专利名称：高新高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统及其处理农村生活污水的技术
技术领域：
本发明涉及污水处理的系统和方法。
背景技术：
对于生活污水的处理方法有活性污泥法和生态工程方法，传统的活性污泥法处理 生活污水，虽然可以达到较好的处理效果，但是能耗高、污泥产量高，存在处理成本高，运行 管理不便的缺点；生态工程方法如公布号为CN101863584A的中国专利针对小区灰水的生 物接触氧化+人工湿地联合处理系统公开的对污水的处理方法中，其生物接触氧化池及人 工湿地都是建在露天环境中，受季节性影响大，当气温低于10°C时，尤其是在冬季，该系统 的处理效果难以保证，限制了该方法在高寒地区的使用。
发明内容
本发明要解决现有的生态工程方法受季节影响大，无法在高寒地区使用的技术问 题，而提供高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统及其处理农村生活污水的方法。本发明的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统依次由调节池、初沉池、生 物接触氧化池、二沉池、水平潜流人工湿地和稳定塘连接组成，其中调节池、初沉池和二沉 池建在地下，调节池、初沉池和二沉池的顶部距地表1. 60m 2. OOm ；生物接触氧化池建 在温度为10°C 14°C的室内，水平潜流人工湿地上加盖温室，温室内的温度保持在8°C 12°C，水平潜流人工湿地由第一段人工湿地床区、第二段人工湿地床区和回旋区组成，第一 段人工湿地床区与第二段人工湿地床区通过回旋区连通，第一段人工湿地床区与第二段人 工湿地床区并列且由防水挡土墙分隔，第一段人工湿地床区的进水口设置在与回旋区相对 的侧壁上，第二段人工湿地床区的出水口设置在与回旋区相对的侧壁上。本发明的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统处理农村生活污水的方法， 按以下步骤进行一、农村生活污水经调节池调节后经粗、细格栅进入初沉池，初沉池中水 力停留时间为12h 24h ；二、经步骤一处理的污水进入生物接触氧化池，在溶解氧含量 10mg/L 14mg/L的条件下处理2. 5h 3. Oh ；三、经步骤二处理的水进入二沉池，水力停留 时间为12h 24h ；四、经步骤三处理的水进入水平潜流人工湿地，污水首先进入水平潜流 人工湿地的第一段人工湿地床区，然后进入回旋区，再由回旋区进入第二段人工湿地床区， 水力负荷为350mm/d 400mm/d，水力停留时间为IOh 15h，从水平潜流人工湿地排出的 水进入稳定塘，完成农村生活污水本发明的采用接触氧化与人工湿地组合处理农村生活污水，其中U型的水平潜流 人工湿地有由两段串联组成，设置回旋区增加了湿地长宽比，避免人工湿地整个宽度上布 水不均勻和集水困难的问题，在达到出水标准的同时降低生物接触氧化池的能耗，实现高 寒地区生物接触氧化法-潜流人工湿地系统的稳定运行，出水达到农田回用水标准，本发 明的生物接触氧化池建在室内，水平潜流人工湿地也具有保温措施，而且调节池、初沉池和
3二沉池的构筑物均建在地下，保温性能好，最大限度地发挥生物接触氧化的处理潜能，而且 地下构筑物使水处理过程中产生的不良气味降到最低，调节池和初沉池设在地下，形成的 缺氧状态也是对污水的第一个生物处理过程，室内人工湿地中种植的宽叶香蒲、美人蕉、鸢 尾、水葱、薦草等植物在进行污水处理的同时，还具有景观价值，可以带来一定的经济效益， 在运行方式上，采用连续进出水，防止生活污水中热量的散失。本发明以人工湿地工艺为基础，开发了一种适合在高寒地区应用的生物接触氧 化_人工湿地组合工艺处理生活污水，并将出水作为农田回灌水，污水经过生物接触氧 化-潜流人工湿地系统处理后，水的COD彡50mg/L，比进水下降80%以上，氨氮彡7. 5mg/L, 去除率在70%以上，总磷(TP)值彡3. 3mg/L，去除率在50%以上，悬浮颗粒物浓度(SS)下 降85%以上，同时处理每吨生活污水处理成本在0. 40元 0. 48元。本发明采用利用生物 接触氧化-人工湿地组合工艺处理高寒地区农村生活污水作为农田回灌水的同时，又降低 了污水处理的成本。适于高寒地区对农村生活污水
