CN107759022A - 一种含重金属的生活污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含重金属的生活污水处理系统，包括沿水流方向依次设置的砾间接触曝气氧化区、填料反应区和生态修复区；所述砾间接触曝气氧化区填充有级配多孔砾石，底部设置有曝气管，且内部投放活性污泥；所述填料反应区内设置有多级折流板及可再生吸附性填料。本发明的有益效果是：采用物理‑生物相结合的方式，利用砾间接触曝气氧化区和填料反应区对含重金属的生活污水进行处理，最后组建完善的生物链循环，实现污水的深度净化；此污水处理系统具有高效、低耗、环保和可持续处理的优势，有效解决了污水净化问题，无二次污染,且兼具景观效果。

Description

一种含重金属的生活污水处理系统

技术领域

本发明涉及环境保护和污水处理技术领域，尤其涉及一种含重金属的生活污水处理系统。

背景技术

随着经济社会的不断发展，城市污水排放总量不断增加，河流和湖泊等受到严重的污染，水体生物多样性受到破坏，从而使生态系统丧失自我维持、自我调节的能力，最终导致环境问题的进一步加剧。

传统的污水处理技术有人工换水、化学药剂混凝处理和外循环净化处理等，但是，其都存在不同的弊端；如：人工换水需要对水池进行人工清洗，劳动强度大，且浪费大量的水资源；化学药剂混凝处理不仅需要混凝搅拌设备和建造成本高的混凝反应沉淀池，还会产生大量化学混凝剂形成的污泥，造成二次污染；外循环净化处理需要在水池外构建各种污水处理设施，不仅建造成本高，而且运行过程能耗高、运行管理复杂。

生态修复技术主要是指依靠生态系统的自我调节能力与组织能力使其向有序的方向进行演化；或者，利用生态系统的自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复，或使生态系统向良性循环方面发展；相比传统处理技术，其具有投资-运行成本低、持久高效和维护费用低等优势，通常采用人工湿地的方法进行处理。然而，当进水污染物负荷大于人工湿地纳污总容量时，人工湿地内部的生态系统会遭受到严重的破坏，导致生物多样性降低，处理效果变差。

发明内容

本发明目的是提供一种含重金属的生活污水处理系统，解决现有技术中存在的上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种含重金属的生活污水处理系统，包括沿水流方向依次设置的砾间接触曝气氧化区、填料反应区和生态修复区；所述砾间接触曝气氧化区填充有级配多孔砾石，底部设置有曝气管，且内部投放活性污泥；所述填料反应区内设置有多级折流板及可再生吸附性填料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述级配多孔砾石的材质为火山岩，所述级配多孔砾石的粒径的取值范围为30mm至110mm。

进一步，所述活性污泥为城市生活污水处理厂AAO氧化沟工艺氧化沟末端活性污泥。

进一步，所述可再生吸附性填料为改性丝瓜络。

进一步，所述改性丝瓜络的制备流程包括如下步骤：

步骤A1，采用溶度为30％的KOH溶液对待改性丝瓜络进行碱改；

步骤A2，采用去离子水清洗所述待改性丝瓜络至中性；

步骤A3，采用三乙胺对所述待改性丝瓜络进行改性；

步骤A4，依次对所述待改性丝瓜络进行洗涤、抽滤和烘干，以制成所述改性丝瓜络。

进一步，所述生态修复区内设有水生植物和鱼蚌类水生动物。

进一步，所述水生植物包括狐尾藻、芦苇、香蒲、灯心草、千屈菜、水生美人蕉、再力花、常绿鸢尾、黄菖蒲、铜钱草、荷花中的三种或三种以上，且沉水植物、挺水植物、浮叶植物相互搭配种植；所述鱼蚌类水生动物包括鳙鱼、草鱼、鳜鱼、青鱼、螺、蚌、河蚬、虾、水蚯蚓中的四种或四种以上，且食草性动物与食肉性动物相结合，鱼类与蚌类相结合。

进一步，所述砾间接触曝气氧化区出水口设于底部，并与所述填料反应区的底部进水口相连，所述填料反应区出水口设于上部，并与所述生态修复区的上部进水口相连。

进一步，所述砾间接触曝气氧化区的水力停留时间的取值范围为2h至4h；所述曝气管的工作模式为间歇曝气模式，且春、夏、秋、冬四季的停曝比分别为3:1、1:1、3:1、1:3。

