專利名稱：上向流曝氣生物濾池—水平潛流人工濕地組合中水處理系統(tǒng)的制作方法
上向流曝氣生物濾池一水平潛流人工濕地組合中水處理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理、綠色建筑和環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
面對淡水資源日益枯竭的現(xiàn)狀，節(jié)約用水是實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置與可持續(xù)利用的前提和關(guān)鍵。中水回用技術(shù)減少了為滿足用水要求而必須從環(huán)境中獲得的取水量，有益于天然水量；同時也減少了向環(huán)境排放的污染物，有益于環(huán)境水質(zhì)。在綠色建筑中推行分散型污水回用裝置不僅減輕污水處理的壓力，也有利于再生水的回用。
按照“十二五”規(guī)劃的要求，到2015年我國的城市污水處理率將達到85%，全國規(guī)劃污水再生利用設(shè)施規(guī)模2676萬m3/日，城鎮(zhèn)污水再生水回用率達到15%以上。《綠色建筑評價標(biāo)準》(GB/T 50378-2006) “控制項”要求統(tǒng)籌、綜合利用各種水資源，節(jié)水率不低于 8% ;“一般項”要求非傳統(tǒng)水源利用率不低于10%，辦公樓、商場類建筑非傳統(tǒng)水源利用率不低于20%，旅館類建筑不低于15% ;“優(yōu)選項”要求非傳統(tǒng)水源利用率不低于30%，辦公樓、商場類建筑非傳統(tǒng)水源利用率不低于40%，旅館類建筑不低于25%。提高綠色建筑生活污水處理回用率是節(jié)能減排的重要途徑。
目前國內(nèi)外對于綠色建筑生活污水回用，已有較多設(shè)計、運行及管理經(jīng)驗。20世紀80年代初期，日本40°/Γ60%的辦公樓和10°/Γ20%的住宅區(qū)設(shè)置了中水道系統(tǒng)。目前僅東京地區(qū)的中水日處理能力就已達IOX IO4 m3以上。杭州市和四川省的一些高校把學(xué)生宿舍的盥洗廢水經(jīng)簡單處理用于下一層廁所的便器沖洗。根據(jù)國內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當(dāng)城市污水廠新增回用系統(tǒng)時，主要是增加一個凈水間，其投資僅為新建污水廠投資的30%。國內(nèi)外經(jīng)驗表明，生活污水回用系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的，且具有經(jīng)濟效益。
然而，由于目前生活污水回用受到技術(shù)和規(guī)模的限制，造成小規(guī)模污水回用成本偏高，甚至一些地區(qū)回用成本超過自來水價格，嚴重削弱了回用水的競爭優(yōu)勢。改進分散式處理回用生活污水技術(shù)，能有效降低回用成本，進而推動回用水的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對污水集中處理回用的局限性，能實現(xiàn)污水就地處理與利用，簡化污水處理工藝流程，降低運營管理成本，使生活污水處理回用簡單和便利。
為了解決的上述技術(shù)問題， 本發(fā)明提出一種針對綠色建筑生活污水處理回用的上向流曝氣生物濾池一水平潛流人工濕地組合系統(tǒng)，其技術(shù)方案如下它由上向流曝氣生物濾池和水平潛流人工濕地組成；所述上向流曝氣生物濾池包括位于池底的進水導(dǎo)流管，在進水導(dǎo)流管之上依次設(shè)置有濾板、承托層、A段填料區(qū)、B段填料區(qū)和出水區(qū)，出水區(qū)上裝有連通水管，該連通水管與水平潛流人工濕地的調(diào)節(jié)池連通；曝氣管從承托層內(nèi)引出；所述水平潛流人工濕地的下層包括調(diào)節(jié)池，與調(diào)節(jié)池并列的基質(zhì)區(qū)，基質(zhì)區(qū)的上底、下底間隔安裝有高度相同的擋板，將基質(zhì)區(qū)內(nèi)部空間分隔成蛇形水流溝道，基質(zhì)區(qū)從左至右依次為碎石區(qū)、鋼渣區(qū)、沸石區(qū)和出水口礫石區(qū)，在出水口礫石區(qū)安裝有出水管；水平潛流人工濕地上層有覆土層和水生植物。
