两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统
技术领域
[0001] 本
发明涉及
污水处理技术领域，特别涉及一种两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统。
背景技术
[0002] 我国属于世界发展中国家，整体平均经济水平仍然低于联合国公布的世界发达国家的平均经济水平，且不同区域存在较大差异性，东部沿海地区经济水平较中部、西部发达，由于我国农村
基础设施建设落后，绝大部分农村地区没有建立或者没有完善的管网设施及污水处理厂，当前我国农村分散型污染物主要采取化粪
沼气池、人工湿地、高效藻类塘、一体化
净化设备等处理方式。以闫亚男，张列宇等以上海周边农村为例，通过对原有
化粪池进行结构改良，建造三格化粪池，实现格栅、集水池、调节池各部功能的技术组合，配合
土壤渗滤系统，使得出水水质显著提高，可操作性强，实现低成本运行，具有良好的推广市场和实用价值。以张迎颖，丁为民等通过试验砾石、沸石为滤床的复合垂直流人工湿地，研究结果表明，该结构能建立独特的好氧-缺氧-厌氧区，对各类氮形式均有很高的去除率。以黄翔峰，池金萍等通过对太湖农村生活污水采取高效藻类塘处理的研究表明，该系统对COD、TN、TP的平均去除率分别达到70％、90％、50％，且藻类塘的去除效果受到自然条件(日照、
温度)的严重影响；以郭迎庆，刘群等研究的以高效菌藻塘和水生
生物塘的组合工艺，试验不同的
停留时间来测定并判断该工艺的除磷效果，其系统的平均去除率达到79.5％。以杨小俊，贾海涛等对一体化
生物膜反应器的实验研究表明，一体化生物膜反应器以间歇处理为运行方式，通过调节厌氧与好氧停留时间、溶解氧量等其他影响因子，可使得COD、NH3-N、TN、TP平均去除率分别为79.1％、83.5％、58.0％、81.3％，并形成高营养级的网状食物链结构。
[0003] 由于欧美等发达国家经济水平较高，农村基础设施配套建设，使得其分散式污染能得到较好的处理，同时也为世界各国提供良好的借鉴先例。经过上个世纪二次工业革命后，美国经济获得了极大的发展，使得其迅速达到城乡一体化建设，城市与农村使用同一环境保护法律的模式，中央、各州政府设立各种基金，对分散式污水处理项目和研究进行大
力政策鼓励和财政支持，建立高效藻类塘系统，利用稳定塘里藻类与菌类的共生关系，充分转化和去除主要污染物指标，其主要包含有自主模式、协议模式、
许可模式、运行模式。日本在上个世纪搭上美国经济高速发展的快班车，使得国民经济水平大幅提高，由于受到国土面积、自然资源和地形地势的限制，日本对环境保护和资源利用有着更为独特的方式，早在1977年就实行农村
废水治理计划，对于农村分散式污水处理，建立以政府为主导、家庭为主体及第三方资质运行相协调的模式，主要由净化槽、村落排水设施和集体处理设施等方式组成。韩国汉城大学针对农村分散型污水治理，认为分散式地区建立污水集中处理模式所需成本过高，提出的以简单、易于操作的人工湿地处理方式，通过构建土地——
植物联合处理系统，并对系统进行改良和升级提出SNR工程技术，利用低成本方式处理农村污水。澳大利亚的研究组织(CSIRO)针对农村污水提出以土地系统为核心处理单元的“费尔托(FILTER)”模式，使用污水
灌溉，通过土地的自净作用及
农作物的吸收转化作用，降低污染物含量，再通过预埋的管网设施排除经过净化达标的渗滤污水。法国科研人员通过建立蚯蚓生态滤池来有效处理农村生活废水，以蚯蚓为活动
单体，增强土壤的通透性和提高土壤分解转化能力，其COD、TN、TP、SS平均去除率分别约为85％、60％、50％、88％。
[0004] 由于农村生活废水处理的原则有可操作性、简单维护、低成本运行等要求，以上这些不同工艺，有些对我国分散式污染物的治理有着可借用价值，并具有一定的推广性。但考虑到我国经济水平的发展不一，有些工艺并不合适采用，需要尽快建立起适应我国的分散式污染物处理工艺。
