申请日2009.02.20
公开(公告)日2009.12.16
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F3/32; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种采用生物、生态分段式净化处理生活污水的方法，污水进入第一段处理系统：包括水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉淀池;此后进入第二段处理系统：包括生物膜带曝气管氧化塘;最后进入第三段处理系统：包括生物膜带深度处理氧化塘。三段连续净化处理生活污水的生物，包括细菌、藻类、原生动物、后生动物、大型植物、鱼类、底栖动物等，形成完整的食物链和生态系统，对生活污水进行深度处理，氮、磷去除率高。本发明充分发挥自然生物降解作用，实现水质净化和水质的改善。系统运行稳定，抗冲击负荷能力强，安全性高，系统调控性高，容易系统进行水量、水质升级，可兼容景观，建设公园化的污水处理厂。
权利要求书
1、生物、生态分段式净化处理生活污水的方法，其特征是：污水经格 栅、沉砂池等设施去除悬浮物质后，进入第一段处理系统：包括水解酸化池、 接触氧化池和兼氧沉淀池;此后进入第二段处理系统：包括生物膜带曝气管 氧化塘;最后进入第三段处理系统：包括生物膜带深度处理氧化塘;三段连 续净化处理生活污水的生物，包括细菌、藻类、原生动物、后生动物、大型 植物、鱼类、底栖动物等，形成完整的食物链和生态系统，对生活污水进行 深度处理：
第一段处理系统
生活污水经过调节池、格栅沉淀处理后，流入生化反应装置，生化反应 装置由水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉淀池三部分组成，生活污水依次经 过水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉淀池，水解酸化池、接触氧化池和兼氧 沉淀池的内部均设有生物膜带，主要靠细菌的代谢作用快速去除污染物;
A、水解酸化池：水解酸化池的深度为3～5米，污水停留时间为2～4 小时，内有布水系统实现均匀布水，使污水与生物膜带充分接触，溶解氧控 制在0.1～0.3mg/L，使生物膜带上的微生物群落以厌氧微生物为主，通过厌 氧微生物代谢作用，降解部分有机物，把难降解的大分子有机物分解为小分 子有机物，有利于后续工艺的进行，同时，污泥中的高效聚磷菌在厌氧状态 下释放磷，为接触氧化段吸收磷作准备;
B、接触氧化池：接触氧化池的深度为3～5米，污水停留时间为4～8 小时，在池底安装微孔曝气盘，通过鼓风曝气保持溶解氧在2mg/L以上，在 好氧的条件下，活性污泥及生物膜带中的微生物快速降解污水中的有机物， 使COD及BOD浓度大大降低，水中的氨氮在硝化菌的作用下转化为硝态氮， 同时，聚磷菌在好氧状态下高效吸收污水中的磷;
C、兼氧沉淀池：兼氧沉淀池的深度为4～7米，兼氧沉淀池的下部是活 性污泥沉淀槽，活性污泥沉淀槽的底部设适合收集活性污泥斜面，以漏斗形 为最佳，活性污泥沉淀槽的深度为1.5～2.5米，污水在兼氧沉淀池停留时 间为2～3小时，兼氧沉淀池中安装生物膜带，可通过生物膜带对水流的缓 冲作用，加速污泥的沉淀，此外，污水经过接触氧化池后，在沉淀池中仍保 持一定的溶解氧，使沉淀池中呈兼氧状态，生物膜带上的微生物可对有机污 染物进一步降解，同时，生物膜带上反硝化菌进行反硝化作用，把硝态氮转 化为氮气，彻底去除污水中的氮，而通过污泥的排放，污水中的磷也被去除， 兼性沉淀池出水进入第二段处理系统，排放的污泥则进入污泥处理系统;
第二段处理系统
