專利名稱：厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)水處理技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及丘陵山區(qū)或存在一定地勢(shì)落 差的農(nóng)村地區(qū)小型生活污水處理裝置及方法，具體涉及一種厭氧池-梯式生態(tài)濾 池組合污水脫氮除磷裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前生物處理是污水處理的主要方法，可以分為活性污泥法和生物膜法?；?性污泥法由于技術(shù)成熟，設(shè)備可靠，在大型污水處理中得到廣泛應(yīng)用，但在小型 污水處理方面存在運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，工藝較為復(fù)雜、技術(shù)要求較高且能耗也比 較高，難以在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。生物膜法的主要形式有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán) 和生物接觸氧化法等，多用于中小型污水處理。
生物過(guò)濾技術(shù)利用生長(zhǎng)在濾池中濾料表面的微生物處理污水，具有微生物生 物量大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和生物多樣性好的特點(diǎn)，因此它的水力負(fù)荷和抗沖擊負(fù)荷能力 都很強(qiáng)，可以很好的適應(yīng)負(fù)荷不穩(wěn)定、水質(zhì)變化大的農(nóng)村生活污水處理。由于生 物量大就要求反應(yīng)器有較強(qiáng)的充氧效果，特別是在具有硝化功能時(shí)對(duì)供氧量的需 求進(jìn)一步加大，傳統(tǒng)的自然通風(fēng)己無(wú)法滿足要求。采用單一的生物濾池處理污水， 對(duì)有機(jī)物有較好的去除效果，而氮、磷的去除效果不理想。采用機(jī)械曝氣等強(qiáng)制 充氧方式，雖然可以解決供氧問(wèn)題，但其電力消耗大，運(yùn)行成本高，又會(huì)產(chǎn)生運(yùn) 行管理方面的種種問(wèn)題，難以在農(nóng)村地區(qū)的小型污水處理中推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述方法的不足之處，著眼于處理效果好、能耗低、 投資和運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，提供一種厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合 污水脫氮除磷裝置及方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置，裝置由厭氧池、梯式生態(tài)濾池和沉淀池組合而成，厭氧池位置高于梯式生態(tài)濾池， 梯式生態(tài)濾池位置高于沉淀池，梯式生態(tài)濾池由第一級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾 池、缺氧濾池和最后一級(jí)好氧濾池交替串聯(lián)呈階梯式布置，位置逐步降低，第一 級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾池和最后一級(jí)好氧濾池上部均設(shè)置半管布水堰，下部 均設(shè)置穿孔集水管，表層均種植植物，缺氧濾池中間設(shè)有隔板，隔板底部有開(kāi)孔。 所述第一級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾池為兩級(jí)或多級(jí)子濾池串聯(lián)；所述第一 級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾池、缺氧濾池和最后一級(jí)好氧濾池內(nèi)濾料為煤渣、珍 珠巖熔渣或陶粒；所述第一級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾池和最后一級(jí)好氧濾池表 層種植植物為黑麥草、蘆葦或水芹；所述厭氧池為地下式，里面設(shè)有折流板，將 厭氧池分為上流室和下流室，厭氧池上面設(shè)有人孔，人孔覆蓋蓋板；所述半管布 水堰為內(nèi)徑5 10厘米的PVC管。