发明内容
[0005] 为了解决
现有技术的问题，本发明
实施例提供了一种两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统。所述技术方案如下：
[0006] 一方面，一种两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统，包括依次连接的预处理池、第一
厌氧池、第二厌氧池、旱相渗滤池、水相渗滤池、高效渗滤池、预警池和植草沟；所述预处理池设置有水
泵，所述水泵通过管道将所述预警池内的污水提升后以跌水方式排至所述第一厌氧池；所述第一厌氧池和第二厌氧池通过穿墙连通，所述穿孔墙开孔位于墙体下部，所述第一厌氧池中的污水从所述开孔流入所述第二厌氧池；所述第二厌氧池、旱相渗滤池、水相渗滤池、高效渗滤池、预警池和植草沟高度依次降低，污水从所述第二厌氧池开始以溢流形式依次排至下一级。
[0007] 进一步的，所述预处理池设置有格栅，所述格栅一侧连接进水系统，另一侧设置筛网。
[0008] 进一步的，所述第一厌氧池和所述第二厌氧池均安装有悬浮填料，所述悬浮填料用于
微生物附着；所述悬浮填料粒径为10-15mm，挂膜后
密度为0.8-1g/cm3，所述悬浮填料投加量为池体容积的30％～50％。
[0009] 进一步的，所述旱相渗滤池和所述水相渗滤池中均设置有挡流墙，所述挡流墙底部设置水孔。
[0010] 进一步的，所述旱相渗滤池、所述水相渗滤池和所述高效渗滤池中池底从上向下依次铺设土壤层、混合填料层和承托层。
[0011] 进一步的，混合填料层包括陶粒、沸石和石灰石中的一种或几种；所述承托层包括砾石；所述旱相渗滤池和所述高效渗滤池的土壤层中添加木屑，所述木屑和土壤的体积比为1:2。
[0012] 进一步的，所述旱相渗滤池、所述水相渗滤池和所述高效渗滤池中土壤层、混合填料层和承托层的高度比为1:(0.8-1.2):(0.8-1.2)。
[0013] 进一步的，所述水相渗滤池中，所述
水体中养殖鱼类、甲壳类动物，所述土壤层种植植物。
[0014] 进一步的，所述水相渗滤池的出水口连接有集水渠，所述集水渠再连接布水管路，所述布水管路设置在所述高效渗滤池上方，所述布水管路呈井字形设置。
[0015] 进一步的，所述高效渗滤池池底设置有集水管，污水在所述高效渗滤池通过所述集水管排至所述预警池，所述集水管呈井字形设置。
[0016] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统引入植物和动物，构建多营养级的食物链和食物网，形成动物-植物-填料-微生物的复杂体系，对有机物处理效率高、脱氮除磷和去除重金属的效果明显、基建成本低、操作性强、运行管理
费用低，适合于农村分散式污水的低成本处理。最终实现各种污染物高效净化和景观美化目标的同时，通过种植水稻、蕹菜和水芹菜，投放鲤鱼、鲫鱼、罗非鱼等浅水鱼种，可以创造一定的经济效益。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本发明施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0018] 图1是本发明两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统实施例的俯视图；
[0019] 图2是本发明两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统实施例的侧视图。
具体实施方式
[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0021] 实施例