本組合系統(tǒng)的工況匹配關(guān)系如下系統(tǒng)在常溫下，上向流曝氣生物濾池水力停留時間HRT=8h，水力負荷為1. O m3/m2. d，氣水比為2:1 ;水平潛流人工濕地水力停留時間HRT=48h，水力負荷為O. 4m3/m2· d。
系統(tǒng)在冬季5-10°C運行時，上向流曝氣生物濾池水力停留時間HRT=IOh,水力負荷為O. 8 m3/m2. d，氣水比為3:1 ;水平潛流人工濕地處理裝置HRT=60h，水力負荷為O. 4m3/ m2. d0
上向流曝氣生物濾池中去除污水中大部分的有機物和懸浮物，完成硝化過程，此外，還能在位于曝氣管以下的厭氧區(qū)中實現(xiàn)部分反硝化；水平潛流人工濕地進一步去除污水中的懸浮物質(zhì)，并實現(xiàn)反硝化脫氮，其中水平潛流人工濕地對氮磷的去除效果明顯。在低溫下，水平潛流人工濕地的處理效能有所下降，需發(fā)揮上向流曝氣生物濾池運行穩(wěn)定的優(yōu)勢，協(xié)調(diào)配合組合系統(tǒng)，保證系統(tǒng)出水水質(zhì)。
本組合處理系統(tǒng)中，上向流中進行生活污水的前處理，水平潛流人工濕地中進行深度處理，出水能夠同時達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920— 2002) 和《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T18921— 2002)的標(biāo)準。
本發(fā)明的主要優(yōu)點如下將上向流曝氣生物濾池和水平潛流人工濕地組合，組合裝置同時具有二者的優(yōu)點①上向流曝氣生物濾池水力停留時間短，容積負荷高，出水水質(zhì)好且運行穩(wěn)定，占地面積少；②水平潛流人工濕地水力對有機物、懸浮物及氮磷去除效果較好，且少有惡臭和孳生蚊蠅的現(xiàn)象，可以與綠色建筑的景觀結(jié)合，起到美化環(huán)境的作用。
同時，可以彌補兩種裝置各自的不足①水平潛流人工濕地彌補了上向流曝氣生物濾池同步除磷效果不佳的弊端；水平潛流人工濕地利用鋼渣與沸石的吸附性能，能彌補自身低溫運行，生物脫氮除磷效能下降的缺占.②上向流曝氣生物濾池彌補了水平潛流人工濕地受溫度影響較大，低溫運行效果不佳的缺點；上向流曝氣生物濾池曝氣管的設(shè)計保留了厭氧區(qū)，保證了在低溫下或鋼渣和沸石的吸附能力達到飽和時系統(tǒng)的脫氮除磷功能；③上向流曝氣生物濾池對懸浮性固體去除效果較好，能有效防止水平潛流人工濕地堵塞。
該組合工藝充分保 留了各自的優(yōu)點，并相互彌補了不足，符合提高綠色建筑節(jié)水率和非傳統(tǒng)水源利用率的要求，實現(xiàn)了污水就地處理與利用，簡化污水處理工藝流程，降低運營管理成本。


本發(fā)明的

如下圖1是上向流曝氣生物濾池剖面圖；圖2是水平潛流人工濕地剖面圖。
圖中1 一進水導(dǎo)流管；2—濾板；3—曝氣管；4一承托層；5—A段填料區(qū)；6 —B 段填料區(qū)；7—反沖洗排水管；8—連通水管；9—調(diào)節(jié)池；10—碎石區(qū)；11—擋板；12—鋼禮: 區(qū)；13—沸石區(qū)；14一出水口5樂石區(qū)；15—出水管；16—覆土層。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明本發(fā)明由上向流曝氣生物濾池和水平潛流人工濕地組成，兩者共同組成一套綠色建筑生活污水回用系統(tǒng)；生活污水經(jīng)過預(yù)處理后，進入上向流曝氣生物濾池進行前處理，出水進入水平潛流人工濕地進行深度處理，處理后出水回用于綠色建筑。
如圖1所示，上向流曝氣生物濾池主要包括承托層4、A段填料區(qū)5、B段填料區(qū)6 和出水區(qū)。