本发明的有益效果是：

(1)来水进入砾间接触曝气氧化区，经砾间接触曝气氧化区内部活性污泥中微生物菌群的氧化作用及区间过滤、沉淀作用，去除来水中的BOD₅(五日生化需氧量)、NH₄ ⁺-N(氨氮)及SS(固体悬浮物)；

(2)砾间接触曝气氧化区出水进去填料反应区，经填料反应区内可再生吸附性填料的吸附作用，去除水中Cu²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺等重金属离子；

(3)填料反应区出水进入生态修复区，经生态修复区水生植物及鱼蚌类水生动物的深度净化，可去除水中绝大多数的污染物质，出水达到景观水体Ⅲ类标准；

采用物理-生物相结合的方式，利用砾间接触曝气氧化区和填料反应区对含重金属的生活污水进行处理，最后组建完善的生物链循环，实现污水的深度净化；此污水处理系统具有高效、低耗、环保和可持续处理的优势，有效解决了污水净化问题，无二次污染,且兼具景观效果。

附图说明

图1为本发明一种含重金属的生活污水处理系统的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、砾间接触曝气氧化区，11、曝气管，12、级配多孔砾石，13、鼓风机，2、填料反应区，21、可再生吸附性填料，22、多级折流板，3、生态修复区，31、水生植物，32、鱼蚌类水生动物。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明实施例1所述一种含重金属的生活污水处理系统，包括沿水流方向依次设置的砾间接触曝气氧化区1、填料反应区2和生态修复区3；所述砾间接触曝气氧化区1填充有级配多孔砾石12，底部设置有曝气管11，且内部投放活性污泥；所述填料反应区2内设置有多级折流板22及可再生吸附性填料21。多级折流板22有效增加水力停留时间，进而增加可再生吸附性填料21的吸附效果。

在生态修复区的前端设置砾间接触曝气氧化区1和填料反应区2；砾间接触曝气氧化区1填充有级配多孔砾石12，底部设置有曝气管11，且内部投放活性污泥，活性污泥中的微生物可附着在级配多孔砾石12表面，形成一层生物膜，在曝气作用下，实现对污水中污染物的去除；填料反应区2内填充设置可再生吸附性填料21，利用可再生吸附性填料21对重金属和污染物的吸附作用，实现对污水的净化；经过砾间接触曝气氧化区1和填料反应区2的两级处理，使流入生态修复区3的污水污染物负荷在生态修复区3的可纳污总容量内，利用生态修复区3内的去污性植物和动物等对污水进行净化处理；此污水处理系统具有高效、低耗、环保和可持续处理的优势，有效解决了污水的生态净化问题，无二次污染,且兼具景观效果。

本发明实施例2所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例1的基础上，所述可再生吸附性填料21为改性丝瓜络。丝瓜络是一种天然的生物载体，对微生物无任何毒害作用；对其进行改性后，增强了其对重金属和N、P的吸附能力；且对达到一定吸附量的改性丝瓜络进行可再生处理，例如：每隔半年采用溶度为0.1％的HC l溶液浸泡此改性丝瓜络6h，再对其洗涤、抽滤和烘干，可有效恢复其吸附性，从而实现再生循环使用，具有环保、高效和可持续使用的优势。

本发明实施例3所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例2的基础上，所述改性丝瓜络的制备流程包括如下步骤：

步骤A1，采用溶度为30％的KOH溶液对待改性丝瓜络进行碱改；

步骤A2，采用去离子水清洗所述待改性丝瓜络至中性；

步骤A3，采用三乙胺对所述待改性丝瓜络进行改性；

步骤A4，依次对所述待改性丝瓜络进行洗涤、抽滤和烘干，以制成所述改性丝瓜络。

本发明实施例4所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例1至3任一实施例的基础上，所述活性污泥为城市生活污水处理厂AAO氧化沟工艺氧化沟末端活性污泥，其具有成熟的微生物菌群，能够有效的净化水体中的污染物，去污效果好。