一種厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷方法，步驟為污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng) 收集進(jìn)入?yún)捬醭?，停?2 24小時(shí)，經(jīng)厭氧發(fā)酵后一部分自流進(jìn)入第一級(jí)好氧 濾池停留10 20分鐘，經(jīng)過(guò)氧化分解去除有機(jī)物并吸收氮、磷，然后出水通過(guò) 穿孔集水管自流進(jìn)入第二級(jí)好氧濾池停留10 20分鐘，氧化去除氨氮完成硝化 作用并吸收氮、磷，之后出水再通過(guò)穿孔集水管流入缺氧濾池，缺氧濾池中間的 隔板將污水分成兩格形成下向流和上向流的推流形式，污水推流過(guò)程中與缺氧濾 池內(nèi)濾料上附著的生物膜接觸30 60分鐘，進(jìn)行反硝化脫氮，厭氧池出水的另 一部分通過(guò)分流布水口直接分流到缺氧濾池以補(bǔ)充反硝化脫氮所需的碳源，缺氧 濾池的出水通過(guò)另一側(cè)的溢流口進(jìn)入最后一級(jí)好氧濾池的半管出水堰，經(jīng)過(guò)最后 一級(jí)好氧濾池凈化20 30分鐘再進(jìn)入沉淀池沉淀后排放。
所述方法中好氧濾池與缺氧濾池呈階梯式布置，整個(gè)裝置都利用地勢(shì)落差自 流運(yùn)行，好氧濾池上部設(shè)置的半管出水堰起到濺落充氧的作用，下部設(shè)置的穿孔 集水管起到拔風(fēng)供氧的作用，由此強(qiáng)化了好氧濾池供氧效果，不需要消耗動(dòng)力。 根據(jù)污水水質(zhì)的差異，第一級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾池可以多級(jí)串聯(lián)，每級(jí)好 氧濾池又可以選擇不同的濺水高度和濾料高度，以提高充氧效果和氧的利用率， 好氧濾池表面種植的植物也提高了供氧能力。第一級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾池、 最后一級(jí)好氧濾池與缺氧濾池交替串聯(lián)，提高了脫氮效果。厭氧池、梯式生態(tài)濾池集成組合，各單元分工明確、發(fā)揮了各自的特點(diǎn)厭氧池?fù)?dān)負(fù)預(yù)處理、有效降 低有機(jī)物濃度的功能，降低好氧濾池的需氧量；第一級(jí)好氧濾池、第二級(jí)好氧濾 池主要是去除有機(jī)物和進(jìn)行硝化；缺氧濾池進(jìn)行反硝化脫氮；各級(jí)好氧濾池種植 的植物主要負(fù)擔(dān)去除氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并進(jìn)一步降低有機(jī)物濃度。
所述方法中污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集首先進(jìn)入?yún)捬醭?，污水厭氧發(fā)酵，提高了污水 生化性、并大幅減輕后續(xù)梯式生態(tài)濾池的有機(jī)負(fù)荷；然后污水一部分自流進(jìn)入梯 式生態(tài)濾池各級(jí)好氧濾池中，借助生長(zhǎng)在濾料上的微生物對(duì)污染物質(zhì)降解達(dá)到凈 化污水的目的；缺氧濾池中微生物主要是兼養(yǎng)、厭氧微生物，起到反硝化脫氮的 作用，厭氧池出水另一部分分流到缺氧濾池以補(bǔ)充反硝化所需的碳源；最后一級(jí) 好氧濾池繼續(xù)凈化缺氧濾池的出水。各級(jí)好氧濾池表面均種植植物，既可以分散 布水，又可以利用植物的生長(zhǎng)去除氮磷，同時(shí)還可以依靠根部向?yàn)V池內(nèi)部輸送氧。
本發(fā)明有益效果為
1、 由于采用階梯式布置生態(tài)濾池，充分利用污水排放點(diǎn)的勢(shì)能，不需要消 耗動(dòng)力；此外，采用厭氧發(fā)酵、濺水充氧、集水穿孔管拔風(fēng)供氧、反硝化脫氮和 植物吸收相結(jié)合的形式，提高了充氧效果，省卻了曝氣所需的動(dòng)力消耗，投資和 運(yùn)行費(fèi)用低，簡(jiǎn)化了運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜程度，并且處理效果好。
2、 好氧濾池與缺氧濾池交替串聯(lián)，提高了脫氮效果，省卻了回流的步驟， 工藝流程簡(jiǎn)單，日常管理十分簡(jiǎn)便，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理式運(yùn)行。
