CN105060658B - 一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，主要由共同厌氧模块和四块内部构造完全相同的生化生态模块组成，其中生化生态模块又分别由接触氧化池、斜管沉淀池、一级生物塔层和二级生物塔层四个反应单元组成。共同厌氧模块的横截面为正方形，而生化生态模块的横截面则呈现梯形辐射状，生化生态模块之间由溢流槽连接拼合成横截面为正方形的多级复合式生态滤池。整个滤池外围底部设有盖板涵。本发明充分利用了各个处理工艺的优势，且有效减少了系统占地面积，具有良好的抗水质变化和抗水力负荷冲击的能力，全面提高了系统出水水质和系统运行的稳定性。同时可实现生化生态模块的轮休，从而有效减缓了一级生物塔层和二级生物塔层的填料堵塞现象。

Description

一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池

技术领域

本发明涉及生活污水处理技术领域，尤其涉及一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池。

背景技术

目前城市污水处理应用工艺主体基本可分为生物和生态法两类。村镇生活污水生物处理方法主要借鉴城市污水处理厂工艺，包括SBR、A/O工艺、生物接触氧化等。生物接触氧化法由于运行维护简便，因而最为常用。生态式污水处理工艺因运行费用低、管理方便、脱氮除磷效果较好而被广泛用于处理村镇生活污水，其中最具代表性的处理系统为潜流人工湿地、高负荷地下渗滤系统和复合生物滤池。

据资料调研发现：生物接触氧化池占地小、耐冲击负荷、COD去除效率高，但是能耗较高，氮磷去除效率低；潜流人工湿地占地较大，且其氮磷去除效果较差，因此不予采纳；高负荷地下渗滤系统技术新，设备集成度高，从生活污水集中处理长效运行管理角度考虑，不予采纳，但吸收其单级填料级配布局优点。复合生物滤池占地较省，虽然配套设备集成度较高，但由于该工艺也已经在国内运转多年，设备、填料方面基本可实现国产化或本地化；特别是设备维护、运行管理、人员培训也相对简便。

目前生态处理工艺特别是土地处理系统因运行费用低、管理方便、脱氮除磷效果好而被广泛用于处理村镇生活污水，但其占地多，处理效果受气候、来水影响大，而我国农村地区土地资源日趋稀缺、特别是北方冬季有较长低温期且来水水量、有机负荷变化系数大，因此不宜单独采用生态工艺处理生活污水。

