申请日2015.07.03
公开(公告)日2016.09.07
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种基于水生态系统的水处理方法及其装置。该水处理方法包括如下步骤：(1)污水经格栅和/或沉砂池预处理后，导出;(2)出水导入藻类反应器进行反应;(3)反应后的混合液导入食藻虫反应器进行反应;(4)分离反应后的混合液中的食藻虫后，将水导入人工湿地系统，或，将反应后的混合液导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理系统，处理后出水即可。该水处理方法，可以将生活污水或其他废水直接处理成地表II‑III类水，直接排放不会对自然水体造成污染，是一种低成本、高效、资源化的处理方法，且水处理过程中无剩余污泥等二次污染产生，低碳环保。
权利要求书
1.一种基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)污水经格栅和/或沉砂池预处理后，导出;
(2)将步骤(1)的出水导入藻类反应器进行反应，反应后的混合液导出;
(3)将步骤(2)的混合液导入食藻虫反应器进行反应，反应后的混合液导出;
(4)分离步骤(3)混合液中的食藻虫后，将水导入人工湿地系统，处理后出水即可，或，
将步骤(3)混合液导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理系统，处理后出水即可。
2.根据权利要求1所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的条件为：光照强度为3000-10000LX;水温10-30℃;pH 7-9，于所述条件下，反应至混合液中的叶绿素a含量为100～400μg/L或藻类数量为6000万个～1.5亿个/L时导出，所述反应期间需进行间歇曝气。
3.根据权利要求2所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，所述间歇曝气的方法为：每隔1-6h曝气4-10h。
4.根据权利要求1所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，步骤(3)所述反应的条件为：水温5-35℃，pH5-9，反应时间4-24h。
5.根据权利要求1所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，步骤(1)的出水导入前，所述藻类反应器中藻类的数量为500-3000万个/L。
6.根据权利要求1所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，步骤(2)的混合液导入前，所述食藻虫反应器中食藻虫的数量为100-600mg/L。
7.根据权利要求1所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，所述藻类为可食用藻类或产油藻类。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，步骤(4)所述分离食藻虫的方法为重力法、离心法或过滤法。
9.根据权利要求1-7任一项所述的基于水生态系统的水处理方法，其特征在于，所述人工湿地系统包括层叠的填料层和挺水植物层，以及附着于所述填料层的微生物。
10.一种基于水生态系统的水处理装置，其特征在于，包括依次连接的格栅、沉砂池、养有藻类的藻类反应器、养有食藻虫的食藻虫反应器和水体深度处理装置，其中，所述沉砂池设置有搅拌装置;所述水体深度处理装置为养有水生植物、水生动物和微生物的生态水处理池，或，依次连接的虫水分离器和人工湿地系统。
说明书
基于水生态系统的水处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及水体治理技术，特别是涉及一种基于水生态系统的水处理方法及其装置。
背景技术
水处理的主要方法有物理、化学、生物法，具体工艺分别包括：过滤、混凝沉淀、活性污泥法、生物膜法、膜处理、高级氧化技术等，以及各种处理方法的改进与组合应用。其中，活性污泥法、生物膜法被广泛应用于污水处理的二级处理中，膜处理、高级氧化技术主要应用于水处理的深度处理中。
目前，各种废水处理的最高排放标准为城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标，经城镇污水厂处理后的出水仍然是劣V类水质，排入自然水体后仍会造成富营养化的污染问题。此外，应用最广泛的活性污泥法与生物膜法不可避免的产生剩余污泥，剩余污泥面临高额的处理处置费用，且填埋处置还需占地，造成土地资源的浪费。膜处理等技术应用于深度处理中可以提高城镇污水厂的出水水质，但其造价、运行费用高。