本发明实施例5所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例1至4任一实施例的基础上，所述级配多孔砾石12的材质为火山岩，级配多孔砾石与污水充分接触，不仅能够吸附、过滤污水中的污染物，还能够起到微曝增氧功能，进一步增强对污水中污染物的去除能力。所述级配多孔砾石12的粒径的取值范围为30mm至110mm，较大的比表面积可增加与污水的接触面，增大微生物的附着面，增强对污水中污染物的去除能力。

本发明实施例6所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例1至5任一实施例的基础上，所述生态修复区3内设有水生植物31和鱼蚌类水生动物32。

本发明实施例7所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例6的基础上，所述水生植物31包括狐尾藻、芦苇、香蒲、灯心草、千屈菜、水生美人蕉、再力花、常绿鸢尾、黄菖蒲、铜钱草、荷花中的三种或三种以上，且沉水植物、挺水植物、浮叶植物相互搭配种植，例如：包括狐尾藻、芦苇、千屈菜、水生美人蕉和荷花，提高净化能力；所述鱼蚌类水生动物32包括鳙鱼、草鱼、鳜鱼、青鱼、螺、蚌、河蚬、虾、水蚯蚓中的四种或四种以上，且食草性动物与食肉性动物相结合，鱼类与蚌类相结合，例如，包括草鱼、鳜鱼、螺、河蚬和水蚯蚓，实现相互制约，形成完整的食物链，维持生态循环的正常运行。

本发明实施例8所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例1至7任一实施例的基础上，所述砾间接触曝气氧化区1的底部与所述填料反应区2的底部连通设置，所述填料反应区2的上部与所述生态修复区3的上部连通设置，使砾间接触曝气氧化区1的出水从底部进入填料反应区2，填料反应区2的出水从上部进入生态修复区3，形成折流，增加水力停留时间，进而增强对污水中污染物的去除能力。

本发明实施例9所述一种含重金属的生活污水处理系统，在实施例1至8任一实施例的基础上，控制待处理污水流速，使其在所述砾间接触曝气氧化区1的水力停留时间的取值范围为2h至4h；并使所述待处理污水依次流入所述砾间接触曝气氧化区1、填料反应区2和生态修复区3；所述曝气管11的工作模式为间歇曝气模式，且春、夏、秋、冬四季的停曝比分别为3:1、1:1、3:1、1:3。

合理调节待处理污水流速，使其在砾间接触曝气氧化区1的水力停留时间的取值范围为2h至4h，有效保证对污水中污染物的去除。且采用间歇曝气模式，形成好氧与缺氧或厌氧环境，有助于对污水中N、P的去除；并根据季节变换调整停曝比，有效保证去除污水中污染物的同时，降低曝气能耗，节约能源。

本发明最佳实施例：

污水处理系统：

砾间接触曝气氧化区1内填充设置火山岩材质、粒径取值范围为30mm至110mm的级配多孔砾石，内部投放城市生活污水处理厂AAO氧化沟工艺中氧化沟末端活性污泥，且底部设置有曝气管11，曝气管11外接鼓风机13；曝气管11设置于砾间接触曝气氧化区1的底部，有助于利用曝气管11所产生的气泡的冲击作用，清理砾间接触曝气氧化区1中多余的污泥。

填料反应区2内设有多级折流板22及改性丝瓜络，且此改性丝瓜络的制备流程包括如下步骤：

步骤A1，采用溶度为30％的KOH溶液对待改性丝瓜络进行碱改；

步骤A2，采用去离子水清洗所述待改性丝瓜络至中性；

步骤A3，采用三乙胺对所述待改性丝瓜络进行改性；

步骤A4，依次对所述待改性丝瓜络进行洗涤、抽滤和烘干，以制成所述改性丝瓜络。

生态修复区3内设有水生植物31和鱼蚌类水生动物32；所述水生植物31包括狐尾藻、芦苇、香蒲、灯心草、千屈菜、水生美人蕉、再力花、常绿鸢尾、黄菖蒲、铜钱草、荷花中的三种或三种以上，且沉水植物、挺水植物、浮叶植物相互搭配种植；所述鱼蚌类水生动物32包括鳙鱼、草鱼、鳜鱼、青鱼、螺、蚌、河蚬、虾、水蚯蚓中的四种或四种以上，且食草性动物与食肉性动物相结合，鱼类与蚌类相结合。

