一种中小型生活污水生态处理系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种中小型生活污水生态处理系统及其使用方法。


背景技术：

2.传统生活污水处理站工艺主要有a2/o工艺、氧化沟工艺、mbr工艺、sbr等生化处理工艺，其中a2/o工艺应用最为广泛，具有良好的有机物和总氮去除效果。a2/o工艺设计原理是：根据有机物去除和总氮去除主要微生物生理生化特点差异，将污水处理过程分置在相对独立的单元中（好氧池、缺氧池），并在各个相对独立的单元内人工设置成不同的微生态环境（好氧、缺氧）以适宜不同微生物群体生长和繁殖（有机物降解菌、反硝化菌等），当生活污水流经各个相对独立的单元时与单元内的微生物发生传质和氧化还原反应，实现cod、氨氮和总氮的去除。在好氧单元内往往需要利用高压鼓风机进行充氧和搅拌，提高好氧微生物（有机物降解菌和硝化菌）的增殖速度和活性，实现cod降解和氨氮转化；在缺氧池内安装搅拌泵，防止空气进入并提高缺氧池内反硝化菌与硝酸盐氮进行混合和传质过程，在投加适量的反硝化碳源（通常为醋酸钠）情况下，完成反硝化脱氮作用。
3.生活污水处理站电力消耗主要包括鼓风机、污泥回流泵和硝化液回流泵等动力设备消耗的电能，简称为“1+2”电力设备模式，即：1台风机、2台回流泵；这些电力设备能源消耗几乎占据了小型污水处理厂总运行费用的50%-60%，甚至可达到70%左右，而且增加了运行管理难度、维修成本和人力成本。如何减少鼓风机、污泥回流泵和硝化液回流泵等动力设备能耗对降低整个污水处理厂能耗，同时减少污水处理厂建设投资成本、维修成本以及人力成本都具有十分重要的作用，对实现污水处理厂减排具有十分重要的意义。将有望改变乡镇污水处理厂、村庄污水处理站、景区污水处理站等因为能耗太高、管理较复杂和成本太高而停运“晒太阳”的现状。


技术实现要素：

4.针对传统技术的不足，本发明的目的是提供一种中小型生活污水生态处理系统及其使用方法，根据生活污水处理微生物原理和a/o工艺技术设计规范，并结合水体自然流动和水体自净特性，构建以一种塔式生态滤池为核心的生活污水处理系统；其中塔式生态滤池为多级塔式结构，利用重力作用使生活污水在不同层级生态滤池内流动而形成水力搅动和水幕充氧，水力搅动情况下造就实现生物反硝化过程，水幕充氧实现生物氧化过程，协同完成硝化和反硝化作用。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明公开一种中小型生活污水生态处理系统，包括格栅井、调节池、沉淀池和消毒池，其特征在于，还包括：与所述调节池连接的塔式生态滤池，所述塔式生态滤池由上至下依次为第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层，所述第一滤层、第二滤层为缺氧层，其内均填充预处理
后的竹块和玉米芯作为生物载体，填充率为50%-60%；所述第三滤层、第四滤层为好氧层，其内均填充复合型填料作为生物载体，填充率为40%-50%；每层滤池内均种植密度为20~25棵/m2的菖蒲；所述调节池内横向分布依次设置混合区、调节区和清水区，三个区的容积比为3:5:2，所述混合区与格栅井连通，所述清水区与沉淀池连通，沉淀池与消毒池连通；所述塔式生态滤池与调节池的容积比为1：1-2。
6.优选地，所述第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层均包括外挡圈，所述第二滤层、第三滤层、第四滤层还包括设置在外挡圈内的内挡圈，所述内挡圈将所述外挡圈分隔为上流区和下流区，所述上流区和下流区通过底部孔洞连通，所述第一滤层的上流区通过管道与第二滤层的下流区连通，所述第二滤层的上流区与第三滤层的下流区连通，所述第三滤层的上流区与所述第四滤层的下流区连通，所述第四滤层的上流区与所述混合区连通；所述调节区内设置提升泵，所述第一滤层底部设置布水器、顶部设置溢流堰，所述提升泵的出水口通过管道与所述第一滤层底部布水器连接，所述布水器的出水口位于所述第一滤层的底部。