3、 污水經(jīng)過(guò)厭氧處理大幅度削減有機(jī)負(fù)荷，為后續(xù)好氧濾池接觸氧化反應(yīng) 的順利進(jìn)行提供了有力的保證，厭氧池為地下式，上部可以覆土作綠化等用。
4、 好氧濾池濾料表層種植植物，通過(guò)根部向?yàn)V池內(nèi)部輸送氧，可以有效利 用和去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)植物莖葉分散布水使之更均勻，并可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效 益與景觀效益。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置平面圖
其中1為厭氧池，2為好氧濾池，3為好氧濾池，4為缺氧濾池，5為好氧濾
6池5。
圖2為厭氧池剖面圖
其中6為折流板，7為上流室，8為下流室。 圖3為梯式生態(tài)濾池剖面圖
其中9為濾料，IO為植物，ll為半管出水堰，12為穿孔集水管，13為半管 出水堰，14為隔板，15為隔板底部開(kāi)孔，16為濾料，17為集水管出口， 18為 分流布水口， 19為溢流口， 20為半管出水堰，21為沉淀池。
圖4為好氧濾池單級(jí)表面平面圖
其中9為濾料，ll為半管出水堰。
圖5為好氧濾池單級(jí)底部平面圖
其中9為濾料，12為穿孔集水管。
圖6為缺氧濾池單級(jí)表面平面圖
其中14為隔板，16為濾料，17為集水管出口， 18為分流布水口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1-6對(duì)厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置及方法進(jìn)行 具體說(shuō)明。 實(shí)施例l
污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集進(jìn)入全封閉地下式厭氧池l，如圖2所示，厭氧池l里面 設(shè)有折流板6，將厭氧池1分為上流室7和下流室8，厭氧池1上面設(shè)有人孔， 人孔覆蓋蓋板，污水在厭氧池1停留12h，污水經(jīng)厭氧發(fā)酵后一部分自流進(jìn)入第 一級(jí)好氧濾池2停留IO分鐘，如圖3所示，通過(guò)第一級(jí)好氧濾池2上部由內(nèi)徑 5厘米PVC管做成的半管出水堰11濺落與空氣接觸充氧，第一級(jí)好氧濾池2內(nèi) 煤渣9上附著的生物膜，經(jīng)過(guò)氧化分解去除有機(jī)物并吸收氮、磷，濾池表層種植 的黑麥草10，通過(guò)根部向?yàn)V池內(nèi)部輸送氧，可以有效利用和去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同 時(shí)濺落的污水經(jīng)黑麥草IO莖葉分散布水使之更均勻，并可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益 與景觀效益；然后出水通過(guò)穿孔集水管12自流進(jìn)入第二級(jí)好氧濾池3停留10 分鐘，氧化去除氨氮完成硝化作用并吸收氮、磷；之后出水再通過(guò)穿孔集水管 12流入缺氧濾池4，缺氧濾池4中間的隔板14將污水分成兩格形成下向流和上向流的推流形式，污水推流過(guò)程中與缺氧濾池4內(nèi)煤渣16上附著的生物膜接觸 30分鐘，進(jìn)行反硝化脫氮，厭氧池l出水的另一部分通過(guò)分流布水口 18直接分 流到缺氧濾池4以補(bǔ)充反硝化脫氮所需的碳源；缺氧濾池4的出水通過(guò)另一側(cè)的 溢流口 19進(jìn)入最后一級(jí)好氧濾池5的半管出水堰20，經(jīng)過(guò)最后一級(jí)好氧濾池5 凈化20分鐘再進(jìn)入沉淀池21沉淀后排放。
由于采用階梯式布置生態(tài)濾池，充分利用污水排放點(diǎn)的勢(shì)能，不需要消耗動(dòng) 力；此外，采用厭氧發(fā)酵、濺水充氧、集水穿孔管拔風(fēng)供氧、反硝化脫氮和植物 吸收相結(jié)合的形式，提高了充氧效果，省卻了曝氣所需的動(dòng)力消耗，投資和運(yùn)行 費(fèi)用低，簡(jiǎn)化了運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜程度，并且處理效果好。好氧濾池與缺氧濾池交 替串聯(lián)，提高了脫氮效果，省卻了回流的步驟，工藝流程簡(jiǎn)單，日常管理十分簡(jiǎn) 便，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理式運(yùn)行。