生物膜带曝气管氧化塘主要由氧化塘池体、生物膜带和微孔曝气机构组 成;
A、氧化塘池体
氧化塘池体可以是水泥结构、土塘材料构成，停留时间为8～24小时， 氧化塘池体采用导流式结构，防止短流，增加生物膜带与污水的接触;
B、生物膜带
生物膜带是现有技术;
C、微孔曝气机构
微孔曝气机构由微孔曝气管、主风管和鼓风机组成，鼓风机设置在湿地 池体的外侧，鼓风机与主风管连接，主风管伸入湿地池体内，在主风管上设 有微孔曝气管，微孔曝气管的直径为18至50毫米，微孔曝气管的周边设有 微孔，微孔的直径为0.5至2毫米，鼓风机将空气经过主风管输送到微孔曝 气管，通过曝气提高水中溶解氧浓度;
第三段处理系统
生物膜带深度处理氧化塘由氧化塘池体、生物膜带和微孔曝气机构组 成;
A、氧化塘池体
氧化塘池体可以是水泥结构、土塘材料构成，停留时间为12～48小时， 氧化塘池体采用导流式结构，防止短流，增加生物膜带与污水的接触;
B、生物膜带
生物膜带是现有技术;
C、微孔曝气机构
微孔曝气机构由微孔曝气管、主风管和鼓风机组成，鼓风机设置在湿地 池体的外侧，鼓风机与主风管连接，主风管伸入湿地池体内，在主风管上设 有微孔曝气管，微孔曝气管的直径为18至50毫米，在微孔曝气管的周边设 有微孔，微孔的直径为0.5至2毫米，鼓风机将空气经过主风管输送到微孔 曝气管，通过曝气提高水中溶解氧浓度。
2、根据权利要求1所述的生物、生态分段式净化处理生活污水的方法， 其特征是：在第二段处理系统生物膜带曝气管氧化塘内可以增加植物滤框， 植物滤框是立方体滤框，在植物滤框内填充滤料，并种湿地植物。
说明书
生物、生态分段式净化处理生活污水的方法
技术领域
本发明涉及净化处理生活污水的方法，特别是一种采用生物、生态分段 式净化处理生活污水的方法。
背景技术
传统的净化处理生活污水的方法是由碎石、砂砾、土壤等作为基质，在 其中种植湿地植物，组成人工湿地，通过基质吸附、微生物降解和植物吸收 实现对生活污水的净化。上述方法的缺点是对生活污水的净化处理效率低， 人工湿地占地面积大，系统管理复杂、管理量大。先进的净化处理生活污水 的方法，如中国发明专利第200410051577.1号，名称为：“一种高效人工湿 地处理生活污水的方法”所公开的技术方案：把生态修复漂带、污水净化用 生物过滤吸附帘带和水生动植物合理地组合设置，建立起一个具有高效生活 污水处理能力的人工湿地，利用生态修复漂带、污水净化用生物过滤吸附帘 带上固着的微生物和水生动植物形成复杂和完整的生物圈，在湿地中形成良 性的生态循环，充分发挥自然生物对环境的自净作用。上述技术方案的缺点 是曝气池是采用土塘的水面与空气自然接触向生化曝气池供氧，曝气效率 低、土塘占地面积大。
发明内容
本发明针对上述的净化处理生活污水的方法存在的缺点，研制出一种采 用生物、生态分段式净化处理污水的方法，污水经格栅、沉砂池等设施去除 悬浮物质后，进入第一段处理系统：包括水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉 淀池;此后进入第二段处理系统：包括生物膜带曝气管氧化塘;最后进入第 三段处理系统：包括生物膜带深度处理氧化塘。三段连续净化处理生活污水 的生物，包括细菌、藻类、原生动物、后生动物、大型植物、鱼类、底栖动 物等，形成完整的食物链和生态系统，对生活污水进行深度处理，氮、磷去 除率高，利用自然生态能量，能耗低，土建化程度较低，投资、运行成本较 低。
本发明的目的是按如下方法实现的：
一、第一段处理系统