目前而言，暂无一种可以低成本、低能耗、高出水水质的污水处理方法。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于水生态系统的水处理方法。
一种基于水生态系统的水处理方法，包括如下步骤：
(1)污水经格栅和/或沉砂池预处理后，导出;
(2)将步骤(1)的出水导入藻类反应器进行反应，反应后的混合液导出;
(3)将步骤(2)的混合液导入食藻虫反应器进行反应，反应后的混合液导出;
(4)分离步骤(3)混合液中的食藻虫后，将水导入人工湿地系统，处理后出水即可，或，
将步骤(3)混合液导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理系统，处理后出水即可。
在其中一个实施例中，步骤(2)所述反应的条件为：光照强度为3000-10000LX(勒克斯);水温10-30℃;pH 7-9，于所述条件下，反应至混合液中的叶绿素a含量为100～400μg/L或藻类数量为6000万个～1.5亿个/L时导出，所述反应期间需进行间歇曝气。
在其中一个实施例中，所述间歇曝气的方法为：每隔1-6h曝气4-10h。由此有效保证藻类生长所需的二氧化碳与氧气量。
在其中一个实施例中，步骤(3)所述反应的条件为：水温5-35℃，pH5-9，反应时间4-24h。
在其中一个实施例中，步骤(1)的出水导入前，所述藻类反应器中藻类的数量为500-3000万个/L。
在其中一个实施例中，步骤(2)的混合液导入前，所述食藻虫反应器中食藻虫的数量为100-600mg/L。
在其中一个实施例中，所述藻类为可食用藻类或产油藻类。具有经济利用价值同时易于被食藻虫利用。
在其中一个实施例中，步骤(4)所述分离食藻虫的方法为重力法、离心法或过滤法。
在其中一个实施例中，所述人工湿地系统包括层叠的填料层和挺水植物层，以及附着于所述填料层的微生物。
本发明还提供一种基于水生态系统的水处理装置，包括依次连接的格栅、沉砂池、养有藻类的藻类反应器、养有食藻虫的食藻虫反应器和水体深度处理装置，其中，所述水体深度处理装置为养有水生植物、水生动物和微生物的生态水处理池，或，依次连接的虫水分离器和人工湿地系统。
本发明的原理及优点如下：
生活污水或其他废水中通常含有大量的有机物、氮、磷、无机盐等物质，其是污染物的同时，也是可以被生物、微生物利用营养物质，本发明在此基础上，经过实验探索，得出一种基于水生态系统的水处理方法，其原理如下：
(1)污水先经格栅和/或沉砂池进行预处理，以此去除废水中的杂物、垃圾、颗粒物质、细颗粒物、砂石等等;
(2)而后将出水导入至养有藻类的反应器中，在本发明所述的温度、pH值、光照、二氧化碳、氧气等条件下，藻类充分利用废水中的有机物、氮、磷等污染物作为生长所需的营养物质，大量生长繁殖，由此将废水中污染物转化为藻类物质;
(3)将藻类与废水混合液导入养殖有食藻虫的反应器中，食藻虫以藻类为主要食物，在本发明所述的温度、pH值等条件下，保证食藻虫在对数生长期生长繁殖，经过自身新陈代谢与繁殖，快速去除水体中藻类，同时食藻虫大量生长繁殖，由此藻类物质转化为食藻虫;
(4)食藻虫与废水混合液可直接导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理系统，食藻虫是水生动物的饵料，由此污染物最终转化为水生动物，实现污染物质的资源化，废水中剩余的营养盐等污染物质在水生植物、微生物的作用下被去除;或，将混合液中的食藻虫分离后，水导入至包括水生植物和微生物的人工湿地系统，同理去除废水中的剩余污染物，而分离得到的食藻虫可用作喂养鱼虾等水生动物的饵料或其他用途，实现资源化利用。同时，人工湿地系统和生态处理系统还具有一定景观作用。
污水经由上述步骤处理后，水质达到地表II-III类水，可排放入自然水体或作为水资源利用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述基于水生态系统的水处理方法，通过生态系统食物链原理，将污染物转化为食藻虫、水生动植物等，可以将生活污水或其他废水直接处理成地表II-III类水，直接排放不会对自然水体造成污染，反而可以直接作为水资源利用，是一种低成本、高效、资源化的处理方法，且水处理过程中无剩余污泥等二次污染产生，低碳环保。
本发明所述基于水生态系统的水处理装置，结构简单，便于实际应用。