7.优选地，所述第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层之间通过支撑柱固定，所述第三滤层、第四滤层的体积之和等于第一滤层、第二滤层体积之和的3-4倍；所述第一滤层、第二滤层的间距不低于10cm，第三滤层、第四滤层的间距不低于20cm，所述第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层内种植水生植物，种株间距为15-20cm。
8.优选地，所述竹块主体呈长方体形，所述玉米芯主体呈圆柱体形；竹块长、宽、高分别为6mm-15mm
×
5mm-10mm
×
2mm-4mm；玉米芯直径、高分别为8mm-20mm
×
5mm-10mm，所述竹块与玉米芯投放容积比例为1：1-1：4；所述竹块预处理方法为：将加工好的竹块放入质量浓度3%-6% naoh的开水中高压煮沸1-2h，用自来水反复清洗2-3次，在温度为50-60℃的鼓风干燥箱中烘干不少于6h；所述玉米芯预处理方法为：将加工好的玉米芯放入自来水中冲洗干净，放入温度为40-50℃的鼓风干燥箱中烘干时间不少于10h。
9.优选地，所述复合型填料包括悬浮球外壳以及填充在悬浮球外壳内的聚氨酯棉和空心球，所述聚氨酯棉和空心球容积比为2：1-3：1。
10.优选地，所述悬浮球外壳的直径为80mm-150mm，所述聚氨酯棉是孔径为25ddi，边长20mm-30mm的正方体外形，所述空心球直径为10mm。
11.本发明还公布一种中小型生活污水生态处理系统的使用方法，其特征在于，包括：步骤一、生活污水先经过格栅井，拦截污水的漂浮物；步骤二、污水进入调节池，调节池的停留时间为6~8h；步骤三、调节区内的生活污水被提升泵至塔式生态滤池内，通过重力流方式依次经第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层过滤后进入混合区，与进入调节池混合区的生活污水一起混合依次进入调节区，在调节区被提升泵再次提升进入塔式生态滤池进行处理，反复循环处理；步骤四、部分处理后的污水通过清水区出水，进入沉淀池沉淀，随后进入消毒池消毒后外排。
12.优选地，在调节池的混合区内进行多次充氧搅拌，搅拌周期为1次/4~6h，搅拌时长
为7~10min/次。
13.优选地，所述第一滤层内的溶解氧低于0.5mg/l、第二滤层内溶解氧浓度低于0.3mg/l；所述第三滤层内溶解氧介于2.5mg/l-3.5mg/l、第四滤层内溶解氧浓度介于3.5mg/l-4.0mg/l。
14.优选地，生活污水在所述塔式生态滤池内停留时间为3~4h，其中，在所述第一滤层、第二滤层内总停留时间不多于1h，在所述第三滤层、第四滤层内总停留时间不少于2~3h；生活污水在所述调节池内总停留时间为6~8h，且生活污水在停留时间内经过所述塔式生态滤池的各单元不少于2~3次。
15.本发明的有益效果在于：本发明的调节池和塔式生态滤池是核心单元，通过纵向安装多级塔式滤池，能够利用水体重力在不同滤层内流动而形成水力搅动和水幕充氧，实现生物硝化、反硝化和有机物去除过程，相比于传统技术，具有能耗少、噪音低、用电设备少、运行管理简单等优势；生物膜载体协同水生植物净化作用，绿色高效和低耗能，特别适合于规模较小的污水处理厂（站），可以在乡镇、村庄、景区、高速公路服务区等场所推广。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例提供的一种中小型生活污水生态处理系统的结构示意图；图2为本发明实施例中调节池的结构示意图；图3位本发明实施例中塔式生态滤池的结构示意图；图4为本发明实施例中外挡圈的结构示意图。
18.附图标记说明：1、格栅井；2、调节池；21、混合区；22、调节区；23、清水区；24、提升泵；3、塔式生态滤池；31、第一滤层；311、布水器；32、第二滤层；33、第三滤层；34、第四滤层；4、竖流式沉淀池；5、消毒池；6、外挡圈；7、内挡圈；8、上流区；9、下流区。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