生活污水经过调节池、格栅沉淀处理后，流入生化反应装置。生化反应 装置由水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉淀池三部分组成，生活污水依次经 过水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉淀池，水解酸化池、接触氧化池和兼氧 沉淀池的内部均设有生物膜带，主要靠细菌的代谢作用快速去除污染物。经 第一段处理系统处理后，出水水质接近排放标准。
A、水解酸化池：水解酸化池的深度为3～5米，污水停留时间为2～4 小时，内有布水系统实现均匀布水，使污水与生物膜带充分接触。溶解氧控 制在0.1～0.3mg/L，使生物膜带上的微生物群落以厌氧微生物为主，通过厌 氧微生物代谢作用，降解部分有机物，把难降解的大分子有机物分解为小分 子有机物，有利于后续工艺的进行。同时，污泥中的高效聚磷菌在厌氧状态 下释放磷，为接触氧化段吸收磷作准备。
B、接触氧化池：接触氧化池的深度为3～5米，污水停留时间为4～8 小时，在池底安装微孔曝气盘，通过鼓风曝气保持溶解氧在2mg/L以上。在 好氧的条件下，活性污泥及生物膜带中的微生物快速降解污水中的有机物， 使COD及BOD浓度大大降低。水中的氨氮在硝化菌的作用下转化为硝态氮。 同时，聚磷菌在好氧状态下高效吸收污水中的磷。
C、兼氧沉淀池：兼氧沉淀池的深度为4～7米，兼氧沉淀池的下部是活 性污泥沉淀槽，活性污泥沉淀槽的底部设适合收集活性污泥斜面，以漏斗形 为最佳。活性污泥沉淀槽的深度为1.5～2.5米。污水在兼氧沉淀池停留时 间为2～3小时。兼氧沉淀池中安装生物膜带，可通过生物膜带对水流的缓 冲作用，加速污泥的沉淀。此外，污水经过接触氧化池后，在沉淀池中仍保 持一定的溶解氧，使沉淀池中呈兼氧状态，生物膜带上的微生物可对有机污 染物进一步降解。同时，生物膜带上反硝化菌进行反硝化作用，把硝态氮转 化为氮气，彻底去除污水中的氮。而通过污泥的排放，污水中的磷也被去除。 兼性沉淀池出水进入第二段处理系统。排放的污泥则进入污泥处理系统。
二、第二段处理系统
生物膜带曝气管氧化塘主要由氧化塘池体、生物膜带和微孔曝气机构组 成。并可根据条件，增加植物滤框，增强系统效率，并使系统具有景观美化 功能。经第二段处理系统处理后，出水水质可达到排放标准。
A、氧化塘池体
氧化塘池体可以是水泥结构、土塘或以其它材料构成，停留时间为8～ 24小时。氧化塘池体的形状可以根据实际场地设计，可采用导流式结构，防 止短流，增加生物膜带与污水的接触。氧化塘池体深度可根据实地确定，一 般为1至3米最理想。在氧化塘池体边侧分别设有污水入口和污水出口。
B、生物膜带
生物膜带是现有技术，生物膜带作为高效微生物载体，是整个污水处理 系统的核心，由于其具有巨大的比表面积和精密的微孔结构，可发展出生物 量巨大、物种丰富的微生物群落，通过微生物的代谢对污染物进行分解。生 物膜带合理地布置在池体中，其用量、比例和布置方式以生活污水的浓度和 处理要求而定。
C、微孔曝气机构
微孔曝气机构由微孔曝气管、主风管和鼓风机组成。鼓风机设置在湿地 池体的外侧，鼓风机与主风管连接，主风管伸入湿地池体内，在主风管上设 有微孔曝气管。微孔曝气管的直径为18至50毫米，微孔曝气管可以是直管、 弯管、螺旋管、圆形管或金属管。在微孔曝气管的周边设有微孔，微孔的直 径为0.5至2毫米。鼓风机将空气经过主风管输送到微孔曝气管，通过曝气 提高水中溶解氧浓度，增强微生物的代谢活性，提高系统处理效率。生物膜 带与微孔曝气管平行排列，有利于空气与生物膜带的接触，提高氧气的利用 率，同时曝气产生的水流剪切力有利于生物膜带表面生物膜的脱落更新，保 持处理效率。
D、植物滤框