图1是高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统的框图；图2是高寒地区接触 氧化_人工湿地组合处理系统中的水平潜流人工湿地的附视示意图；图2中1是第一段人 工湿地床区，2是第二段人工湿地床区，3是回旋区，4是防水挡土墙，5是进水口，6是出水 口，7为第一联通口，8为第二联通口，图中箭头一所指方向为水流动的方向；图3是具体实 施方式二十的进水和出水的化学需氧量值变化情况图，图3中表示进水，表 示出水；图4是具体实施方式
二十的进水和出水的氨氮值变化情况图，图4中表示进 水，—表示出水；图5是具体实施方式
二十的进水和出水的总磷值变化情况图，图5中
表示进水，表示出水。
具体实施例方式具体实施方式
一(参见附图1和附图2)本实施方式的高寒地区接触氧化_人工 湿地组合处理系统依次由调节池、初沉池、生物接触氧化池、二沉池、水平潜流人工湿地和 稳定塘连接组成，其中调节池、初沉池和二沉池建在地下，调节池、初沉池和二沉池的顶部 距地表1. 60m 2. OOm ；生物接触氧化池建在温度为10°C 14°C的室内，水平潜流人工湿 地上加盖温室，温室内的温度保持在8°C 12°C，水平潜流人工湿地由第一段人工湿地床 区1、第二段人工湿地床区2和回旋区3组成，第一段人工湿地床区1与第二段人工湿地床 区2通过回旋区3连通，第一段人工湿地床区1与第二段人工湿地床区2并列且由防水挡 土墙4分隔，第一段人工湿地床区1的进水口 5设置在与回旋区3相对的侧壁上，第二段人 工湿地床区2的出水口 6设置在与回旋区3相对的侧壁上。本实施方式的高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统由接触氧化与人工湿 地组合，其中U型的水平潜流人工湿地有由两段串联组成，设置回旋区增加了湿地长宽比， 避免人工湿地整个宽度上布水不均勻和集水困难的问题，在达到出水标准的同时降低生物 接触氧化池的能耗，实现高寒地区生物接触氧化法-潜流人工湿地系统的稳定运行，出水 达到农田回用水标准，本发明的生物接触氧化池建在室内，水平潜流人工湿地也具有保温 措施，而且调节池、初沉池和二沉池的构筑物均建在地下，保温性能好，最大限度地发挥生物接触氧化的处理潜能，而且地下构筑物使水处理过程中产生的不良气味降到最低，调节 池和初沉池设在地下，形成的缺氧状态也是对污水的第一个生物处理过程，室内人工湿地 中种植的宽叶香蒲、美人蕉、鸢尾、水葱、薦草等植物在进行污水处理的同时，还具有景观价 值，可以带来一定的经济效益，在运行方式上，采用连续进出水，防止生活污水中热量的散 失。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是所述的第一段人工湿地 床和第二段人工湿地床的底部铺设土工布，土工布的上面为厚度为0. 25m 0. 35m的黄粘 土层，沿水流方向黄粘土层的坡度为0. 0015 0. 0025，黄粘土层的上面为基质层，基质层 厚度为0.6m 0.8m，基质由砾石和炉渣按体积比为1 1 1. 3混合而成，在基质层的上 面为厚度为0. 5m 0. 6m的腐殖土层，腐殖土中栽种挺水植物。其它与具体实施方式
一相 同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是所述的第一段人工湿 地床区和第二段人工湿地床区的底部铺设土工布，土工布的上面为厚度为0. 30m的黄粘土 层，沿水流方向黄粘土层的坡度为0. 0020，黄粘土层的上面为基质层，基质层厚度为0. 7m, 基质由砾石和炉渣按体积比为1 1.2混合而成，在基质层的上面为厚度为0.55m的腐殖 土层，腐殖土中栽种挺水植物。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是所述的生物接 触氧化池由池体、接触填料、曝气系统、进水管、出水管和排泥管组成；在池体内的上部设置 有接触填料，曝气系统由设置在池体底部的沉水鼓风机和池体底部的微孔曝气管组成，进 水管位于池体侧壁的下部，出水管位于池体侧壁的上部，排泥管位于池体的底部。其它与具 体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是调节池、初沉 池和二沉池的顶部距地表1. 70m 1. 9m。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是调节池、初沉 池和二沉池的顶部距地表1. 8m。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是生物接触氧化 池建在温度为ire 13°C的室内。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是生物接触氧化 池建在温度为12°C的室内。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至八之一不同的是水平潜流人工 湿地温室内的温度保持在9°C 11°C。其它与具体实施方式