20.如图1、图3所示，一种中小型生活污水生态处理系统，包括格栅井1、调节池2、竖流式沉淀池4、消毒池5以及与调节池1连接的塔式生态滤池3，塔式生态滤池3由上至下依次为第一滤层31、第二滤层32、第三滤层33、第四滤层34，第一滤层31、第二滤层32为缺氧层，其内均填充预处理后的竹块和玉米芯作为生物载体，填充率为55%；第三滤层33、第四滤层34为好氧层，其内均填充复合型填料作为生物载体，填充率为45%；每层滤池内均种植密度为
25棵/m2的菖蒲；参照图2，调节池2内横向依次设置混合区21、调节区22和清水区23，三个区的容积比为3:5:2，混合区21与格栅井1连通，清水区23与竖流式沉淀池4连通，竖流式沉淀池4与消毒池5连通；塔式生态滤池3与调节池1的容积比为1：1.5。
21.参照图4，第一滤层31、第二滤层32、第三滤层33、第四滤层34均包括外挡圈6，第二滤层32、第三滤层33、第四滤层34还包括设置在外挡圈6内的内挡圈7，内挡圈7将外挡圈6分隔为上流区8和下流区9，上流区8和下流区9通过底部孔洞连通，第一滤层31的上流区通过管道与第二滤层32的下流区连通，第二滤层32的上流区与第三滤层33的下流区连通，第三滤层33的上流区与第四滤层34的下流区连通，第四滤层34的上流区与混合区21连通；调节区22内设置提升泵24，第一滤层31底部设置布水器311，顶部设置溢流堰，提升泵24的出水口通过管道与布水器311连接，布水器311的出水口位于第一滤层31的底部。
22.第一滤层31、第二滤层32、第三滤层33、第四滤层34之间通过支撑柱固定，第三滤层33、第四滤层34的体积之和等于第一滤层31、第二滤层32体积之和的3.5倍；第一滤层31、第二滤层32的间距不低于10cm，第三滤层33、第四滤层34的间距不低于20cm，第一滤层31、第二滤层32、第三滤层33、第四滤层34内种植水生植物，种株间距为18cm。
23.进一步的，竹块主体呈长方体形，玉米芯主体呈圆柱体形；竹块长、宽、高分别为6mm
×
5mm
×
2mm；玉米芯直径、高分别为8mm
×
5mm，竹块与玉米芯投放容积比例为1 ：3；竹块预处理方法为：将加工好的竹块放入质量浓度5% 的naoh的开水中高压煮沸1.5h，用自来水反复清洗2次，在温度为55℃的鼓风干燥箱中烘干6h；玉米芯预处理方法为：将加工好的玉米芯放入自来水中冲洗干净，放入温度为45℃鼓风干燥箱中烘干10h。
24.进一步的，复合型填料包括悬浮球外壳以及填充在悬浮球外壳内的聚氨酯棉和空心球，聚氨酯棉和空心球容积比为2.5：1。
25.进一步的，悬浮球外壳的直径为100mm，聚氨酯棉是孔径为25ddi，边长25mm的正方体外形，空心球直径为10mm。
实施例2
26.参照图1至图4，一种中小型生活污水生态处理系统的使用方法，步骤如下：步骤一、生活污水先经过格栅井1拦截污水的漂浮物，格栅井格网采用不锈钢材质，网孔为10mm正方形网孔，采用定期打捞或机械回转式打捞；步骤二、随后生活污水进入调节池2，在调节池2内的停留时间为7h，在调节池的混合区内进行多次充氧搅拌，搅拌周期为1次/5h，搅拌时长为9min/次；调节池2自进水口开始依次包括混合区21、调节区22、清水区23等3个区，分别从底部和顶部相连通；步骤三、调节池内2的生活污水从调节区22被提升泵24提升至塔式生态滤池3内进行净化，塔式生态滤池3共分为4层，沿高程纵向分布，从顶部至底部分别定义为：第一滤层31、第二滤层32、第三滤层33、第四滤层34，该4层分别为一定容积的污水处理构筑物，要求第三滤层33、第四滤层34的体积之和等于第一滤层31、第二滤层32体积之和的3-4倍，第一滤层31、第二滤层32为缺氧层，采用预处理后的竹块和玉米芯为生物膜载体，填充率为55%，第一滤层31内的溶解氧低于0.5mg/l、第二滤层32内溶解氧浓度低于0.3mg/l；第三滤层33、