针对我国农村地区特点，本发明将生物和生态处理工艺相结合，充分发挥两者的优势，互相弥补对方的劣势，全面提高出水水质和系统运行的稳定性。

发明内容

本发明针对村镇生活污水处理常规工艺所存在的种种弊端，提供一种能够将生物和生态处理工艺相结合的多级复合式生态处理系统，充分发挥两者的优势，互相弥补对方的劣势，全面提高出水水质和系统运行的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，包括一个共同厌氧模块和四个内部构造完全相同的生化生态模块，所述共同厌氧模块的横截面为正方形且位于正中心，所述生化生态模块围绕所述共同厌氧模块拼合成另一横截面为正方形的多级复合式生态滤池，所述生化生态模块之间由溢流槽连接拼合；所述共同厌氧模块底部设有进水管，与地下调节池相连通，进水管由底部接入，从顶部折流而下；所述生化生态模块底部设有出水管，将整个系统处理后的达标水外排至受纳水体；整个滤池外围底部设有盖板涵，所述盖板涵用于接纳所述溢流槽排出的污水并将其排入地下调节池。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述生化生态模块由内向外依次包括接触氧化池、斜管沉淀池、一级生物塔层和二级生物塔层四个反应单元；所述共同厌氧模块顶部设置配水管和超越主管，所述配水管接入接触氧化池，所述超越主管接入二级生物塔层，所述超越主管上还设有超越支管接入一级生物塔层；所述斜管沉淀池底部设置导流孔与所述接触氧化池连接；所述斜管沉淀池顶部设置斜管沉淀池排水管，所述斜管沉淀池排水管和所述超越支管通过三通连接后统一接入所述一级生物塔层；所述一级生物塔层底部设置一级生物塔层排水管，所述一级生物塔层排水管和所述超越主管通过三通连接后统一接入所述二级生物塔层；所述出水管设置在所述二级生物塔层的底部。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述共同厌氧模块内置厌氧滤料；所述厌氧滤料的底部设置支撑篦板；所述共同厌氧模块底部还设置有排泥管。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述厌氧滤料为青石、炉渣、陶粒按照2:1:2的体积比混合而得；所述厌氧滤料的顶层高度低于所述配水管的出水口至少0.4 m；所述支撑篦板厚1.5 cm，材质为UPVC，其上贯穿多个孔径为2 cm的小孔。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述接触氧化池内置生物填料；所述接触氧化池底部还设置有曝气系统，所述曝气系统所需气体由进气总管和进气支管输送而得，所述进气支管从顶部折流而下。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述生物填料采用高分子聚合物和醛化维纶长丝组成，所述生物填料直径为150~200 mm；所述曝气系统采用EPDM橡胶及ABS管组成的微孔曝气管。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述斜管沉淀池内置斜管填料，所述斜管填料采用直径为50 mm的六角形蜂窝填料。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述一级生物塔层和二级生物塔层由上到下依次由塔层绿植、黏土层、土工布、布水管、陶粒与沸石混合层和青石层组成。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述布水管底部两侧与垂直方向呈30~60°角的位置钻设布水孔；所述黏土层、陶粒与沸石混合层和青石层按照厚度比1:8:3的比例进行分层设置；所述土工布采用可透水耐腐蚀材料；所述陶粒与沸石混合层由粒径0.5~1 cm的陶粒和粒径1~2 cm的沸石按照3:1的体积比混合而得，青石层主要由粒径5~10 cm的青石组成。

本发明所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，所述配水管、排泥管、超越主管、超越支管、斜管沉淀池排水管和一级生物塔层排水管上设置电磁阀，利用PLC控制可实现自由开闭。

本发明的有益效果是：

1）本发明将常规村镇生活污水处理工艺有机组合成四周放射式多级复合式生态滤池，一方面充分利用了各个处理工艺的优势，确保出水能稳定达标外排，另一方面有效减少了系统占地面积。

2）共同厌氧模块进水管由底部接入，一方面能确保寒冷季节污水管不受冻破裂，同时能确保进入系统的污水温度不至于过低而影响整个系统的处理效果；同时进水管从顶部折流而下，一方面防止共同厌氧模块底部污泥淤积造成进水管的堵塞，另一方面可以有效缓解提升泵开闭瞬间的“水锤效应”。共同厌氧模块内的污泥外排充分利用静水压力和水流冲力，节约了能耗。

3）接触氧化成内为曝气系统供气的进气支管从顶部折流而下，主要是为了防止停气状态下接触氧化池内的污水通过进气支管和进气总管返流进入风机系统而引起风机故障。

4）斜管沉淀池底部设置导流孔，一方面接触氧化池出水可经导流孔进入斜管沉淀池，另一方面斜管沉淀池内的污泥可经导流孔回流进入接触氧化池，无需单独设置污泥回流系统。

5）一级生物塔层和二级生物塔层上部黏土层种植芦苇、黄菖蒲、风车草、美人蕉等塔层绿植，一方面能吸收去除污水中部分氮、磷等富营养化污染物，另一方面还能美化环境。一级生物塔层和二级生物塔层的布水管顶部设置土工布，有效防止了管道堵塞。

6）设置超越管和电磁阀，可根据进水水质的变化和处理要求的不同，利用PLC控制实现自由开闭，开启不同的反应单元，具有较强的抗水质变化的能力。

7）可根据水量的大小，选择性地开启生化生态模块的数量，当污水量较小时，可实现生化生态模块的轮休，从而有效减缓一级生物塔层和二级生物塔层的填料堵塞现象；当超过设计负荷时，多余的污水则溢流排入地下调节池，具有良好的抗水力负荷冲击的能力。

