申请日2018.05.17
公开(公告)日2018.09.21
IPC分类号C02F9/14; C10L3/10
摘要
本发明公开一种低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统及处理方法，该处理系统包括依次连接的格栅、调节池、厌氧生物反应器、固定化低温强化反应器、沉淀池和交替式潜流人工湿地，厌氧生物反应器连接沼气回收利用装置，沉淀池连接污泥处理装置;其中，固定化低温强化反应器中接种有低温菌剂;交替式潜流人工湿地包括至少两层独立运行的湿地，相邻两层湿地间设置不透水的隔层。采用该系统处理污水的方法为：农村污水经格栅去除大的悬浮物和漂浮物后进入调节池均化水质水量，然后依次进入厌氧生物反应器和固定化低温强化反应器分别进行厌氧处理和有氧曝气处理，而后流入沉淀池，沉淀池中上清液进入交替式潜流人工湿地高效净化后排放。
翻译权利要求书
1.一种低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，包括依次连接的格栅、调节池、厌氧生物反应器、用于对污水进行曝气处理的固定化低温强化反应器、沉淀池和交替式潜流人工湿地，还包括与厌氧生物反应器连接的沼气回收利用装置，以及与沉淀池连接的污泥处理装置;其中，所述固定化低温强化反应器内接种有低温菌剂;所述交替式潜流人工湿地包括至少两层独立运行的湿地，相邻两层湿地间设置不透水的隔层。
2.根据权利要求1所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述交替式潜流人工湿地包括依次连接的进水调节池、湿地基质层和集水池，湿地基质层包括上层湿地和下层湿地，两层湿地分别通过布水管道与进水调节池连通，并分别通过出水管道接入集水池。
3.根据权利要求2所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述上层湿地自上而下包括用于植物种植的土壤层、小粒径砾石层I、大粒径砾石层I三层基质层，下层湿地自上而下包括大粒径砾石层II、混合滤料层和大粒径砾石层III三层基质层。
4.根据权利要求1所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述厌氧生物反应器为厌氧折流板反应器，其包括串联的多个上流式悬浮污泥反应室、搅拌室和折流板过滤池，其中，上流式悬浮污泥反应室内接种厌氧污泥-粉煤灰，且其内设置弹性立体填料，折流板过滤池内部设有用于阻截活性污泥的滤料;所述上流式悬浮污泥反应室上部设置排气管，下部设置排泥管。
5.根据权利要求1或4所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述厌氧生物反应器外部设置保温层。
6.根据权利要求1所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述固定化低温强化反应器包括依次连通的至少两个好氧生物反应隔室，污水以推流态依次经过每个隔室;其中，每个隔室底部均设有微孔曝气器，且微孔曝气器上方设置弹性立体填料;所述低温菌剂通过生物自固定化投加固定在该弹性立体填料上。
7.根据权利要求1或6所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述低温菌剂为耐冷菌。
8.根据权利要求7所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述耐冷菌为短杆菌属和黄杆菌属组成的复合耐冷菌。
9.根据权利要求1所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，其特征在于，所述沼气回收利用装置包括依次连接的沼气脱水罐、干法沼气脱硫罐、变压吸附脱碳罐和沼气储气柜。
10.一种利用权利要求1所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统处理污水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)农村污水经格栅去除水中大的悬浮物和漂浮物后进入调节池均化水质水量;
