一种适用于乡镇的人工生态污水处理系统

摘要

本发明公开了一种适用于乡镇的人工生态污水处理系统，包括污水处理池，其特征在于：在污水处理池的底部设有排泥管，所述排泥管的上方设有布水管，该布水管与污水处理池的进水管连接，在布水管与污水处理池的顶部之间由下至上依次设有第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层，在第二过滤层中设有曝气管，该曝气管的另一端伸出污水处理池与风机连接；环绕污水处理池的外周壁设有一排水池，该排水池与污水处理池的进水管之间通过回流管连通，在排水池上还设有排水管。与现有生态系统相比，无需对基质进行翻晒，无需反冲洗。此外由于回流管的增加，使得系统进水得到稀释，减轻冲击负荷带来的危害。

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理系统，具体涉及一种适用于乡镇的人工生态污水处 理系统。

背景技术

水资源问题已成为制约我国经济发展的重要因素之一。尽管我国采取了 严格的耕地保护措施，但大量的农田和农业灌溉水源被城市和工业占用，耕 地资源减少的势头难以逆转，水资源短缺的压力进一步增大。目前我国乡镇 市政基础设施落后，起点较低，资金短缺，导致以村镇为基本单位的农村连 片整治工作开展受到阻碍，考虑到乡镇污水的现状，采用管理简单易行、投 资规模小、景观融入性高的生态型污水处理方式仍旧是首选技术，主要为氧 化沟工艺、人工湿地技术、人工快渗技术及其他生物法的综合应用。其中利 用土地及植物处理污染物的人工湿地、填料替代原有土层处理污染物的人工 快渗方法是乡镇污水处理方式中最为常用的两种，但这两种方式存在以下不 足：

1、人工湿地及人工快渗等生态法处理污水绝大部分是通过干湿交替的形 式进行的，即污水需要经过淹没——落干周期进行处理。这就意味着不能连 续运行，必须建立两组并联装置，如此便增加了装置的占地面积。

2、人工快渗及人工湿地均通过基质截留、过滤、吸附及生物降解作用共 同完成，并且采用干湿交替方式运行，并利用落干时自然复氧，因此必须对 基质进行定期翻耕。因而加大了管理人员的劳动强度。

3、氨氮TN和总磷的去除效果不够稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种占地面积较小、水力负荷较高，能 强化氮磷去除效果且出水水质稳定的适用于乡镇的人工生态污水处理系统。

本发明所述的适用于乡镇的人工生态污水处理系统，在污水处理池的底 部设有排泥管，所述排泥管的上方设有布水管，该布水管与污水处理池的进 水管连接，在布水管与污水处理池的顶部之间由下至上依次设有第一过滤层、 第二过滤层和第三过滤层，在第二过滤层中设有曝气管，该曝气管的另一端 伸出污水处理池与风机连接；环绕污水处理池的外周壁设有一排水池，该排 水池与污水处理池的进水管之间通过回流管连通，在排水池上还设有排水管。

为了保持污水处理池顶部的出水较平稳，最好是在污水处理池的顶部设 置出水堰。

上述技术方案中：

进入布水管的水应是经过格栅处理及调节池均质均量(即对池内水质进 行充分混合，并使出水水量均匀)后的。

所述的曝气管优选是设置在第二过滤层的中下部。

所述的排泥管为穿孔管，采用主管两边分支管线排泥，可根据污水处理 池的高度选择静压排泥或污泥泵排泥方式，当选用污泥泵排泥方式时，需要 在污水处理池的外部设置排泥泵，并将排泥泵与排泥管连通；所述的布水管 为穿孔管，采用主管两边分支线管均布水，各分支线管与主管的分布优选呈 “丰”字型。

所述第一过滤层的过滤介质为石英砂，或者是石英砂与选自钢砂、沸石 中的一种或两种以上的组合。当采用石英砂与选自钢砂、沸石中的一种或两 种以上的组合时去除污染物的效果较好，此时，它们之间的配比可以为任意 配比。最优选地，是采用石英砂、钢砂和沸石的组合，它们的体积比为2～ 4∶0.5～1.5∶0.5～1.5。上述所述石英砂的粒径为2～6mm，钢砂的粒径为2～ 4mm，沸石的粒径为1～3mm。

所述第二过滤层的过滤介质为陶粒滤料，其粒径通常为5～8mm。

所述第三过滤层的过滤介质为普通河沙，其粒径通常为1～2mm。

本发明所述的适用于乡镇的人工生态污水处理系统，布水管管壁上的管 孔的出水速度应大于污水处理池中污泥的沉降速度。通常情况下，污水处理 池内部的第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层的高度分别1.0～2.0m、 1.5～2.5m和1.0～2.0m，曝气的气水比为5～7∶1。

与现有技术相比，本发明所述系统的特点在于：

1、本发明所述系统无需通过落干进行复氧，使系统可进行污水的连续处 理，增大了污水处理量；而且不需要进行人工翻晒基质，无需进行反冲洗， 降低了劳动负荷；另外，系统无需增加二沉池。

2、将曝气管安装在过滤层中，仅对其中一部分滤料进行曝气，这样可在 过滤层内部形成厌氧区(第一过滤层)——好氧区(第二过滤层)两大区域，同 时在好氧区，由于填料挂膜而使生物膜内部(与填料表面接触区域)形成缺氧 环境而同时具备反硝化的功能。