附图说明

图1是本发明一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池的俯视平面示意图。

图2是本发明一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池的纵向剖面示意图。

附图标记：

1—共同厌氧模块，2—接触氧化池，3—斜管沉淀池，4—一级生物塔层，5—二级生物塔层，6—溢流槽，7—配水管，8—电磁阀，9—超越主管，10—盖板涵，11—进气支管，12—进水管，13—排泥管，14—进气总管，15—导流孔，16—斜管沉淀池排水管，17—布水管，18—超越支管，19—一级生物塔层排水管，20—出水管，21—厌氧滤料，22—支撑篦板，23—生物填料，24—曝气系统，25—斜管填料，26—黏土层，27—土工布，28—陶粒与沸石混合层，29—青石层，30—塔层绿植。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

滤池结构：

图1是一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池的俯视平面示意图，由此可以看出，本发明主要由共同厌氧模块1和四块内部构造完全相同的生化生态模块组成，其中共同厌氧模块1的横截面为正方形，而生化生态模块则呈现梯形辐射状，生化生态模块之间由溢流槽6连接拼合成横截面为正方形的多级复合式生态滤池。整个滤池外围底部设有盖板涵11，用于接纳溢流槽6排出的污水并将其排入地下调节池。

生化生态模块分别由接触氧化池2、斜管沉淀池3、一级生物塔层4和二级生物塔层5四个反应单元组成。

其中共同厌氧模块1内置厌氧滤料21，厌氧滤料21主要由青石、炉渣、陶粒按照2:1:2的体积比混合而得。厌氧滤料的底部设置支撑篦板22，所述支撑篦板22厚1.5 cm，材质为UPVC，其上贯穿多个孔径为2 cm的小孔。共同厌氧模块1的进水管12由底部接入，一方面能确保寒冷季节污水管不受冻破裂，同时能确保进入系统的污水温度不至于过低而影响整个系统的处理效果。同时进水管12从顶部折流而下，一方面是防止共同厌氧模块1底部污泥淤积造成进水管12的堵塞，另一方面可以有效缓解提升泵开闭瞬间的“水锤效应”。共同厌氧模块1底部设置排泥管13，排泥管13排泥的动力一方面来自共同厌氧模块1本身的静水压力，另一方面来自于进水管12的水流冲力。排泥管13上设置电磁阀8，利用PLC控制即可实现其自由开闭。共同厌氧模块1顶部设置配水管7和超越主管9，配水管7接入接触氧化池2，其上并配有电磁阀8；超越主管9接入二级生物塔层，其上也配有电磁阀8，同时超越主管9上还设有超越支管18接入一级生物塔层，超越支管18上配有电磁阀8。

接触氧化池2内置生物填料23，生物填料23采用高分子聚合物（塑料片）和醛化维纶长丝组成，直径为150 mm。接触氧化池2底部设置曝气系统24，曝气系统24采用EPDM橡胶及ABS管组成的微孔曝气管。曝气系统24所需气体由进气总管14和进气支管11输送而得，其中进气支管11从顶部折流而下，主要是为了防止停气状态下接触氧化池2内的污水通过进气支管11和进气总管14返流进入风机系统而引起风机故障。

斜管沉淀池3内置斜管填料25，斜管填料25采用六角形蜂窝填料，直径为50 mm。斜管沉淀池3底部设置导流孔15，与接触氧化池2连接，一方面接触氧化池2出水可经导流孔15进入斜管沉淀池3；另一方面斜管沉淀池3内的污泥可经导流孔15回流进入接触氧化池2，无需单独设置污泥回流系统。斜管沉淀池3顶部设置斜管沉淀池排水管16，斜管沉淀池排水管16和超越支管18通过三通连接后统一接入一级生物塔层4，斜管沉淀池排水管16上还配有电磁阀8。