污水經(jīng)進水導(dǎo)流管I進入配水緩沖室，經(jīng)過濾板2進入承托層4，曝氣管3從側(cè)面接入承托層4，承托層4內(nèi)填裝粒徑為20-40mm卵石，污水經(jīng)過承托層4進入A段填料區(qū)5， A段填料區(qū)5填裝粒徑為10-30_卵石，卵石表面光滑，過水阻力小，機械強度大，既能防止濾料堵塞，又能減小上向流的過水阻力，經(jīng)過A段填料區(qū)5進入B段填料區(qū)6，B段填料區(qū) 6填充粒徑3-6_的圓形陶粒濾料，圓形陶粒濾料的特點是比表面積大，孔隙率大，易掛膜， 不易堵塞，能夠有效富集微生物，提高掛膜效率；處理后的污水流入頂部的集水槽，經(jīng)連通水管8流入水平潛流人工濕地的調(diào)節(jié)池9，曝氣管3設(shè)于承托層內(nèi)，使曝氣管3以下的承托層處于厭氧狀態(tài)，有利于反硝化作用進行，使污水中氮磷含量下降。
反沖洗系統(tǒng)的反沖洗進水管與進水導(dǎo)流管I合用一套布水系統(tǒng)，反沖洗進氣與充氧曝氣管的曝氣管3共用一套布氣裝置，在上向流曝氣生物濾池的頂部設(shè)反沖洗排水管7， 這樣有利于節(jié)省材料和減小空間。
如圖2所示水平潛流人工濕地的下層有，經(jīng)上向流曝氣生物濾池前處理后的污水流入調(diào)節(jié)池9，通過穿孔板進入基質(zhì)區(qū)，該基質(zhì)區(qū)的上底、下底間隔安裝有高度相同的擋板11，擋板11高度小于基質(zhì)區(qū)的上、下底之間的距離，使擋板11與兩底面留有連通的水流溝道，引導(dǎo)污水在水平潛流人工濕地內(nèi)進行水平和垂直方向流動，污水依次經(jīng)過碎石區(qū)10、 鋼渣區(qū)12、沸石區(qū)13，末端進入出水口礫石區(qū)14，經(jīng)過處理后的用水從出水管15輸出，用于綠色建筑景觀供水。水平潛流人工濕地的上層有IOOmm覆土層16，栽種水生植物，實現(xiàn)濕地內(nèi)豎向氧氣補償，增加系統(tǒng)的含氧量；通過植物對污染物的攔截吸收，可以進一步提高出水水質(zhì)。
碎石區(qū)10填充粒徑為20-40mm的碎石)，鋼渣區(qū)12填充粒徑為6_13mm的碎石，沸石區(qū)13填充粒徑為5-10mm的沸石，出水口碌石區(qū)14的碌石粒徑為30_60mm。
在春夏氣溫 較高時,上向流曝氣生物濾池中生物活性較高,水平潛流人工濕地運行效果也較好，可適當(dāng)提高系統(tǒng)負荷，降低水力停留時間。在秋冬氣溫較低時，可以降低綠色建筑景觀回用水量，從而降低組合系統(tǒng)負荷的方法來保證出水水質(zhì)。在組合系統(tǒng)中，上向流曝氣生物濾池作為水平潛流人工濕地的前處理裝置，去除大部分的有機物和懸浮物，完成硝化過程和部分反硝化過程；水平潛流人工濕地作為上向流曝氣生物濾池的深度處理， 進一步去除污水中的懸浮物質(zhì)，并實現(xiàn)反硝化脫氮。
主要技術(shù)參數(shù)常溫下上向流曝氣生物濾池處理裝置HRT=8h，水力負荷=1. O m3/m2. d，氣水比為2:1;水平潛流人工濕地處理裝置HRT=48h，水力負荷=0. 4 m3/m2. d ；低溫下上向流曝氣生物濾池處理裝置HRT=IOh,水力負荷=0. 8 m3/m2. d，氣水比為3:1; 水平潛流人工濕地處理裝置HRT=60h，水力負荷=0. 3 m3/m2. d ；利用上述組合系統(tǒng)，綠色建筑生活污水經(jīng)預(yù)處理后，進入上向流曝氣生物濾池進行前處理，去除污水中大部分的有機物和懸浮物，完成硝化過程和部分反硝化過程；上向流曝氣生物濾池出水進入水平潛流人工濕地進行深度處理，進一步去除污水中的懸浮物質(zhì)，并實現(xiàn)反硝化脫氮。組合系統(tǒng)處理后的出水同時滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》 (GB/T18920-2002)和《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T18921-2002)的標(biāo)準。 采用該組合工藝處理綠色建筑生活污水，能降低小規(guī)模中水回用成本，極大推動 生活污水的回用。