2、由于添加人工曝气系统，使整个系统处理负荷有所提高，处理负荷取 值可参照曝气生物滤池。

3、通过在污水处理池底部安装穿孔排泥管道，避免了传统系统出现的堵 塞现象，可根据系统设计标高选择静压排泥或污泥泵排泥。

4、通过在出水端设置回流管构建外部回流系统，进一步提高污染物去除 率，有利于出水达标。

附图说明

图1为本发明所述适用于乡镇的人工生态污水处理系统一种实施方式的 结构示意图。

图中标号为：

1污水处理池；2排水池；3进水管；4进水泵；5曝气管；6风机；7排 水管；8回流管；9排泥管；10排泥泵；11第一过滤层；12第二过滤层；13 第三过滤层；14出水堰；15布水管。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的适用于乡镇的人工生态污水处理系统，包括 一个方形的污水处理池1，污水处理池1的顶部设置出水堰14；在污水处理 池1的底部设有排泥管9，所述位于污水处理池1内的排泥管9选用穿孔管， 位于污水处理池1外部的排泥管9可以选择管壁上没有开孔的管道如PVC管 材，在该部分管道的路径上设置有排泥泵10；在污水处理池1的中下部、排 泥管9的上方设有布水管15，所述的布水管15为穿孔管，采用主管两边分 支线管均布水，各分支线管与主管的分布优选呈“丰”字型，所述的布水管 15与污水处理池1外部的进水管3连通，所述进入进水管3的水为经格栅处 理及调节池均质均量处理的，在进水管3的管道路径上设有进水泵4；在布 水管15与污水处理池1的顶部之间由下至上依次设有第一过滤层11、第二 过滤层12和第三过滤层13，所述第一过滤层11的过滤介质为石英砂(粒径 为2～6mm)、钢砂(粒径为2～4mm)和沸石(粒径为1～3mm)的组合，它们的体 积比为3∶1∶1；所述第二过滤层12的过滤介质为粒径为5～8mm的陶粒滤料； 所述第三过滤层13的过滤介质为粒径为1～2mm的普通河沙；在第二过滤层 12的中、下部设有曝气管5，该曝气管5的另一端伸出污水处理池1与曝气 鼓风机6相接，曝气鼓风机6通过曝气管5将空气输送至第二过滤层12中； 本发明所述的适用于乡镇的人工生态污水处理系统还包括一用于承接从污水 处理池1顶部排出的水的排水池2，该排水池2环绕污水处理池1的外周壁 而设置(即污水处理池1与排水池2具有一个共同的墙体或者是污水处理池1 的一面墙体与排水池2的一面墙体相贴)，且其底部应位于曝气管5的上方， 所述的排水池2与污水处理池1的布水管15之间通过回流管8连通，在排水 池2上还设有排水管7，通过排水管7将出水排至受纳水体。

本发明所述适用于乡镇的人工生态污水处理系统的处理方法为：

通过格栅去除大部分的SS(Suspended Solid，污水中的悬浮物)，再经 过调节池均质均量后的污水通过进水泵4送入污水处理池1，污水通过污水 处理池1底部的布水管15均匀的流出，并利用水流在布水孔处的速度冲刷布 水管15平面下的污泥，避免布水孔被堵塞。在水流上升过程中，污水依次经 过第一过滤层11、第二过滤层12和第三过滤层13。由于曝气管5设置在第 一过滤层11顶部，第二过滤层12的底部，所以在第一过滤层11(即石英砂 滤层)相当于厌氧处理区，在第二过滤层12(即陶粒滤层)相当于好氧处理区， 当污水通过石英砂滤层后再漫过陶粒滤层时，陶粒滤料上附着的微生物在此 层进行好氧反应，氧化分解剩余的污染物。当污水通过最上层的第三过滤层 13(即河沙滤层)时，污水中的SS可通过该层的过滤作用被去除绝大部分，同 时河沙还可吸附污水中残余的COD，进一步净化水质。处理过的水最终通过 池顶上的出水堰14流入到排水池2，该排水池2中的水一部分通过回流管8 重新进入系统，一部分通过排水管7外排至受纳水体。这样设计的目的在于， 稀释进水中污染物的浓度，避免冲击负荷对系统造成不利影响；同时也可以 通过再次经过厌氧区对出水中的硝态氮和亚硝态氮及磷进行去除，保证水质 达标。在本发明所述系统中，有机物通过滤料及其表面的微生物过滤吸附作 用截留在系统内，并通过微生物作用特别是在好氧区微生物的降解作用而获 得最终去除。而氨氮则有两种去除途径，首先是介质对氨氮的吸附作用，其 次是氨氮的硝化作用。磷的去除通过三种方式，即吸附、化学沉淀和微生物 的吸收，其中微生物作用对除磷的贡献是有限的，基质的吸附和沉淀作用是 去除磷的主要途径，所述化学沉淀作用除磷主要是通过钙、镁、铁盐与正磷 酸盐反应形成沉淀。

将本发明所述系统应用于桂林市周边某乡镇的污水处理，具体设计的污 水处理池1的大小为6.0m×6.0m×6.0m(长×宽×高)，污水处理池1内部的 第一过滤层11、第二过滤层12和第三过滤层13的高度分别1.5m、2.0m和 1.5m；在水力负荷2.8m³/m²·d，曝气量0.42m³/min，HRT(水力停留时间)16h 的情况下，进水的各参数为：Q：100m³/d；CODcr：520mg/L；NH₃-N：30mg/L； TP：5mg/L；TN：42mg/L；SS：220mg/L；出水水质的参数：CODcr：42mg/L； NH₃-N：3mg/L；TP：0.4mg/L；TN：7mg/L；SS：6mg/L，运行时间：6个月； 去除率分别为：CODcr：92％；NH₃-N：90％；TP：92％；TN：83.3％；SS：97％。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发 明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对 本发明的各种等价形式的修改均应属于本申请所附权利要求所限定的范围。