(2)调节池出水进入厌氧生物反应器分解水中部分有机物，产生的沼气进入沼气回收利用装置进行资源化利用;
(3)厌氧生物反应器出水流入固定化低温强化反应器，经曝气有氧分解有机污染物后进而流入沉淀池;
(4)沉淀池中沉淀的活性污泥进入污泥处理装置，上清液一部分回流到调节池，另一部分进入交替式潜流人工湿地，对污水高效净化后达到排放标准排放。
说明书
低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及一种农村污水处理系统及处理方法，特别涉及一种低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统及处理方法，属于水处理技术领域。
背景技术
农村污水是指农村地区居民在生活和生产过程中形成的污水，具体包括生产污水和生活污水两个方面，农村生活污水是指居民生活过程中厕所排放污水、洗浴、洗衣服和厨房污水等，农村生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业、农产品加工等产生的高浓度有机废水。目前，农村污水一般是指农村生活污水。农村生活污水量大面广，具有分散性，不易被汇集等特点，其数量、成分、污染物浓度与居民的生活习惯、生活水平、水资源的享有状况有关。随着近年来农村生活污水中氮、磷含量的增加，造成和加重了水体的富营养化现象，受纳水体水质恶化严重。
现有的农村污水处理系统大多只针对于中温或者中温以上的温度才会起到一定的处理效果。但在我国华北、东北、西北地区冬季气候寒冷，冰冷期长达一个月，严酷的气候条件对于污水净化极为不利。当环境温度低于10℃时，绝大部分的中温微生物已不能代谢外源物质，也就表示农村污水处理效果会大幅度下降，或者无法达到其出水标准，这些都会导致农村污水系统在低温环境下无法正常运行，所以说，如何使农村污水处理系统在低温条件下高效运行并达到一定的出水要求，成为处理农村污水的一个重要考虑条件。
由于农村社会经济条件的限制和自然条件的优势，多选择生态工艺处理或者单一的生物法处理，虽然自然生态处理系统基建费以及运行费用较低，但系统运行状况，污水处理效果易受自然因素影响;人工生态处理系统，去污效果稳定，见效快，但运行管理费用高，维修复杂;而且单一的生物法或者生态工艺根本无法达到其处理标准。基于生物工艺处理成本高，生态工艺占地面积大，人工湿地系统、土地系统等工艺易发生堵塞等，农村污水处理技术多采用生物生态组合工艺，前段生物处理主要去除有机物和一部分营养物质，后续生态处理则是对前序单元出水进一步脱氮除磯。人工湿地是目前应用最普遍的一种后续生态处理技术。主要的组合工艺有"接触氧化-人工湿地、厌氧-人工湿地"、"厌氧-滴滤-人工湿地、厌氧滤池-氧化塘-生态渠"等，但现有的技术处理效果都受气候变化影响较大、处理效果不稳定，都存在一定的局限性。
发明内容
发明目的：针对现有的农村污水处理系统无法在低温条件下高效运行、处理效果不稳定等问题，本发明提供一种低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，并提供通过该系统处理农村污水的方法，采用该系统能够在低温条件下实现对农村污水的高效处理。
技术方案：本发明所述的低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统，包括依次连接、对污水进行逐级处理的格栅、调节池、厌氧生物反应器、固定化低温强化反应器、沉淀池和交替式潜流人工湿地，还包括与厌氧生物反应器连接的沼气回收利用装置，以及与沉淀池连接的污泥处理装置;其中，固定化低温强化反应器用于对污水进行曝气处理的，其内接种有低温菌剂;交替式潜流人工湿地包括至少两层独立运行的湿地，相邻两层湿地间设置不透水的隔层。
该处理系统结合了厌氧生物反应器、固定化低温强化反应器和交替式潜流人工湿地三种生物、生态处理工艺的优势，能有效提高污水处理效果;而且，整个系统能在低温条件下高效运行，其中，厌氧生物反应器本身不耗能，能在低温下运行，固定化低温强化反应器中投加了低温菌剂，使其能在低温条件下进行曝气处理，提高低温处理效率;交替式潜流人工湿地设置至少两层独立运行的湿地，低温时可采用下层潜流系统对污水进行净化，且此时上层湿地可作为下层湿地的防冻隔离层，起到保温防冻的作用，保证交替式人工湿地在低温下高效运行。