植物滤框是立方体滤框，可以由植物根茎、塑料或金属材质构成，植物 滤框的形状、大小可以根据实地确定，一般为长1至2米、宽约0.5至1米、 深约0.7至1米的长方形立方体最佳。植物滤框内填充碎石、砂粒、矿渣等 滤料，并种植美人蕉、风车草、香蒲、芦苇等湿地植物。植物滤框中的滤料 对生活污水中的悬浮物有物理过滤的作用，并可作为微生物生长载体，对污 染物进行生化降解。湿地植物的根系对污水中的氮、磷、重金属等物质有很 好的吸收作用，并使污水处理系统具有景观功能。植物滤框可以单独拆卸， 方便进行滤渣清洗、植物修剪更换等管理和操作。考虑成本、管理、气候条 件等原因，也可不使用植物滤框。
生活污水进入氧化塘池体中，在有氧的环境中与生物膜带附着形成微生 物圈，微生物对池体中生活污水的生物净化作用，通过微孔曝气机构在池水 中均匀供氧，恢复水体生态平衡，充分发挥自然生物降解作用，实现水质净 化和水质的改善。植物滤框可进一步强化系统对污水的净化功能，植物滤框 中的滤料对生活污水中的悬浮物有物理过滤的作用，并可作为微生物生长载 体，对污染物进行生化降解。湿地植物的根系对污水中的氮、磷、重金属等 物质有很好的吸收作用，并可作为微生物生长载体，湿地植物也使污水处理 系统具有景观功能。
三、第三段处理系统
生物膜带深度处理氧化塘由氧化塘池体、生物膜带和微孔曝气机构组 成。为加强处理效果、减少停留时间，也可以安装微孔曝气机构。经第三段 处理系统处理后，出水水质可满足绿化、消防、道路清洗、周边水体补水等 回用功能。
A、氧化塘池体
氧化塘池体可以是水泥结构、土塘或以其它材料构成，停留时间为12～ 48小时。氧化塘池体的形状可以根据实际场地设计，可采用导流式结构，防 止短流，增加生物膜带与污水的接触。氧化塘池体深度可根据实地确定，一 般为1至3米最理想。在氧化塘池体边侧分别设有污水入口和污水出口。
B、生物膜带
生物膜带是现有技术，生物膜带作为高效微生物载体，是整个污水处理 系统的核心，由于其具有巨大的比表面积和精密的微孔结构，可发展出生物 量巨大、物种丰富的微生物群落，通过微生物的代谢对污染物进行分解。生 物膜带合理地布置在池体中，其用量、比例和布置方式以生活污水的浓度和 处理要求而定。
C、微孔曝气机构
微孔曝气机构由微孔曝气管、主风管和鼓风机组成。鼓风机设置在湿地 池体的外侧，鼓风机与主风管连接，主风管伸入湿地池体内，在主风管上设 有微孔曝气管。微孔曝气管的直径为18至50毫米，微孔曝气管可以是直管、 弯管、螺旋管、圆形管或金属管。在微孔曝气管的周边设有微孔，微孔的直 径为0.5至2毫米。鼓风机将空气经过主风管输送到微孔曝气管，通过曝气 提高水中溶解氧浓度，增强微生物的代谢活性，提高系统处理效率。生物膜 带与微孔曝气管平行排列，有利于空气与生物膜带的接触，提高氧气的利用 率，同时曝气产生的水流剪切力有利于生物膜带表面生物膜的脱落更新，保 持处理效率。
本发明充分发挥自然生物降解作用，实现水质净化和水质的改善。微孔 曝气机构在水中均匀供氧，恢复水体生态平衡，可达到能耗、占地、投资运 行成本与处理效率之间的最优平衡，系统更稳定，抗冲击负荷能力强，安全 性更高，系统调控性高，容易系统进行水量、水质升级，可兼容景观，建设 公园化的污水处理厂。
具体实施方式
一、第一段处理系统
生活污水经过调节池、格栅沉淀处理后，流入生化反应装置。生化反应 装置由水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉淀池三部分组成，生活污水依次经 过水解酸化池、接触氧化池和兼氧沉淀池，水解酸化池、接触氧化池和兼氧 沉淀池的内部均设有生物膜带。
A、水解酸化池：水解酸化池的深度为4米，污水停留时间为3小时， 内有布水系统实现均匀布水，使污水与生物膜带充分接触。溶解氧控制在 0.2mg/L，使生物膜带上的微生物群落以厌氧微生物为主，通过厌氧微生物 代谢作用，降解部分有机物，把难降解的大分子有机物分解为小分子有机物， 有利于后续工艺的进行。同时，污泥中的高效聚磷菌在厌氧状态下释放磷， 为接触氧化段吸收磷作准备。