一至八之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至八之一不同的是水平潜流人工 湿地温室内的温度保持在10°c。其它与具体实施方式
一至八之一相同。
具体实施方式
十一(参见附图1和附图2)本实施方式的高寒地区接触氧化_人 工湿地组合处理系统处理农村生活污水的方法，按以下步骤进行一、农村生活污水经调节 池调节后经粗、细格栅进入初沉池，初沉池中水力停留时间为12h 24h;二、经步骤一处理 的污水进入生物接触氧化池，在溶解氧含量10mg/L 14mg/L的条件下处理2. 5h 3. Oh ； 三、经步骤二处理的水进入二沉池，水力停留时间为12h 24h ；四、经步骤三处理的水进 入水平潜流人工湿地，污水首先进入水平潜流人工湿地的第一段人工湿地床区1，然后进入
5回旋区3，再由回旋区3进入第二段人工湿地床区2，水力负荷为350mm/d 400mm/d，水力 停留时间为IOh 15h，从水平潜流人工湿地排出的水进入稳定塘，完成农村生活污水本实施方式的以人工湿地工艺为基础，开发了一种适合在高寒地区应用的生物接 触氧化_人工湿地组合工艺处理生活污水，并将出水作为农田回灌水，污水经过生物接触 氧化-潜流人工湿地系统处理后，水的COD彡50mg/L，比进水下降80%以上，氨氮彡7. 5mg/ L，去除率在70%以上，总磷(TP)值彡3. 3mg/L，去除率在50%以上，悬浮颗粒物浓度(SS) 下降85%以上，同时处理每吨生活污水处理成本在0. 40元 0. 48元。本发明采用利用生 物接触氧化_人工湿地组合工艺处理高寒地区农村生活污水作为农田回灌水的同时，又降 低了污水处理的成本。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
十一不同的是步骤一中初沉池的 水力停留时间为13h 22h。其它与具体实施方式
十一相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
十一不同的是步骤一中初沉池的 水力停留时间为16h。其它与具体实施方式
十一相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
十一至十三之一不同的是步骤二 中生物接触氧化池中溶解氧含量为llmg/L 13mg/L，处理时间为2. 6h 2. 9h。其它与具 体实施方式十一至十三之一相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
十一至十三之一不同的是步骤二 中生物接触氧化池中溶解氧含量为12mg/L，处理时间为2. 8h。其它与具体实施方式
十一至 十三之一相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
十一至十五之一不同的是步骤三 中二沉池的水力停留时间为14h 22h。其它与具体实施方式
十一至十五之一相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
十一至十五之一不同的是步骤三 中二沉池的水力停留时间为16h。其它与具体实施方式
十一至十五之一相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
十一至十七之一不同的是步骤四 中水力负荷为360mm/d 390mm/d，水力停留时间为Ilh 14h。其它与具体实施方式
i^一 至十七之一相同。
具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
十一至十七之一不同的是步骤四 中水力负荷为380mm/d，水力停留时间为13h。其它与具体实施方式
十一至十七之一相同。
具体实施方式