[0022] 如图1和2所示，本发明的两级厌氧-多相渗滤农村分散式污水处理系统，包括依次连接的预处理池1、第一厌氧池2、第二厌氧池3、旱相渗滤池4、水相渗滤池5、高效渗滤池6、预警池7和植草沟(图中未画出)。
[0023] 农村分散式生活污水经过收集，排入到预处理池1中，进行初步隔油、除杂和均质化处理，以减轻后续水处理单元的处理负荷。预处理池1设置有格栅(图中未画出)，格栅由栅条和横向肋条组成，格栅一侧连接进水系统，格栅另外一侧设置筛网，可以截留大部分的漂浮杂物和部分悬浮物，减少后续处理的处理负荷，保证后续处理设施的正常运行。在预处理池1末端设置有离心式水泵，离心式水泵连接有污水输送管，污水输送管的出水口高于第一厌氧池2。离心式水泵将污水提升至一定高程后，以跌水的形式进入第一厌氧池2，整体系统在之后的单元中都以重力自流形式流动，不再消耗其它
能量，整个系统内不使用机械曝气复氧，主要采用大气复氧和跌水复氧。
[0024] 第一厌氧池2长4000mm，宽4000mm，高3000mm，第二厌氧池3长2000mm，宽4000mm，高3000mm。第一厌氧池2和第二厌氧池3之间用穿孔墙8隔开，并在穿孔墙8下部开孔供污水流动，污水在第一厌氧池2上部跌水进水，流经穿孔墙8下部，再从第二厌氧池3上部出水，整个污水在第一厌氧池2和第二厌氧池3中的水流形态形似字母“U”，第二厌氧池3的出水溢流流入旱相渗滤池4。第一厌氧池2和第二厌氧池3均安装有易于微生物附着的悬浮填料，悬浮填料粒径为10-15mm，挂膜后密度为0.8-1g/cm3，悬浮填料投加量为池体容积的30％～50％。
污水在第一厌氧池2和第二厌氧池3中总停留时间为5d。
[0025] 经过第二厌氧池3处理后的污水在重力作用下跌水，自流进入旱相渗滤池4进行处理。
[0026] 旱相渗滤池4长8000mm，宽4000mm，填料有效高度为1200mm，从上往下依次为高度均为400mm的土壤层、混合填料层和承托层，其中，采用粒径0.5-0.7mm的沸石作为混合填料层，采用粒径8-20mm的碎石作为承托层，有效水深1000mm。旱相渗滤池4中部设置挡流墙9，人为将旱相渗滤池4该分隔成两个4000mm×4000mm的池体，在挡流墙9底部预留出水孔连通两个部分，污水从池体一中向下流动，穿过土壤、沸石和碎石后通过挡流墙9进入池体二，在池体二中上行再次穿过碎石、沸石和土壤，实现旱相渗滤池4上部跌水进水、上部溢流出水的效果。
[0027] 经过旱相渗滤池4处理后的污水在重力作用下跌水进入水相渗滤池5，水相渗滤池5长8000mm，宽4000mm，填料的有效高度为800mm，有效水深900mm。水相渗滤池5从上往下依次是水体、高度200mm的土壤层、高度300mm的混合填料层和高度300mm的承托层，其中，采用粒径0.5-0.7mm的沸石作为混合填料层，水体和土壤层之间种植植物，放养鱼类、泥鳅、甲壳类等动物。水相渗滤池5中部设置挡流墙9，将水相渗滤池5分成两个4000mm×4000mm池体，在挡流墙9底部预留出水孔连通两个部分，污水从池体一中向下流动，穿过土壤、沸石和碎石后通过挡流墙9进入池体二，在池体二中上行再次穿过碎石、沸石和土壤，实现水相渗滤池5上部跌水进水、上部溢流出水的效果。
[0028] 水相渗滤池5的出水口连接有集水渠，经过水相渗滤池5处理后的污水溢流进入集水渠，集水渠另一侧连接布水管10，布水管10设置在所述高效渗滤池6上方，沿水流方向按照1000×1000mm的“井”字形布设，
覆盖高效渗滤池6的大部分区域，使集水渠内的出水均匀分布在高效渗滤池6体大部分区域。高效渗滤池6长8000mm，宽4000mm，填料的有效高度为800mm，从上往下依次为高度200mm的土壤层、高度为300mm的混合填料层和高度为300mm的承托层，水流依次流过各层，其中，采用粒径0.5-0.7mm的沸石作为混合填料层。高效渗滤底部铺设集水管，与布水管10对应，集水管也呈“井”字形排列，处理后的出水经集水管收集，汇入预警池7内。
