专利名称：高新污水处理的组合式分层生物滤池技术
技术领域：
本高新技术涉及的是一种污水处理技术领域的装置，具体是一种用于村镇生活污水处理的用于污水处理的组合式分层生物滤池。
背景技术：
村镇生活污水是广大农村地区面源污染的重要来源之一，我国95%以上村庄和 90%以上的小集镇都没有完善的污水收集和处理设施，产生的生活污水和部分工业废水， 几乎是未经任何处理直接排入水体(河道、池塘、地下水等)，造成村镇水体的严重污染，黑臭河道、池塘和富营养化的湖泊已成为普遍现象。村镇生活污水处理有如下几个特点1)面广、分散，水质、水量波动性大，排水管网很不健全；幻村镇经济力量薄弱，污水处理技术或工艺需投资省、能耗低、运行费用少； 3)村镇缺乏污水处理专业人员，处理设施应运行管理简单，维护方便；4)缺乏有针对性的先进适用污水处理技术，在村镇污水处理方面不宜采用较为成熟的城市污水工艺，而一些所谓的生态型工艺往往不能满足处理要求，或缺乏实施的条件(如土地资源)。因此需采用一些工艺简洁、处理效果好，占地省、能耗低、运行管理简便、二次污染少的先进适用技术， 并用分散处理模式。目前，针对村镇污水分散式处理，国内外主要采用三大类技术和工艺。一类是借鉴城市污水处理厂二级生化处理的成功经验，将一些传统的城市污水处理厂二级生化处理工艺小型化，应用于村镇分散式污水处理。如SBR、氧化沟、A/0，甚至A2/0，MBR等等。仅从技术的角度来讲，这些技术和工艺都比较成熟，可以满足污水处理的要求。但是，这些技术和工艺通常都比较复杂，需要的设备也比较多。因此，投资相对较大、系统维护管理较为复杂、 能耗及运行管理费用高，并且还可能产生一些二次污染问题。这样的处理系统与我国村镇社会经济的实际情况很不适应。其结果是化花了大量投资，建成的污水处理厂(站)，因为高昂的运行费用、缺乏正常的维护管理等原因而处于非正常运行或停止运行的状态。第二类是采用一些相对简单的生态化污水处理技术，包括人工湿地、氧化塘、土地处理系统等。这类技术的优点是工艺简单、投资小、低能耗、维护简便、环境友好等，缺点是处理效率较低，通常要在一定的条件下才能取得稳定的处理效果和维持系统的长期正常运行，如较低的水力负荷和有机负荷及较长的HRT，这就要求有较大的可以利用的土地面积。第三类是厌氧处理技术，以厌氧反应器为主的厌氧处理系统是一种低成本的废水处理技术，同时又能回收利用能源。对于农村生活污水处理来说，可以把人、畜粪便，农作物秸秆、杂草、树叶和农产品加工企业的有机废水等加入到厌氧沼气池内与生活污水同时进行厌氧处理，产生的沼气可以用作浴室和家庭能源。污水厌氧产沼气技术已在我国一些地方得到了有效推广和使用。但是，单独的厌氧污水处理技术还不能使处理出水满足排放要求，必须进行后续处理。此外，发展集预处理、二级处理和深度处理于一体的中小型污水处理一体化装置， 是国内外污水分散处理发展的一种趋势，在农村生活污水处理中具有广阔的应用前景。日本研究的一体化装置主要采用厌氧-好氧-二沉池组合工艺，兼具降解有机物和脱氮的功能，其出水B0D5 < 20mg/L、TN < 20mg/L。近年来开发的膜处理技术，可对B0D5和TN进行深度处理。欧洲许多国家开发了以SBR、移动床生物膜反应器、生物转盘和滴滤池技术为主， 结合化学除磷的小型污水处理集成装置。但这类一体化装置同样也存在能耗较高、运行管理较复杂等问题，同时其适用范围还有待于进一步拓展。现有技术中用于分散污水处理工艺均能达到城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002)或国家农田灌溉水质标准(GB5084_20(^)。但是这些技术或工艺存在以下局限性和不足1.工艺复杂，处理单元过多，增加了建设、施工和管理难度，滤池与厌氧池间的多次回流致使基建和运行管理费用增加。2.湿地类型多为表面流湿地，虽然易于建设，但卫生条件差，且水力停留时间过长，导致工程占地面积大，在使用推广上易受限制。3.蚯蚓生物滤池内投加了大量蚯蚓，由于蚯蚓易受环境因素、污水水质等的影响， 需定期对蚯蚓进行补充添加，难于养护。
实用新型内容本高新技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于污水处理的组合式分层生物滤池，利用分层生物滤池对污水中的有机物、悬浮物和氨氮等进行预处理，利用人工湿地对污水中的氮、磷和剩余有机物进一步进行处理、通过物理、化学、生物综合作用达到净化水质的目的。传统的生物滤池工艺单独使用时处理出水能达到二级标准，用传统的人工湿地单独处理生活污水，每处理Im3污水，约需IOm2以上土地。而本装置提供的联合工艺应用实例出水水质各项指标经检测均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002) 一级B标准，吨水占地面积约3. 5m2。本高新技术是通过以下技术方案实现的，本高新技术包括依次串联连接的集水池、生物滤池、中间池和水平潜流式湿地。所述的中间池的下端设有回流口并与集水池相连。所述的集水池为两格式钢筋混凝土结构，沿水流方向体积分配比例为2 1。所述的集水池内设有格栅、自动液位控制器和潜污泵，其中格栅位于集水池两格之间的挡墙上，自动液位控制器和潜污泵置于格栅后的水格内。