權(quán)利要求
1.一種上向流曝氣生物濾池一水平潛流人工濕地組合中水處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由上向流曝氣生物濾池和水平潛流人工濕地組成； 所述上向流曝氣生物濾池包括位于池底的進水導(dǎo)流管(1)，在進水導(dǎo)流管(I)之上由低及高依次設(shè)置有濾板(2)、承托層(4)、A段填料區(qū)(5)、B段填料區(qū)(6)和出水區(qū)，出水區(qū)上裝有連通水管(8 )，該連通水管(8 )與水平潛流人工濕地的調(diào)節(jié)池(9 )連通；曝氣管(3 )從承托層(4)內(nèi)引出； 所述水平潛流人工濕地下層包括調(diào)節(jié)池(9)，與調(diào)節(jié)池(9)并列的基質(zhì)區(qū)，基質(zhì)區(qū)的上底、下底間隔安裝有高度相同的擋板(11)，將基質(zhì)區(qū)內(nèi)部空間分隔成蛇形水流溝道，基質(zhì)區(qū)從左至右依次為碎石區(qū)(10)、鋼渣區(qū)(12)、沸石區(qū)(13)和出水口礫石區(qū)(14)，在出水口礫石區(qū)(14)安裝有出水管(15);水平潛流人工濕地上層有覆土層(16)和水生植物。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的上向流曝氣生物濾池一水平潛流人工濕地組合中水處理系統(tǒng)，其特征在于所述上向流曝氣生物濾池的反沖洗進水管與進水導(dǎo)流管(I)合用一套布水系統(tǒng)，反沖洗進氣與充氧曝氣的曝氣管(3)共用一套布氣系統(tǒng)，在上向流曝氣生物濾池的頂部設(shè)反沖洗排水管(7)，構(gòu)成反沖洗系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利I或2所述的上向流曝氣生物濾池一水平潛流人工濕地組合中水處理系統(tǒng)，其特征在于所述上向流曝氣生物濾池的承托層(4)采用粒徑為20-40mm的卵石；A段填料區(qū)(5)采用粒徑為10-30mm的卵石；B段填料區(qū)(6)采用粒徑為3_6mm的圓形陶粒濾料。
4.根據(jù)權(quán)利I或2所述的上向流曝氣生物濾池一水平潛流人工濕地組合中水處理系統(tǒng)，其特征在于所述水平潛流人工濕地的碎石區(qū)(10)填充粒徑為20-40mm的碎石，鋼渣區(qū)(12)填充粒徑為6-13mm的鋼渣，沸石區(qū)(13)填充粒徑為5_10mm的沸石，出水口礫石區(qū)(14)的碌石粒徑為30_60mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種上向流曝氣生物濾池—水平潛流人工濕地組合中水處理系統(tǒng)。它由上向流曝氣生物濾池和水平潛流人工濕地組成；上向流曝氣生物濾池包括位于池底的進水導(dǎo)流管，在進水導(dǎo)流管之上依次設(shè)置有濾板、承托層、A段填料區(qū)、B段填料區(qū)和出水區(qū)，出水區(qū)上裝有連通水管，該連通水管與水平潛流人工濕地的調(diào)節(jié)池連通；曝氣管從承托層內(nèi)引出；水平潛流人工濕地的下層包括調(diào)節(jié)池，與調(diào)節(jié)池并列的基質(zhì)區(qū)，基質(zhì)區(qū)從左至右依次為碎石區(qū)、鋼渣區(qū)、沸石區(qū)和出水口礫石區(qū)，在出水口礫石區(qū)安裝有出水管；水平潛流人工濕地上層有覆土層和水生植物。本發(fā)明實現(xiàn)了污水就地處理與利用，簡化污水處理工藝流程，降低運營管理成本。
文檔編號C02F9/14GK103043865SQ20131000532
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者柴宏祥, 陳煒, 康威, 侯改娟, 李珅, 艾南平, 何強 申請人:重慶大學(xué)