[0029] 预警池7内可以用动植物的生长状态来监测农村分散式污水处理的出水水质和污水处理设施运行状况，预警鱼类选用青鳉鱼，预警植物选用水生浮游藻类，包括绿藻
门、
硅藻门、蓝藻门的一种或多种。预警池7内的出水可以回用灌溉或者排放到植草沟进入自然环境。
[0030] 在旱相渗滤池4、水相渗滤池5和高效渗滤池6中，混合填料层除沸石外，还可以选用陶粒或石灰石中的一种或者几种，承托层主要选用砾石。旱相渗滤池4和高效渗滤池6的土壤层中以体积比2:1的比例混合木屑，木屑在土壤中缓慢降解可以为硝化/反硝化提供长期的
碳源，也可以提高土壤的透气性，在土壤中投加若干条蚯蚓，可以促进土壤中有机物质的分解以及C、N的循环，可以提高土壤透气充氧能力，也可以形成蚯蚓-微生物的协同作用，促进微生物对污染物质的降解。旱相渗滤池4、水相渗滤池5和高效渗滤池6中土壤层、混合填料层和承托层的高度比为1:(0.8-1.2):(0.8-1.2)。
[0031] 在旱相渗滤池4中种植芦苇、菖蒲、美人蕉和灯芯草等植株较大、根系发达、耐污能力强、净化效果好、具有一定景观价值的湿地植物。
[0032] 水相渗滤池5包括植物系统和
水生动物系统，其中，植物系统以挺水植物为主，以浮水植物和沉水植物为辅，浮水植物主要包括绿藻、硅藻、蓝藻的一种或几种，沉水植物为金鱼藻和轮叶黑藻；水生动物系统包括鱼类和底栖动物，鱼类放养以虑食性鱼类鲢鳙为主，辅助以预警水质的鱼类青鳉鱼，底栖动物放养泥鳅、蚌类和甲壳类。
[0033] 高效渗滤池6主要种植植株矮小、根系发达但根深较浅、具有一定经济价值的植物，包括蕹菜和水芹菜。
[0034] 本实施例按照设计水量15m3/d，设计水利负荷为0.15m/d，设计停留时间为5天。
[0035] 本发明通过人工组合不同水处理工艺实现生活污水的净化，去除污水中的COD、总磷、总氮和硝态氮。本实例主要研究了陶粒和沸石作为主要填充基质，通过对陶粒和沸石的实验室理化性质测定、微生物挂膜实验、挂膜前后表面电镜观察表明，这两种填料都具有
比表面积大、表面粗糙、孔隙率高、微生物易附着且生物量大、不易流失等性状，可以作为硝化/反硝化的微生物优良载体，能够显著地提高硝化/反硝化效率。针对污水中
氨氮难去除的问题，沸石对氨氮有很好的
吸附性。同时，在混合填料层中还加入一定比例的石灰石，石灰石的Ca2+可以与污水中的P生成难溶性
磷酸盐沉积下来，达到对污水中P的一个比较好的去除效果。石灰石和沸石也可以形成沸石——石灰石的协同体系，沸石可以活化石灰石表面沉积下来的磷酸盐，使得这部分缓慢释放的磷酸盐可以长期被植物和微
生物降解利用，长期保持除磷的功能。
[0036] (1)本发明对生活污水处理效率高、脱氮除磷效果好、处理成本低、出水达标排放或用于农业灌溉，将预处理系统、厌氧处理系统和生态处理系统结合起来，引入经济作物和经济鱼类，既减轻了农村生活污水对农村生态环境的影响同时又能够创造一定的经济效益，对于推广本发明也具有一定的积极作用。
[0037] (2)植物和动物的选取上具有特定的目的，植物包括旱相渗滤池中种植的芦苇、菖蒲、美人蕉和灯芯草等典型湿地植物、水相渗滤池中种植的水稻、高效渗滤池中种植的蕹菜和水芹，既内能保证去除效果的同时，保证出水水质达标，同时引入蚯蚓、泥鳅、蚌类和甲壳类等动物，形成动物-植物-微生物的微
生态系统，对难降解的有机物也能取得较好的降解效果。
[0038] (3)本发明引入绿藻、硅藻等预警植物和青鳉鱼等预警动物，利用生物对水体污染程度的不同应激反应，对出水状况进行生物监测，能更加迅速直接地反应系统运行状态，是物理和化学监测的重要补充。
[0039] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0040] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