所述的格栅的网格小于10mm，面积大于等于1. Om2。所述的生物滤池由上而下依次包括布水装置、由第一池体与滤料组成的滤床和排水系统，其中滤床为分层框架结构，单层高40-50cm，层间间距大于等于50mm。所述的滤料为火山岩生物填料、陶粒和除磷填料。所述的中间池包括第二池体、配水系统和回流管，其中第二池体的有效水深大于等于2. Om，带有三角堰的配水系统位于第二池体出水端并将水均分为若干份且分别流入湿地以及通过回流管回流至集水池。所述的水平潜流式湿地由下而上依次包括防渗层、填料层、土壤层、耐水植物层和出水布水渠。在人为调控下，由基质-微生物-植物构成的生态系统中物理、化学和生物的综合作用完成对污水氮的反硝化、磷的吸附和剩余有机物的去除等，人工湿地出水通过出水管排出系统。为提高系统的处理效果，中间池部分出水可回流至集水池。本装置通过以下方式进行工作生活污水经格栅后进入集水池，由泵自动提升至组合式分层生物滤池，与其中的生物膜进行充分接触，污染物被微生物吸附并降解；滤池出水经沉淀后部分回流至集水池，其余进入人工湿地系统，在填料-土壤-植物共同作用下进一步去除有机物、氮和磷，出水达标准后排入附近水体。本装置与现有技术相比，具有以下优点及有益效果(1)采用分层生物滤池和人工湿地进行工艺组合，组合后各单元在发挥自身作用同时，可功能互补，从而提高整体效果。(2)分层生物滤池通风条件好，充氧能力强，作为人工湿的前处理，提高了整个工艺对生活污水的抗冲击能力，能有效削减污水中的有机物、悬浮物，并为氨氮的硝化提供了便利，并大幅度降低了后续人工湿地的污染负荷和占地面积(为传统人工湿地的1/3 1/2)。(3)潜流湿地采用粒径30 50mm的充气混凝土做为填料，该填料以70%粉煤灰、 15%生石灰、10%水泥、3%磷石膏及2%其它为原料，在高温高压下充气压制而成，一方面对磷具有较强的吸附性能，可有效削减污水中总磷含量；另一方面该填料大的比表面积易于微生物挂膜生长，可同时有效去除污水中的有机物和氮磷；第三，采用大粒径填料利于提高系统的过水能力，克服了传统湿地易堵塞的缺点，可长期稳定运行。系统对氮、磷的去除率与现有技术相比有显著提高，总氮去除率为50 60%，总磷的去除率为70 80%，并有着较少的占地面积和基建投资，管理简单。
图1为本装置俯视图；图2为实施例应用示意图；图3为滤池剖面图。
具体实施方式
下面对本装置的实施例作详细说明，本实施例在以本装置技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本装置的保护范围不限于下述的实施例。实施例1、上海市松江区泖港镇曹家浜村污水处理工程工程设计处理规模60m3/d，占地面积250m2，服务人口约900人，收集处理约235户村民的生活污水。本实施例包括依次串联连接的集水池1、生物滤池2、中间池3和水平潜流式湿地 4，本实例未设回流。所述的中间池3的下端设有回流口 5并与集水池1相连。所述的集水池1为两格式钢筋混凝土结构，沿水流方向体积分配比例为2 1。所述的集水池1内设有格栅6、自动液位控制器7和潜污泵8，其中格栅6位于集水池1两格之间的挡墙上，自动液位控制器7和潜污泵8置于格栅6后的水格内。[0038]所述的格栅6的网格小于10mm，面积大于等于1. Om2。所述的生物滤池2由上而下依次包括布水装置9、由第一池体10与滤料11组成的滤床12和排水系统13，其中滤床12为分层框架结构，单层高40-50cm，层间间距大于等于 50mm。所述的滤料11为火山岩生物填料、陶粒和除磷填料。所述的中间池3包括配水系统14、回流管15和第二池体16，其中第二池体16 的有效水深大于等于2. Om,带有三角堰的配水系统14位于第二池体16出水端并将水均分为若干份且分别流入湿地以及通过回流管15回流至集水池1。所述的水平潜流式湿地4由下而上依次包括防渗层17、填料层18、土壤层19、耐水植物层20、进水布水渠21和出水渠22。集水池1有效容积为15m3，有效水深1. 0m。滤池分为6层，水力负荷为4m3/m3. d， 滤池采用火山岩、陶粒及除磷滤料11复合滤料11。中间池3有效容积为7. 5m3，水力停留时间为池。人工湿地有效面积180m2，水力负荷为0. 33m3/m2. d，填料层18厚0. 6m,采用充气混凝土，土壤层19厚30cm，上植黑麦草。工程于2007年10月底建成并投运行，至今已稳定运行3年半。工程运行完全自动化，管理简单，不需专人值守，只需定期检查。运行费用以为主，吨水运行费用不超过0. 1元。曹家浜生活污水处理工程氨氮、总氮和总磷平均去除率为75^,65^,70% ；出水浓度分别在60mg/L，8mg/L和0. 8mg/L以下，出水达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918-2002) 一级 B 标准。实施例2 上海市浦东新区航头镇牌楼村污水处理示范工程工程设计处理规模60m3/d，占地面积210m2，电耗0. lkffh/m3,服务牌楼村350名村民和现代生态农庄1座。