實(shí)施例2
污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集進(jìn)入全封閉地下式厭氧池1，如圖2所示，厭氧池1里面 設(shè)有折流板6，將厭氧池1分為上流室7和下流室8，厭氧池1上面設(shè)有人孔， 人孔覆蓋蓋板，污水在厭氧池l停留24h，污水經(jīng)厭氧發(fā)酵后一部分自流進(jìn)入第 一級(jí)好氧濾池2停留20分鐘，如圖3所示，通過(guò)第一級(jí)好氧濾池2上部由內(nèi)徑 10厘米PVC管做成的半管出水堰11濺落與空氣接觸充氧，第一級(jí)好氧濾池2 內(nèi)珍珠巖熔渣9上附著的生物膜，經(jīng)過(guò)氧化分解去除有機(jī)物并吸收氮、磷，濾池 表層種植的蘆葦10，通過(guò)根部向?yàn)V池內(nèi)部輸送氧，可以有效利用和去除營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)，同時(shí)濺落的污水經(jīng)黑麥草IO莖葉分散布水使之更均勻，并可產(chǎn)生一定的經(jīng) 濟(jì)效益與景觀效益；然后出水通過(guò)穿孔集水管12自流進(jìn)入第二級(jí)好氧濾池3停 留20分鐘，氧化去除氨氮完成硝化作用并吸收氮、磷，然后出水自流進(jìn)入第三 級(jí)好氧濾池停留20分鐘，繼續(xù)氧化去除氨氮完成硝化作用并吸收氮、磷；之后 出水再通過(guò)穿孔集水管12流入缺氧濾池4，缺氧濾池4中間的隔板14將污水分 成兩格形成下向流和上向流的推流形式，污水推流過(guò)程中與缺氧濾池4內(nèi)煤渣 16上附著的生物膜接觸60分鐘，進(jìn)行反硝化脫氮；厭氧池l出水的另一部分通 過(guò)分流布水口 18直接分流到缺氧濾池4以補(bǔ)充反硝化脫氮所需的碳源，缺氧濾 池4的出水通過(guò)另一側(cè)的溢流口 19進(jìn)入最后一級(jí)好氧濾池5的半管出水堰20，經(jīng)過(guò)最后一級(jí)好氧濾池5凈化30分鐘再進(jìn)入沉淀池21沉淀后排放。 實(shí)施例3
污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集進(jìn)入全封閉地下式厭氧池l，如圖2所示，厭氧池l里面 設(shè)有折流板6，將厭氧池1分為上流室7和下流室8，厭氧池1上面設(shè)有人孔， 人孔覆蓋蓋板，污水在厭氧池l停留18h，污水經(jīng)厭氧發(fā)酵后一部分自流進(jìn)入第 一級(jí)好氧濾池2停留15分鐘，如圖3所示，通過(guò)第一級(jí)好氧濾池2上部由內(nèi)徑 7厘米PVC管做成的半管出水堰11濺落與空氣接觸充氧，第一級(jí)好氧濾池2內(nèi) 陶粒9上附著的生物膜，經(jīng)過(guò)氧化分解去除有機(jī)物并吸收氮、磷，濾池表層種植 的水存10，通過(guò)根部向?yàn)V池內(nèi)部輸送氧，可以有效利用和去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí) 濺落的污水經(jīng)黑麥草IO莖葉分散布水使之更均勻，并可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益與 景觀效益;然后出水通過(guò)穿孔集水管12自流進(jìn)入第二級(jí)好氧濾池3停留15分鐘， 氧化去除氨氮完成硝化作用并吸收氮、磷；之后出水再通過(guò)穿孔集水管12流入 缺氧濾池4，缺氧濾池4中間的隔板14將污水分成兩格形成下向流和上向流的 推流形式，污水推流過(guò)程中與缺氧濾池4內(nèi)煤渣16上附著的生物膜接觸45分鐘， 進(jìn)行反硝化脫氮，厭氧池l出水的另一部分通過(guò)分流布水口 18直接分流到缺氧 濾池4以補(bǔ)充反硝化脫氮所需的碳源；缺氧濾池4的出水通過(guò)另一側(cè)的溢流口 19進(jìn)入最后一級(jí)好氧濾池5的半管出水堰20，經(jīng)過(guò)最后一級(jí)好氧濾池5凈化25 分鐘再進(jìn)入沉淀池21沉淀后排放。
權(quán)利要求
1、一種厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置，其特征在于，所述裝置由厭氧池(1)、梯式生態(tài)濾池和沉淀池(21)組合而成，厭氧池(1)位置高于梯式生態(tài)濾池，梯式生態(tài)濾池位置高于沉淀池(21)，梯式生態(tài)濾池由第一級(jí)好氧濾池(2)、第二級(jí)好氧濾池(3)、缺氧濾池(4)和最后一級(jí)好氧濾池(5)交替串聯(lián)呈階梯式布置，位置逐步降低，第一級(jí)好氧濾池(2)、第二級(jí)好氧濾池(3)和最后一級(jí)好氧濾池(5)上部均設(shè)置半管布水堰(11)，下部均設(shè)置穿孔集水管(12)，表層均種植植物(10)，缺氧濾池(4)中間設(shè)有隔板(14)，隔板(14)底部有開(kāi)孔(15)。