第四滤层34为好氧层，采用一种多类型高分子填料组合而成的复合型填料为生物膜载体，填充率为65%，第三滤层33内溶解氧介于2.5mg/l-3.5mg/l、第四滤层34内溶解氧浓度介于3.5mg/l-4.0mg/l；其中：第一滤层31、第二滤层32、第三滤层33、第四滤层34均分为2个区域，2个区域分别为外挡圈6和内挡圈7；内挡圈7内区域为下流区9，而外挡圈6与内挡圈7之间的区域则为上流区8，下流区9与上流区8底部连通；步骤四、生活污水从调节区22被提升泵24提升至塔式生态滤池3的第一滤层31顶部，通过重力流方式经布水管311均匀分布到第一滤层31的下流区，经过下流区与上流区底部孔洞而进入第一滤层31的上流区，最后经过第一滤层31的上流区顶部出水堰出水经过专用管导流到第二滤层32顶部，与第一滤层31一样，先后经过第二滤层32的下流区和上流区后，沿着第二滤层32壁漫流流入第三滤层33的下流区、上流区后沿着第三滤层33池壁流入第四滤层34的下流区、上流区，由上流区的出水口出水进入混合区21，与进入混合区21的生活污水一起混合依次进入调节区22，在调节区22被提升泵24再次提升进入塔式生态滤池3进行处理，反复循环处理，生活污水在停留时间内经过塔式生态滤池的各单元不少于2次；且生活污水在塔式生态滤池内停留时间为3.5h，其中，第一滤层、第二滤层总停留时间为1h，第三滤层、第四滤层内总停留2.5h，生活污水在所述调节池内总停留时间为7h；利用水体重力作用，使生活污水在不同滤层内流动而形成水力搅动和水幕充氧，增大实现生物硝化、反硝化和有机物去除过程；步骤五、部分处理后的污水通过清水区23出水进入竖流式沉淀池4沉淀后进入消毒池5，经消毒后外排，在竖流式沉淀池4中心管中利用加药泵投加聚合硫酸铁，来自清水区23出水管中的污水与聚合硫酸铁进行混合后化学除磷，为了加大污水与聚合硫酸铁的混合效果，在竖流式沉淀池4的中心管中增加鼓风搅拌，可以节约加药量。
27.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种中小型生活污水生态处理系统，包括格栅井、调节池、沉淀池和消毒池，其特征在于，还包括：与所述调节池连接的塔式生态滤池，所述塔式生态滤池由上至下依次为第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层，所述第一滤层、第二滤层为缺氧层，其内均填充预处理后的竹块和玉米芯作为混合生物载体，填充率为50%-60%；所述第三滤层、第四滤层为好氧层，其内均填充复合型填料作为生物载体，填充率为40%-50%；每层滤池内均种植密度为20~25棵/m2的菖蒲；所述调节池内横向依次设置混合区、调节区和清水区，三个区的容积比为3:5:2，所述混合区与格栅井连通，所述清水区与沉淀池连通，沉淀池与消毒池连通；所述塔式生态滤池与调节池的容积比为1：1-2。2.如权利要求1所述的一种中小型生活污水生态处理系统，其特征在于，所述第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层均包括外挡圈，所述第二滤层、第三滤层、第四滤层还包括设置在外挡圈内的内挡圈，所述内挡圈将所述外挡圈分隔为上流区和下流区，所述上流区和下流区通过底部孔洞连通，所述第一滤层的上流区通过管道与第二滤层的下流区连通，所述第二滤层的上流区与第三滤层的下流区连通，所述第三滤层的上流区与所述第四滤层的下流区连通，所述第四滤层的上流区与所述混合区连通；所述调节区内设置提升泵，所述第一滤层底部设置布水器、顶部设置溢流堰，所述提升泵的出水口通过管道与所述第一滤层底部布水器连接，所述布水器的出水口位于所述第一滤层的底部。3.如权利要求1所述的一种中小型生活污水生态处理系统，其特征在于，所述第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层之间通过支撑柱固定，所述第三滤层、第四滤层的体积之和等于第一滤层、第二滤层体积之和的3-4倍；所述第一滤层、第二滤层的间距不低于10cm，第三滤层、第四滤层的间距不低于20cm，所述第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤层内种植水生植物，种株间距为15-20cm。4.如权利要求1所述的一种中小型生活污水生态处理系统，其特征在于，所述竹块主体呈长方体形，所述玉米芯主体呈圆柱体形；竹块长、宽、高分别为6mm-15mm