二十(参见附图1和附图2)本实施方式的本实施方式的高寒地区 接触氧化_人工湿地组合处理系统依次由调节池、初沉池、生物接触氧化池、二沉池、潜流 人工湿地和稳定塘连接组成，其中调节池、初沉池和二沉池建在地下，调节池、初沉池和二 沉池的顶部距地表1. 8m ；生物接触氧化池建在温度为10°C 14°C的室内，水平潜流人工湿 地上加盖温室，温室内的温度保持在8°C 12°C，水平潜流人工湿地由第一段人工湿地床 区1、第二段人工湿地床区2和回旋区3组成，第一段人工湿地床区1、第二段人工湿地床区 2和回旋区3之间由防水挡土墙4分隔，第一段人工湿地床区1与第二段人工湿地床区2 并列，回旋区3位于第一段人工湿地床区1和第二段人工湿地床区2的同侧，水平潜流人工 湿地的进水口 5设置在第一段人工湿地床区1并远离回旋区3的一侧，水平潜流人工湿地 的出水口 6设置在第二段人工湿地床区2并远离回旋区3的一侧，在第一段人工湿地床区1与回旋区3之间的防水挡土墙上设置第一联通口 7，在回旋区与第二段人工湿地床区之间 的防水挡土墙上设置第二联通口 8。利用上述的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统处理农村生活污水的方 法，按以下步骤进行一、农村生活污水经调节池调节后经粗、细格栅进入初沉池，初沉池中 水力停留时间为20h ；二、经步骤一处理的污水进入生物接触氧化池，在溶解氧含量12mg/L 的条件下处理3. Oh ；三、经步骤二处理的水进入二沉池，水力停留时间为20h ；四、经步骤三 处理的水进入水平潜流人工湿地，污水首先进入水平潜流人工湿地的第一段人工湿地床区 1，然后通过第一联通口 7进入回旋区3，再由回旋区3通过第二联通口 8进入第二段人工湿 地床区2，水力负荷为380mm/d，水力停留时间为12h，从水平潜流人工湿地排出的水进入稳 定塘，完成农村生活污水本实施方式的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统建在黑龙江省海林农 场，该地区冬季气温在-10°c -40°c，本实施方式的处理时间为11月至12月两个月的时 间。本实施方式步骤一中的农村生活污水的化学需氧量(COD)值及经步骤三处理后 的水的化学需氧量(COD)倌变化情况如图3所示，表示进水，—表示出水，从图3 可以看出，出水COD基本维持在50mg/L以下，满足《农田灌溉水质标准(GB5084-92)》中对农 灌水COD的要求(蔬菜田、旱田和水田灌溉水的COD限值分别为150mg/L，200mg/L，250mg/ L)。出水的COD指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标 准。本实施方式步骤一中的农村生活污水的NH/-N为值及经步骤三处理后的水的氨 氮(NH/-N值)变化情况如图4所示。表示进水，表示出水，从图4可以看出， 出水氨氮基本保持在7. 5mg/L左右，去除率在70%以上。出水的氨氮指标达到《城镇污水 处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。本实施方式步骤一中的农村生活污水的总磷(TP)值及经步骤三处理后的水的总 磷(TP)值变化情况如图5所示。表示进水，表示出水，从图5可以看出，处理 后出水的总磷(TP)值彡3. 3mg/L，去除率在50%以上。本实施方式以人工湿地工艺为基础，开发了一种适合在高寒地区应用的生物接触 氧化_人工湿地组合工艺处理生活污水，并将出水作为农田回灌水，污水经过生物接触氧 化-潜流人工湿地系统处理后，有机污染物浓度可以下降80%以上(以化学需氧量COD计 算)，悬浮颗粒物浓度(SS)下降85%以上，同时处理每吨生活污水处理成本在0.43元。本 实施方式采用利用生物接触氧化_人工湿地组合工艺处理高寒地区农村生活污水，运行比 较稳定，即使在冬季也有较好的净化效果，在满足出水水质达到国家标准的同时，又降低了 污水处理的成本，而且可以与景观建设相结合，具有净化美化环境的效果，贴近自然，没有 环境扰动。
权利要求
1.高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统，其特征在于高寒地区接触氧化-人工 湿地组合处理系统依次由调节池、初沉池、生物接触氧化池、二沉池、水平潜流人工湿地和 稳定塘连接组成，其中调节池、初沉池和二沉池建在地下，调节池、初沉池和二沉池的顶部 距地表1. 60m 2. OOm ；生物接触氧化池建在温度为10°C 14°C的室内，水平潜流人工湿 地上加盖温室，温室内的温度保持在8°C 12°C，水平潜流人工湿地由第一段人工湿地床 区(1)、第二段人工湿地床区(2)和回旋区(3)组成，第一段人工湿地床区(1)与第二段人 工湿地床区(2)通过回旋区(3)连通，第一段人工湿地床区(1)与第二段人工湿地床区(2) 并列且由防水挡土墙(4)分隔，第一段人工湿地床区(1)的进水口(5)设置在与回旋区(3) 相对的侧壁上，第二段人工湿地床区(2)的出水口(6)设置在与回旋区(3)相对的侧壁上。