所述砾间接触曝气氧化区1的底部与所述填料反应区2的底部连通设置，所述填料反应区2的上部与所述生态修复区3的上部连通设置。

污水处理过程：

调节待处理污水流速，使其在所述砾间接触曝气氧化区1的水力停留时间的取值范围为2h至4h；并使所述待处理污水依次流入所述砾间接触曝气氧化区1、填料反应区2和生态修复区3。所述曝气管11的工作模式为间歇曝气模式，且春、夏、秋、冬四季的停曝比分别为3:1、1:1、3:1、1:3。

每隔半年采用溶度为0.1％的HCl溶液浸泡此改性丝瓜络6h，再对其洗涤、抽滤和烘干后再次使用，有效恢复其吸附性。每隔半年对砾间接触曝气氧化区1进行清理，避免活性污泥中微生物繁殖及生长导致砾间接触曝气氧化区1堵塞。定期对生态修复区3的水生植物31及鱼蚌类水生动物32进行清理，避免数量过多，破坏完整的食物链，影响生态循环的正常运行。

此最佳实施例，污水进入砾间接触曝气氧化区1，经砾间接触曝气氧化区1内活性污泥中的微生物菌群的氧化作用，及砾间接触曝气氧化区1的过滤和沉淀作用，可去除污水中大约65％的BOD₅(五日生化需氧量)、大约65％的NH₄ ⁺-N(氨氮)和大约80％的SS(固体悬浮物)；污水从砾间接触曝气氧化区1的底部进入填料反应区2，经填料反应区2中的改性丝瓜络的吸附作用，可去除污水中Cu²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺等重金属离子；污水再从填料反应区2的上部进入生态修复区3，经生态修复区3中的水生植物31及鱼蚌类水生动物32的深度净化，可去除污水中绝大多数的污染物，出水可达景观水体Ⅲ类标准。

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。

Claims (9)

1.一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，包括沿水流方向依次设置的砾间接触曝气氧化区(1)、填料反应区(2)和生态修复区(3)；所述砾间接触曝气氧化区(1)填充有级配多孔砾石(12)，底部设置有曝气管(11)，且内部投放活性污泥；所述填料反应区(2)内设置有多级折流板(22)及可再生吸附性填料(21)。

2.根据权利要求1所述一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述级配多孔砾石(12)的材质为火山岩，所述级配多孔砾石(12)的粒径的取值范围为30mm至110mm。

3.根据权利要求1所述一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述活性污泥为城市生活污水厂AAO氧化沟工艺氧化沟末端活性污泥。

4.根据权利要求1所述一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述可再生吸附性填料(21)为改性丝瓜络。

5.根据权利要求4所述一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述改性丝瓜络的制备流程包括如下步骤：

步骤A1，采用溶度为30％的KOH溶液对待改性丝瓜络进行碱改；

步骤A2，采用去离子水清洗所述待改性丝瓜络至中性；

步骤A3，采用三乙胺对所述待改性丝瓜络进行改性；

步骤A4，依次对所述待改性丝瓜络进行洗涤、抽滤和烘干，以制成所述改性丝瓜络。

6.根据权利要求1所述一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述生态修复区(3)内设有水生植物(31)和鱼蚌类水生动物(32)。

7.根据权利要求6所述一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述水生植物(31)包括狐尾藻、芦苇、香蒲、灯心草、千屈菜、水生美人蕉、再力花、常绿鸢尾、黄菖蒲、铜钱草、荷花中的三种或三种以上，且沉水植物、挺水植物、浮叶植物相互搭配种植；所述鱼蚌类水生动物(32)包括鳙鱼、草鱼、鳜鱼、青鱼、螺、蚌、河蚬、虾、水蚯蚓中的四种或四种以上，且食草性动物与食肉性动物相结合，鱼类与蚌类相结合。

8.根据权利要求1至7任一所述一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述砾间接触曝气氧化区(1)出水口设于底部，并与所述填料反应区(2)的底部进水口相连，所述填料反应区(2)出水口设于上部，并与所述生态修复区(3)的上部进水口相连。

9.根据权利要求1所述的一种含重金属的生活污水处理系统，其特征在于，所述砾间接触曝气氧化区(1)的水力停留时间的取值范围为2h至4h；所述曝气管(11)的工作模式为间歇曝气模式，且春、夏、秋、冬四季的停曝比分别为3:1、1:1、3:1、1:3。