一级生物塔层4和二级生物塔层5的内部构造一致，均由塔层绿植30、黏土层26、土工布27、布水管17、陶粒与沸石混合层28和青石层29组成。布水管17底部两侧与垂直方向呈30~60°角位置钻设布水孔，整体布置在黏土层26和陶粒与沸石混合层28交界面处。同时为了防止黏土层26堵塞布水管17上的布水孔，在布水管17顶部设置土工布27，土工布27采用可透水耐腐蚀材料，可有效防止管道堵塞。黏土层26、陶粒与沸石混合层28和青石层29按照厚度比1:8:3的比例进行分层设置。其中陶粒与沸石混合层28由粒径0.5~1 cm的陶粒和粒径1~2 cm的沸石按照3:1的体积比混合而得。青石层29充当集水层，主要由粒径5~10 cm的青石组成。塔层绿植30主要由芦苇、黄菖蒲、风车草、美人蕉等组成。

一级生物塔层4底部设置一级生物塔层排水管19，一级生物塔层排水管19和超越主管9通过三通连接后统一接入二级生物塔层5，一级生物塔层排水管19上还配有电磁阀8。二级生物塔层5底部设置出水管20，将整个系统处理后的出水达标外排至受纳水体。

工作过程：

正常情况下，关闭超越主管9和超越支管18上的电磁阀8，同时开启配水管7、斜管沉淀池排水管16和一级生物塔层排水管19上的电磁阀8。地下调节池中的生活污水在提升泵作用下，经进水管12进入共同厌氧模块1的底部，继而经厌氧滤料21的过滤吸附等物理作用将其中绝大部分的悬浮物截留去除，同时经厌氧滤料21内部的微生物生化降解作用而将大分子难降解有机污染物有效水解。共同厌氧模块1出水经配水管7和其上的电磁阀8重力自流进入接触氧化池2，接触氧化池2内的污水与生物填料23上的挂膜微生物以及曝气系统24释放的氧气进行充分混合接触，能使其中大部分的有机污染物得到有效去除。接触氧化池2出水在静水压作用下经导流孔15进入斜管沉淀池3，在斜管填料25作用下有效实现泥水分离。分离后的污泥经导流孔15重新回流进入接触氧化池2，无需单独设置污泥回流系统。斜管沉淀池3出水经斜管沉淀池排水管16、超越支管18和布水管17重力自流进入一级生物塔层4，经黏土层26、土工布27、陶粒与沸石混合层28、青石层29和塔层绿植30的吸附过滤以及微生物降解作用能有效去除水中的氮、磷等富营养化污染物。一级生物塔层4出水经一级生物塔层排水管19、超越主管9和布水管20重力自流进入二级生物塔层5，经黏土层26、土工布27、陶粒与沸石混合层28、青石层29和塔层绿植30的吸附过滤以及微生物降解作用进一步去除水中残余的氮、磷等富营养化污染物。

由于一级生物塔层4和二级生物塔层5在去除氮、磷等富营养化污染物的同时需要有充足的碳源，若斜管沉淀池3出水碳源有限的情况下，可关闭配水管7和斜管沉淀池排水管上的电磁阀8，同时开启超越主管9、超越支管18和一级生物塔层排水管19上的电磁阀8。如此这样，共同厌氧模块1出水可越过接触氧化池2和斜管沉淀池3，并经超越主管9和超越支管22直接进入一级生物塔层4和二级生物塔层5，将共同厌氧模块1出水中的碳源用于氮、磷等富营养化污染物的去除。

与此同时，本系统具有良好的抗水力负荷冲击的能力。当污水量较小时，可选择性地开启其中1~3个生化生态模块，同时轮换使用可以有效减缓一级生物塔层4和二级生物塔层5的填料堵塞现象；当污水量较大时，将4个生化生态模块全部开启，进入满负荷运行状态。当污水量超过设计负荷时，多余的污水则通过溢流槽6和盖板涵10溢流排入地下调节池，重新进入处理系统净化。

共同厌氧模块1所产生的污泥在其自身静水压力和进水管12的水流冲力作用下经排泥管13外排处置。

本发明将常规村镇生活污水处理工艺有机组合成四周放射式多级复合式生态滤池，每个过滤单位由共同厌氧模块、接触氧化池、斜管沉淀池、一级生物塔层和二级生物塔层组成，一方面充分利用了各个处理工艺的优势，确保出水能稳定达标外排，另一方面有效减少了系统占地面积。

