，厚度不小于10cm，爍石的粒徑為3-5_，具有布水均質(zhì)、支持上層濕地混合基質(zhì)層4-4保護(hù)根系的作用；濕地混合基質(zhì)層4-4位于濕地爍石基質(zhì)層4-3之上，厚度不小于30cm，由粒徑為l_2mm的麥稻生物碳與粒徑為1-2_的沙壤土 1:1 (體積比)混合而成，該基質(zhì)層具有重量輕、吸附性能好的優(yōu)點(diǎn)；濕地礫石保護(hù)基質(zhì)層4-5位于濕地混合基質(zhì)層4-4之上，厚度不小于10cm，礫石的粒徑為3-5_，起到保護(hù)濕地混合基質(zhì)層4-4，防止?jié)竦鼗旌匣|(zhì)層4-4小顆粒流失的作用；濕地槽體內(nèi)水培根系發(fā)達(dá)、耐污、景觀效果好的美人蕉等濕地植物5。
[0020]本發(fā)明的濕地生態(tài)凈水區(qū)除具有公知潛流濕地的凈水特點(diǎn)外，它的結(jié)構(gòu)采用兩層大顆粒的礫石層夾一層麥桿生物碳混合沙壤土的高效吸附基質(zhì)層，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)即能夠保證污水由底部進(jìn)入頂部流出的升流式潛流濕地的水力流態(tài)要求，又能利用基質(zhì)中麥秸生物碳豐富的比表面積的優(yōu)良吸附效能，有效吸附溶解氧、有機(jī)物、硝酸鹽氮和磷等，為濕地植物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。同時(shí)頂層礫石層的保護(hù)作用，防止小顆粒的基質(zhì)流失。這樣的三明治結(jié)構(gòu)是公知濕地所不具備的。同時(shí)這樣的基質(zhì)結(jié)構(gòu)也能夠充分發(fā)揮麥桿生物碳吸附，碳表面生物膜生化、根系菌群生化等多重功效，實(shí)現(xiàn)分解有機(jī)物，吸收氮磷，凈化水質(zhì)。
[0021]利用上述裝置進(jìn)行凈水的具體過(guò)程為: 污水經(jīng)過(guò)格柵、沉淀等預(yù)處理后，經(jīng)污水提升泵從濕地生態(tài)型曝氣池底部進(jìn)入布水系統(tǒng)，均勻布水后進(jìn)入活性污泥好氧區(qū)，在活性污泥區(qū)進(jìn)行好氧生化處理，使80%有機(jī)質(zhì)得到降解，40%氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，部分降解磷。污水上升進(jìn)入濕地生態(tài)凈化區(qū)，首先通過(guò)大顆粒的礫石區(qū)均質(zhì)布水，在濕地內(nèi)通過(guò)濕地基質(zhì)的吸附，尤其是生物碳的高效吸附，濕地基質(zhì)中微生物的好氧、兼氧、厭氧生化充分降解有機(jī)物，并實(shí)現(xiàn)同步反硝化，同時(shí)由于麥桿生物碳具有較高的比表面積能有效吸附污水中的有機(jī)物，硝酸鹽，磷酸鹽，同時(shí)麥桿生物碳中K離子的含量高，能夠?yàn)槲⑸锖蜐竦刂参锾峁┴S富的礦物質(zhì)鹽。污水經(jīng)過(guò)濕地生態(tài)系統(tǒng)的充分凈化后，由位于頂部的出水口排出。污水分別在活性污泥好氧區(qū)、濕地生態(tài)凈水區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)多菌種、多生態(tài)形式充分厭氧、兼氧、好氧凈化后達(dá)標(biāo)排放。
【權(quán)利要求】
1.一種協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述裝置由濕地生態(tài)型曝氣池、布水系統(tǒng)、活性污泥好氧區(qū)和濕地生態(tài)凈水區(qū)構(gòu)成，其中:濕地生態(tài)型曝氣池的底部設(shè)置有布水系統(tǒng)，活性污泥好氧區(qū)位于濕地生態(tài)型曝氣池下部，濕地生態(tài)凈水區(qū)懸壁安裝在濕地生態(tài)型曝氣池頂部；所述濕地生態(tài)凈水區(qū)由濕地底板、濕地礫石基質(zhì)層、濕地混合基質(zhì)層、濕地礫石保護(hù)基質(zhì)層、濕地壁面和濕地植物構(gòu)成，濕地底板和濕地壁面構(gòu)成濕地槽體，濕地底板之上依次為濕地礫石基質(zhì)層、濕地混合基質(zhì)層和濕地礫石保護(hù)基質(zhì)層，濕地槽體內(nèi)水培濕地植物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述濕地生態(tài)型曝氣池為矩形池體，采用頂位排水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述布水系統(tǒng)由位于濕地生態(tài)型曝氣池底部的進(jìn)水管和與之垂直相連的多組平行布水管組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述活性污泥好氧區(qū)內(nèi)設(shè)置有曝氣頭和曝氣送風(fēng)管，曝氣頭與曝氣送風(fēng)管相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述濕地底板為不銹鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)，濕地壁面為由PVC板圍成的四框。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述濕地石樂(lè)石基質(zhì)層厚度不小于10cm，濕地混合基質(zhì)層厚度不小于30cm，濕地爍石保護(hù)基質(zhì)層厚度不小于10cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述濕地混合基質(zhì)層由麥秸生物碳與沙壤土混合而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述麥秸生物碳與沙壤土的粒徑為1_2_，其混合體積比為1:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置，其特征在于所述濕地植物為美人蕉。
10.一種利用權(quán)利要求1所述的協(xié)同強(qiáng)化脫氮除磷生態(tài)型污水處理裝置進(jìn)行凈水的方法，其特征在于所述凈水方法具體過(guò)程為:污水經(jīng)濕地生態(tài)型曝氣池底部進(jìn)入布水系統(tǒng)，均勻布水后依次進(jìn)入活性污泥好氧區(qū)和濕地生態(tài)凈化區(qū)，在活性污泥好氧區(qū)、濕地生態(tài)凈水區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)充分厭氧、兼氧、好氧凈化后達(dá)標(biāo)排放。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK104512967SQ201410813247
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】王麗, 王琳, 宋乃秋, 何玉榮, 李浩然 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)