本实施例包括集水池1、组合式分层生物滤池2、中间池3和水平潜流式湿地4， 其中集水池1、生物滤池2、中间池3和水平潜流式湿地4依次串联连接，中间池3的末端设有回流口并与集水池1相连。集水池有效容积为20m3，有效水深1.0m。滤池分为6层， 水力负荷为4m3/m3. d，采用火山岩、陶粒及除磷滤料复合滤料。中间池有效容积为7. 5m3，水力停留时间为池。人工湿地有效面积150m2，水力负荷为0. 4m3/m2. d，填料层厚0. 8m,采用充气混凝土，土壤层厚30cm，上植草皮和灌木。2009年5月底正式投入运行。组合工艺投入运行后，系统处理后，每年可削减COD 21. 18t，氨氮1. Mt，总磷0. 22t。出水COD、氨氮、 总磷均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002) 一级B标准。实施例3 上海市崇明县港沿镇污水处理示范工程崇明县港沿镇集镇区生活污水收集处理工程设计污水收集和处理规模为500m3/ d，服务人口 4380人，总占地面积1300m2，南北长130m，东西宽宽约10 11. 5m。本实施例包括集水池1、组合式分层生物滤池2、中间池3和水平潜流式湿地4， 其中集水池1、生物滤池2、中间池3和水平潜流式湿地4依次串联连接，本实例未设回流。 集水池有效容积为120m3，有效水深1. 0m。滤池占地面积100m2，滤床分为7层，水力负荷为 4m3/m3. d，采用火山岩、陶粒及除磷滤料复合滤料。中间池有效容积为62. 5m3，水力停留时间为池。人工湿地有效面积1100m2，水力负荷为0. 45m3/m2. d，填料层厚0. 8m,采用充气混凝土，土壤层厚30cm，上植黑麦草。工程于2009年10月正式投入运行。吨水运行费用不超过0. 15 元。 经组合工艺处理后，COD、氨氮、总磷出水浓度分别小于56mg/L，12mg/L,0. 9mg/L, 均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002) 一级B标准。
权利要求1.一种用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征在于，包括依次串联连接的集水池、生物滤池、中间池和水平潜流式湿地。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的中间池的下端设有回流口并与集水池相连。
3.根据权利要求1所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的集水池为两格式钢筋混凝土结构，沿水流方向体积分配比例为2 1。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的集水池内设有格栅、自动液位控制器和潜污泵，其中格栅位于集水池两格之间的挡墙上，自动液位控制器和潜污泵置于格栅后的水格内。
5.根据权利要求4所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的格栅的网格小于10mm，面积大于等于1.0m2。
6.根据权利要求4所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的生物滤池由上而下依次包括布水装置、由第一池体与滤料组成的滤床和排水系统，其中滤床为分层框架结构，单层高40-50cm，层间间距大于等于50mm。
7.根据权利要求6所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的滤料为火山岩生物填料、陶粒和除磷填料。
8.根据权利要求1所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的中间池包括第二池体、配水系统和回流管，其中第二池体的有效水深大于等于2. 0m，带有三角堰的配水系统位于第二池体出水端并将水均分为若干份且分别流入湿地以及通过回流管回流至集水池。
9.根据权利要求1或2所述的用于污水处理的组合式分层生物滤池，其特征是，所述的水平潜流式湿地由下而上依次包括防渗层、填料层、土壤层、耐水植物层和出水布水渠。
专利摘要一种污水处理技术领域的用于污水处理的组合式分层生物滤池，包括集水池、组合式分层生物滤池、中间池和水平潜流式湿地，其中集水池、生物滤池、中间池和水平潜流式湿地依次串联连接。本装置利用分层生物滤池对污水中的有机物、悬浮物和氨氮等进行预处理，利用人工湿地对污水中的氮、磷和剩余有机物进一步进行处理、通过物理、化学、生物综合作用达到净化水质的目的。传统的生物滤池工艺单独使用时处理出水能达到二级标准，本装置提供的联合工艺应用实例出水水质各项指标经检测均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准，吨水占地面积约3.5m2。
文档编号C02F9/14GK202099163SQ201120171640
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者戴一琦, 李旭东, 欧文幍, 纪婧, 邱卫国, 邱江平 申请人:上海交通大学