2、 一種如權(quán)利要求1所述的厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置， 其特征在于，所述第一級(jí)好氧濾池(2)、第二級(jí)好氧濾池(3)為兩級(jí)或多級(jí)子 濾池串聯(lián)。
3、 一種如權(quán)利要求1所述的厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置， 其特征在于，所述第一級(jí)好氧濾池(2)、第二級(jí)好氧濾池(3)、缺氧濾池(4) 和最后一級(jí)好氧濾池(5)內(nèi)濾料(16)為煤渣、珍珠巖熔渣或陶粒。
4、 一種如權(quán)利要求1所述的厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置， 其特征在于，所述第一級(jí)好氧濾池(2)、第二級(jí)好氧濾池(3)和最后一級(jí)好氧 濾池(5)表層種植植物(10)為黑麥草、蘆葦或水芹。
5、 一種如權(quán)利要求1所述的厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置， 其特征在于，所述厭氧池(1)為地下式，里面設(shè)有折流板(6)，將厭氧池(1) 分為上流室(7)和下流室(8)，厭氧池(1)上面設(shè)有人孔，人孔覆蓋蓋板。
6、 一種如權(quán)利要求1所述的厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置， 其特征在于，所述半管布水堰(11)為內(nèi)徑5 10厘米的PVC管。
7、 一種厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷方法，其特征在于，步驟為 污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集進(jìn)入?yún)捬醭?1)，停留12 24小時(shí)，經(jīng)厭氧發(fā)酵后一部分自 流進(jìn)入第一級(jí)好氧濾池(2)停留10 20分鐘，然后出水通過(guò)穿孔集水管(12) 自流進(jìn)入第二級(jí)好氧濾池(3)停留10 20分鐘，之后出水再通過(guò)穿孔集水管(12) 流入缺氧濾池(4)，缺氧濾池(4)中間的隔板(14)將污水分成兩格形成下向流和上向流的推流形式，污水推流過(guò)程中與缺氧濾池(4)內(nèi)濾料(16)上附著 的生物膜接觸30 60分鐘，厭氧池(1)出水的另一部分通過(guò)分流布水口 (18) 直接分流到缺氧濾池(4)以補(bǔ)充反硝化脫氮所需的碳源，缺氧濾池(4)的出水 通過(guò)另一側(cè)的溢流口 (19)進(jìn)入最后一級(jí)好氧濾池(5)的半管出水堰(20)，經(jīng) 過(guò)最后一級(jí)好氧濾池(5)凈化20 30分鐘再進(jìn)入沉淀池(21)沉淀后排放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷裝置，該裝置由厭氧池、梯式生態(tài)濾池和沉淀池組合而成，厭氧池位置高于梯式生態(tài)濾池，梯式生態(tài)濾池位置高于沉淀池，梯式生態(tài)濾池由好氧濾池與缺氧濾池交替串聯(lián)呈階梯式布置。一種厭氧池-梯式生態(tài)濾池組合污水脫氮除磷方法，該方法采用厭氧發(fā)酵、濺水充氧、集水穿孔管拔風(fēng)供氧、反硝化脫氮和植物吸收相結(jié)合的形式，克服了傳統(tǒng)工藝能耗高和生物濾池工藝脫氮效率較低的缺點(diǎn)，適用于丘陵山區(qū)農(nóng)村小型生活污水處理，或存在一定地勢(shì)落差的農(nóng)村地區(qū)。該方法處理效果好、能耗低、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的中小型污水處理方法。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101503249SQ20091002604
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者磊 吳, 李先寧, 蔣永偉 申請(qǐng)人:東南大學(xué)