×
5mm-10mm
×
2mm-4mm；玉米芯直径、高分别为8mm-20mm
×
5mm-10mm，所述竹块与玉米芯投放容积比例为1：1-1：4；所述竹块预处理方法为：将加工好的竹块放入质量浓度3%-6% naoh的开水中高压煮沸1-2h，用自来水反复清洗2-3次，在温度为50-60℃的鼓风干燥箱中烘干不少于6h；所述玉米芯预处理方法为：将加工好的玉米芯放入自来水中冲洗干净，放入温度为40-50℃的鼓风干燥箱中烘干时间不少于10h。5.如权利要求1所述的一种中小型生活污水生态处理系统，其特征在于，所述复合型填料包括悬浮球外壳以及填充在悬浮球外壳内的聚氨酯棉和空心球，所述聚氨酯棉和空心球容积比为2：1-3：1。6.如权利要求1所述的一种中小型生活污水生态处理系统，其特征在于，所述悬浮球外壳的直径为80mm-150mm，所述聚氨酯棉是孔径为25ddi，边长20mm-30mm的正方体外形，所述空心球直径为10mm。7.一种如权利要求1-6任意一项所述的中小型生活污水生态处理系统的使用方法，其特征在于，包括：
步骤一、生活污水先经过格栅井，拦截污水的漂浮物；步骤二、污水进入调节池，调节池的停留时间为6~8h；步骤三、调节区内的生活污水被提升泵至塔式生态滤池内，通过重力流方式依次经第一滤层、第二滤层、第三滤层、第四滤过滤后进入混合区，与进入调节池混合区的生活污水一起混合依次进入调节区，在调节区被提升泵再次提升进入塔式生态滤池进行处理，反复循环处理；步骤四、部分处理后的污水通过清水区出水，进入沉淀池沉淀，随后进入消毒池消毒后外排。8.如权利要求7所述的一种中小型生活污水生态处理系统的使用方法，其特征在于，在调节池的混合区内进行多次充氧搅拌，搅拌周期为1次/4~6h，搅拌时长为7~10min/次。9.如权利要求7所述的一种中小型生活污水生态处理系统的使用方法的使用方法，其特征在于，所述第一滤层内的溶解氧低于0.5mg/l、第二滤层内溶解氧浓度低于0.3mg/l；所述第三滤层内溶解氧介于2.5mg/l-3.5mg/l、第四滤层内溶解氧浓度介于3.5mg/l-4.0mg/l。10.如权利要求7所述的一种中小型生活污水生态处理系统的使用方法的使用方法，其特征在于，生活污水在所述塔式生态滤池内停留时间为3~4h，其中，在所述第一滤层、第二滤层内总停留时间不多于1h，在所述第三滤层、第四滤层内总停留时间不少于2~3h；生活污水在所述调节池内总停留时间为6~8h，且生活污水在停留时间内经过所述塔式生态滤池的各单元不少于2~3次。

技术总结
本发明公开一种中小型生活污水生态处理系统及其使用方法，包括格栅井、调节池、沉淀池和消毒池及塔式生态滤池；塔式生态滤池的第一滤层、第二滤层为缺氧层，内填充预处理后的竹块和玉米芯作为混合生物载体；第三滤层、第四滤层为好氧层，内填充复合型填料作为生物载体，滤池内均种植菖蒲；调节池内设置混合区、调节区和清水区。本发明纵向安装多级塔式滤池，利用水体重力在不同滤层内流动而形成水力搅动和水幕充氧，实现生物硝化、反硝化和有机物去除过程，能耗少、噪音低、用电设备少、运行管理简单；生物膜协同水生植物净化作用，绿色高效，特别适合于规模较小的污水处理厂（站），可以在乡镇、村庄、景区、高速公路服务区等场所推广。广。广。


技术研发人员：曹文平 江成 漆新华 毛彦 曹小芳
受保护的技术使用者：江苏莲洋港环保科技有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/7/22