B、接触氧化池：接触氧化池的深度为4米，污水停留时间为6小时， 在池底安装微孔曝气盘，通过鼓风曝气保持溶解氧在3mg/L。在好氧的条件 下，活性污泥及生物膜带中的微生物快速降解污水中的有机物，使COD及BOD 浓度大大降低。水中的氨氮在硝化菌的作用下转化为硝态氮。同时，聚磷菌 在好氧状态下高效吸收污水中的磷。
C、兼氧沉淀池：兼氧沉淀池的深度为5米，兼氧沉淀池的下部是活性 污泥沉淀槽，活性污泥沉淀槽的底部设适合收集活性污泥斜面，以漏斗形为 最佳。活性污泥沉淀槽的深度为2米。污水在兼氧沉淀池停留时间为3小时。 兼氧沉淀池中安装生物膜带，可通过生物膜带对水流的缓冲作用，加速污泥 的沉淀。此外，污水经过接触氧化池后，在沉淀池中仍保持一定的溶解氧， 使沉淀池中呈兼氧状态，生物膜带上的微生物可对有机污染物进一步降解。 同时，生物膜带上反硝化菌进行反硝化作用，把硝态氮转化为氮气，彻底去 除污水中的氮。而通过污泥的排放，污水中的磷也被去除。兼性沉淀池出水 进入第二段处理系统。排放的污泥则进入污泥处理系统。
二、第二段处理系统
生物膜带曝气管氧化塘主要由氧化塘池体、生物膜带和微孔曝气机构组 成。
A、氧化塘池体
氧化塘池体是水泥结构，停留时间为14小时。氧化塘池体的形状根据 实际场地设计，可采用导流式结构，防止短流，增加生物膜带与污水的接触。 氧化塘池体深度为2米最理想。在氧化塘池体边侧分别设有污水入口和污水 出口。
B、生物膜带
生物膜带是现有技术，生物膜带合理地布置在池体中，其用量、比例和 布置方式以生活污水的浓度和处理要求而定。
C、微孔曝气机构
微孔曝气机构由微孔曝气管、主风管和鼓风机组成。鼓风机设置在湿地 池体的外侧，鼓风机与主风管连接，主风管伸入湿地池体内，在主风管上设 有微孔曝气管。微孔曝气管的直径为30毫米，微孔曝气管是直管。在微孔 曝气管的周边设有微孔，微孔的直径为1.5毫米。鼓风机将空气经过主风管 输送到微孔曝气管。生物膜带与微孔曝气管平行排列。
D、植物滤框
植物滤框是立方体滤框，由塑料材质构成，植物滤框为长2米、宽1米、 深1米的长方形立方体。植物滤框内填充碎石、砂粒、矿渣等滤料，并种植 美人蕉、风车草、香蒲、芦苇等湿地植物。植物滤框中的滤料对生活污水中 的悬浮物有物理过滤的作用，并可作为微生物生长载体，对污染物进行生化 降解。湿地植物的根系对污水中的氮、磷、重金属等物质有很好的吸收作用， 并使污水处理系统具有景观功能。植物滤框可以单独拆卸，方便进行滤渣清 洗、植物修剪更换等管理和操作。
三、第三段处理系统
生物膜带深度处理氧化塘由氧化塘池体和生物膜带组成。并且安装微孔 曝气机构。
A、氧化塘池体
氧化塘池体是水泥结构，停留时间为30小时。氧化塘池体的形状根据 实际场地设计，采用导流式结构，防止短流，增加生物膜带与污水的接触。 氧化塘池体深度为2米。在氧化塘池体边侧分别设有污水入口和污水出口。
B、生物膜带
生物膜带是现有技术。
C、微孔曝气机构
微孔曝气机构由微孔曝气管、主风管和鼓风机组成。鼓风机设置在湿地 池体的外侧，鼓风机与主风管连接，主风管伸入湿地池体内，在主风管上设 有微孔曝气管。微孔曝气管的直径为30毫米，微孔曝气管是直管。在微孔 曝气管的周边设有微孔，微孔的直径为1毫米。鼓风机将空气经过主风管输 送到微孔曝气管，通过曝气提高水中溶解氧浓度，增强微生物的代谢活性， 提高系统处理效率。生物膜带与微孔曝气管平行排列，有利于空气与生物膜 带的接触，提高氧气的利用率，同时曝气产生的水流剪切力有利于生物膜带 表面生物膜的脱落更新，保持处理效率。