其中，厌氧生物反应器可为厌氧折流板反应器，其包括串联的多个上流式悬浮污泥反应室、搅拌室和折流板过滤池，其中，上流式悬浮污泥反应室内接种厌氧污泥-粉煤灰，且其内设置弹性立体填料，折流板过滤池内部设有用于阻截活性污泥的滤料;上流式悬浮污泥反应室上部设置排气管，下部设置排泥管。较优的，厌氧生物反应器外部设置保温层，从而可进一步保证该反应器在低温条件下运行。
上流式悬浮污泥反应室上部的排气管连接沼气回收利用装置，该沼气回收利用装置可包括依次连接的沼气脱水罐、干法沼气脱硫罐、变压吸附脱碳罐和沼气储气柜，对沼气进行脱水、脱硫、脱碳处理后存储，进行资源化利用。
较优的，固定化低温反应器包括依次连通的至少两个好氧生物反应隔室，污水以推流态依次经过每个隔室;其中，每个隔室底部均设有微孔曝气器，且微孔曝气器上方设置弹性立体填料;低温菌剂通过生物自固定化投加固定在该弹性立体填料上。固定化低温强化反应器运行时，农村污水以推流态依次经过每个隔室，由于不同隔室之间存在污染物浓度梯度，使得不同种群的微生物在不同隔室内生长并形成优势菌群，以两个隔室为例，与进水口连通的第一隔室用以去除含碳有机物为主，使COD、BOD降低，与出水口连通的第二隔室因其进水有机物浓度较低，使硝化细菌成为优势菌种;至少多个隔室的组合可以进一步提升系统的处理能力。
其中，低温菌剂可为耐冷菌;耐冷菌优选为短杆菌属和黄杆菌属组成的复合耐冷菌。
上述交替式潜流人工湿地可包括依次连接的进水调节池、湿地基质层和集水池，湿地基质层包括上层湿地和下层湿地，两层湿地分别通过布水管道与进水调节池连通，并分别通过出水管道接入集水池。
其中，上层湿地自上而下可包括用于植物种植的土壤层、小粒径砾石层I、大粒径砾石层I三层基质层，下层湿地自上而下可包括大粒径砾石层II、混合滤料层和大粒径砾石层III三层基质层。
本发明所述的利用低温条件下农村污水生物—生态组合处理系统处理污水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)农村污水经格栅去除水中大的悬浮物和漂浮物后进入调节池均化水质水量;
(2)调节池出水进入厌氧生物反应器分解水中部分有机物，产生的沼气进入沼气回收利用装置进行资源化利用;
(3)厌氧生物反应器出水流入固定化低温强化反应器，经曝气有氧分解有机污染物后进而流入沉淀池;
(4)沉淀池中沉淀的活性污泥进入污泥处理装置，上清液一部分回流到调节池，另一部分进入交替式潜流人工湿地，对污水高效净化后达到排放标准排放。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点在于：(1)本发明的农村污水生物—生态组合处理系统能够在低温条件下对污水进行高效处理，有效提高污染物净化效能、改善污泥性能、加快系统启动、强化系统稳定性和耐负荷冲击能力，可在不扩充现有农村污水处理设施的前提下，有效地提高农村污水处理系统的范围和能力;(2)该处理系统以厌氧生物反应器、固定化低温强化反应器和交替式潜流人工湿地为主体，其中，厌氧生物反应器本身不耗能，又能大幅降低后续好氧工艺的有机负荷，固定化低温强化反应器只需采用太阳能充氧方式，可实现高效、节能和低费，使整个技术系统在农村地区具有可持续性和生命力;生态段交替式潜流人工湿地依赖基质、微生物和植物的共同作用，在持续去除有机物的同时，强化脱氮除磷，各级处理单元之间具有较强的互助和互补性，运用组合增效原理提高系统的去污能力;(3)该处理系统将生物-生态技术相结合，可达到生态效益与经济效益的平衡可持续发展，且此系统无二次污染产生，其可通过利用太阳能发电减少建设费用和运行费用，且对产生的沼气充分利用，实现了资源的可持续发展和循环利用，另外，该处理系统规模小、去污能力强、成本和运行费低、管理维护简单方便;(4)本发明的农村污水处理工艺简单易行、操作方便、运行稳定、且去污效率较高，使农村污水处理工艺的维护得到有力保障。