超越管的设置，可根据进水水质的变化和处理要求的不同，开启不同的反应单元，具有较强的抗水质变化的能力。同时可根据水量的大小，选择性地开启生化生态模块的数量，当污水量较小时，可实现生化生态模块的轮休，从而有效减缓一级生物塔层和二级生物塔层的填料堵塞现象；当超过设计负荷时，多余的污水则溢流排入地下调节池，具有良好的抗水力负荷冲击的能力。

一级生物塔层和二级生物塔层的布水管顶部设置土工布，有效防止了管道堵塞。一级生物塔层和二级生物塔层上部黏土层种植芦苇、黄菖蒲、风车草、美人蕉等塔层绿植，一方面能吸收去除污水中部分氮、磷等富营养化污染物，另一方面还能美化环境。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：包括一个共同厌氧模块和四个内部构造完全相同的生化生态模块，所述共同厌氧模块的横截面为正方形且位于正中心，所述生化生态模块围绕所述共同厌氧模块拼合成另一横截面为正方形的多级复合式生态滤池，所述生化生态模块之间由溢流槽连接拼合；所述共同厌氧模块底部设有进水管，与地下调节池相连通；所述生化生态模块底部设有用于将整个系统处理后的达标水外排至受纳水体的出水管；整个滤池外围底部设有用于接纳所述溢流槽排出的污水并将其排入地下调节池的盖板涵。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述生化生态模块由内向外依次包括接触氧化池、斜管沉淀池、一级生物塔层和二级生物塔层四个反应单元；所述共同厌氧模块顶部设置配水管和超越主管，所述配水管接入接触氧化池，所述超越主管接入二级生物塔层，所述超越主管上还设有超越支管接入一级生物塔层；所述斜管沉淀池底部设置导流孔与所述接触氧化池连接；所述斜管沉淀池顶部设置斜管沉淀池排水管，所述斜管沉淀池排水管和所述超越支管通过三通连接后统一接入所述一级生物塔层；所述一级生物塔层底部设置一级生物塔层排水管，所述一级生物塔层排水管和所述超越主管通过三通连接后统一接入所述二级生物塔层；所述出水管设置在所述二级生物塔层底部。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述共同厌氧模块内置厌氧滤料；所述厌氧滤料的底部设置支撑篦板；所述共同厌氧模块底部还设置有排泥管。

4.根据权利要求3所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述厌氧滤料为青石、炉渣、陶粒按照2:1:2的体积比混合而得；所述厌氧滤料的顶层高度低于所述配水管的出水口至少0.4 m；所述支撑篦板厚1.5 cm，材质为UPVC，其上贯穿多个孔径为2 cm的小孔。

5.根据权利要求2所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述接触氧化池内置生物填料；所述接触氧化池底部还设置有曝气系统，所述曝气系统与用于输送气体的进气总管和进气支管相连通。

6.根据权利要求5所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述生物填料采用高分子聚合物和醛化维纶长丝组成，所述生物填料的直径为150~200 mm；所述曝气系统采用EPDM橡胶及ABS管组成的微孔曝气管。

7.根据权利要求2所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述斜管沉淀池内置斜管填料，所述斜管填料采用直径为50 mm的六角形蜂窝填料。

8.根据权利要求2所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述一级生物塔层和二级生物塔层由上到下依次由塔层绿植、黏土层、土工布、布水管、陶粒与沸石混合层和青石层组成。

9.根据权利要求8所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述布水管底部两侧与垂直方向呈30~60°角的位置钻设布水孔；所述黏土层、陶粒与沸石混合层和青石层按照厚度比1:8:3的比例进行分层设置；所述土工布采用可透水耐腐蚀材料；所述陶粒与沸石混合层由粒径0.5~1 cm的陶粒和粒径1~2 cm的沸石按照3:1的体积比混合而得，青石层由粒径5~10 cm的青石组成。

10.根据权利要求3所述的一种用于处理村镇生活污水的多级复合式生态滤池，其特征在于：所述配水管、排泥管、超越主管、超越支管、斜管沉淀池排水管和一级生物塔层排水管上设置电磁阀。