2.根据权利要求1所述的高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统，其特征在于 第一段人工湿地床区和第二段人工湿地床区的底部铺设土工布，土工布的上面为厚度为 0. 25m 0. 35m的黄粘土层，沿水流方向黄粘土层的坡度为0. 0015 0. 0025，黄粘土层的 上面为基质层，基质层厚度为0. 6m 0. 8m，基质由砾石和炉渣按体积比为1 1 1. 3混 合而成，在基质层的上面为厚度为0. 5m 0. 6m的腐殖土层，腐殖土中栽种挺水植物。
3.根据权利要求1或2所述的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统，其特征在 于调节池、初沉池和二沉池的顶部距地表1. 70m 1. 9m。
4.根据权利要求1或2所述的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统，其特征在 于生物接触氧化池建在温度为11°C 13°C的室内。
5.如权利要求1所述的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统处理农村生活污 水的方法，其特征在于高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统处理农村生活污水的方 法按以下步骤进行一、农村生活污水经调节池调节后经粗、细格栅进入初沉池，初沉池中 水力停留时间为12h 24h ；二、经步骤一处理的污水进入生物接触氧化池，在溶解氧含量 10mg/L 14mg/L的条件下处理2. 5h 3. Oh ；三、经步骤二处理的水进入二沉池，水力停留 时间为12h 24h ；四、经步骤三处理的水进入水平潜流人工湿地，污水首先进入水平潜流 人工湿地的第一段人工湿地床区(1)，然后进入回旋区(3)，再由回旋区(3)进入第二段人 工湿地床区(2)，水力负荷为350mm/d 400mm/d，水力停留时间为IOh 15h，从水平潜流 人工湿地排出的水进入稳定塘，完成农村生活污水
6.根据权利要求5所述的高寒地区接触氧化_人工湿地组合处理系统处理农村生活污 水的方法，其特征在于步骤一中初沉池的水力停留时间为13h 22h。
7.根据权利要求5或6所述的高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统处理农村生 活污水的方法，其特征在于步骤二中生物接触氧化池中溶解氧含量为llmg/L 13mg/L，处 理时间为2. 6h 2. 9h。
8.根据权利要求5或6所述的高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统处理农村生 活污水的方法，其特征在于步骤三中二沉池的水力停留时间为14h 22h。
9.根据权利要求5或6所述的高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统处理农村 生活污水的方法，其特征在于步骤四中水力负荷为360mm/d 390mm/d，水力停留时间为 Ilh 14h。
10.根据权利要求5或6所述的高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统处理农村 生活污水的方法，其特征在于步骤四中水力负荷为380mm/d，水力停留时间为13h。
全文摘要
高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统及其处理农村生活污水的方法，涉及污水处理的系统和方法，本发明解决了现有的生态工程方法受季节影响大，无法在高寒地区使用的技术问题。本发明高寒地区接触氧化-人工湿地组合处理系统由依次连接的调节池、初沉池、生物接触氧化池、二沉池、水平潜流人工湿地和稳定塘组成，其中调节池、初沉池和二沉池建在地下，生物接触氧化池和水平潜流人工湿地建在室内。方法农村生活污水依次经调节池、初沉池、生物接触氧化池和水平潜流人工湿地处理后进入进入稳定塘，完成处理。本发明出水可作为农田回灌水，且污水处理成本为0.40～0.48元/吨。适于处理高寒地区农村生活污水。
文档编号C02F9/14GK102120672SQ201110023988
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者胡奇, 马放, 高大文 申请人:哈尔滨工业大学
