申请日2017.08.08
公开(公告)日2018.03.23
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型公开了一种用于污水处理的多级生态滤床装置，顺水流方向依次为：填充功能填料的一级好氧生物净化区，该好氧生物净化区内设置无动力自充氧装置;内设生态脱氮模块的二级生态脱氮净化区;内设除磷填料模块的三级深度除磷区;以及四级消毒区;所述一级好氧生物净化区叠置在二级生态脱氮净化区上方。本实用新型的装置可大幅提升污水治理效率。具有主体运行无动力，不易堵塞、季节适应性强，去除有机物、脱氮效率高，高效除磷且时效性长，并可实现出水消毒，维护方便，管理简单，建设期短等优点。
权利要求书
1.一种用于污水处理的多级生态滤床装置，其特征在于，顺水流方向依次为：
填充功能填料的一级好氧生物净化区，该好氧生物净化区内设置无动力自充氧装置;
内设生态脱氮模块的二级生态脱氮净化区;
内设除磷填料模块的三级深度除磷区;
以及四级消毒区;
所述一级好氧生物净化区叠置在二级生态脱氮净化区上方。
2.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述一级好氧生物净化区内设置大阻力布水装置。
3.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述无动力自充氧装置包括：
设于功能填料底部的横向多孔型空气扩散管;
底端与横向多孔型空气扩散管连通、顶端延伸出功能填料顶面的上向出气管;
一端与横向多孔型空气扩散管连通、另一端水平延伸出一级好氧生物净化区池体外的横向进气管;
以及顶端与一级好氧生物净化区底部连通、底端延伸至二级生态脱氮净化区内的集布水井。
4.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述功能填料为片状。
5.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述生态脱氮装置为填充了生态反硝化专用载体的模块化装置。
6.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述二级生态脱氮净化区内且位于生态脱氮模块周围填充功能性生物填料;所述三级深度除磷区内且位于除磷填料模块周围填充功能型生物填料。
7.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述二级生态脱氮净化区的出水末端、三级深度除磷区的进水端及出水末端均设置集水 布水装置，集水布水装置构成相邻反应区的链接通道。
8.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述四级消毒区配备消毒剂投加装置，所述消毒剂投加装置包括固定于四级消毒区内侧壁上部的导流筒和位于导流筒内的消毒剂缓释篮，所述导流筒与三级深度除磷区尾端的集水布水装置通过过水管相连通，过水管出水口位于消毒剂缓释篮上方。
9.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述一级好氧生物净化区和三级深度除磷区顶面均种植有生态净化景观植物。
10.根据权利要求1所述多级生态滤床装置，其特征在于，所述四级消毒区内设置消毒装置，所述消毒装置为水力消毒装置。
说明书
一种用于污水处理的多级生态滤床装置
技术领域
本实用新型涉及污水处理城镇。具体涉一种用于污水处理的多级生态滤床工艺装置。
背景技术
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，农村环境改善和污染治理日益受到关注和重视。2017年初国家环境保护部、财政部联合印发《全国农村环境综合整治“十三五”规划》。《规划》明确，到2020年，新增完成环境综合整治的建制村13万个，累计达到全国建制村总数的三分之一以上。目前全国仅有22%的建制村生活污水得到处理，伴随农业现代化进程不断加快，环境形势严峻，尚有有78%的建制村未建设污水处理设施，水污染问题依然突出。
近年来各地也在不断探讨和摸索农村生活污水处理实用技术，也走了不少弯路，一些农村生活污水处理设施因选用的技术和设备造成设施无法正常运行或出水水质较差不仅没有达到治理的目的，反而使污染治理设施成为了集中污染源。
为了促进农村生活污水处理技术发展国家要求各地要结合实际，研究制定农村生活污水处理等地方标准和技术规范，加大实用技术推广力度，加快推进农村环保科研成果转化，集成、筛选一批农村生活污水处理实用技术和装备。
而农村的环境与城镇有本质的区别，根据近三年农村生活污水处理经验看，村庄的人口密度、地形地貌、气候类型、经济条件、人文风俗等等因素影响较大，造成农村污水处理设施建设有其独特的特点：量大、分散、规模小、用地紧张，整体的建设难度较大。所以因地制宜选取农村生活污水处理技术和模式是至关重要，在农村生活污水处理技术开发方面既要考虑建设特点、成本，更要考虑建设周期、运行维护。因此，开发一种工艺简单、维护运行费用低、处理效果好的农村生活污水处理技术显的急为迫切。生态化治理技术就是在这样的环境下壮大起来。传统生态处理技术已广泛应用在农村生活污水处理和城镇尾水深度处理中。目前人工湿地为代表的生态处理技术虽经不断改良，仍存在许多不足：多厌氧运行，效果不理想;适应性低，受温度影响大;易堵塞等。如何在传统生态化处理技术基础上开发高效生态化处理技术成为市场的新的需求。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于污水处理的多级生态滤床装置，可有效解决传统生态化治理无法高效脱氮、除磷和微生物超标问题，具有较广的应用范围。
本实用新型的装置可大幅提升污水治理效率。具有主体运行无动力，不易堵塞、季节适应性强，去除有机物、脱氮效率高，高效除磷且时效性长，并可实现出水消毒，维护方便，管理简单，建设期短等优点。
一种用于污水处理的多级生态滤床装置，顺水流方向依次为：
填充功能填料的一级好氧生物净化区，该好氧生物净化区内设置无动力自充氧装置;
内设生态脱氮模块的二级生态脱氮净化区;
内设除磷填料模块的三级深度除磷区;
以及四级消毒区;
所述一级好氧生物净化区叠置在二级生态脱氮净化区上方。
本实用新型中所用填料均为常规填料，可市购获得。
优选地，所述一级好氧生物净化区内设置大阻力布水装置。进一步优选地，所述大阻力布水装置包括进水配水管组、设于进水配水管组上的配水控制阀以及一端与进水配水管连通、另一端伸入功能填料内部的大阻力布水管，大阻力布水管出口处设置分水垫板。
所述大阻力布水管布水出口的出流总截面小于总进水过流截面，阻力增加，可以确保出水在每一个出口流量均等，达到均匀布水的作用。
一级好氧生物净化区内设置大阻力布水装置，布水装置由进水配水管组、配水控制阀、大阻力布水管和分水垫板组成。大阻力布水管位于功能型片状填料内部，布水均匀且对外不产生二次污染。
进水配水管组为接外部工艺段进水，管径随进水系统确定。所述配水控制阀为口径50～100mm不锈钢球阀。所述大阻力布水管为管径50～150mm的穿孔管，开孔为两排孔交错布置，截面45度向上，孔间距200～300mm。所述分水垫板为PVC或PE柔性板，厚度3～10mm，宽度200～300mm，长度与大阻力布水管等长，铺设于所述大阻力布水管管底。所述大阻力布水管位于功能型片状填料内部，布水均匀且对外不产生二次污染。
优选地，所述无动力自充氧装置包括：
设于功能填料底部的横向多孔型空气扩散管;
底端与横向多孔型空气扩散管连通、顶端延伸出功能填料顶面的上向出气管;
一端与横向多孔型空气扩散管连通、另一端水平延伸出一级好氧生物净化区池体外的横向进气管;
以及顶端与一级好氧生物净化区底部连通、底端延伸至二级生态脱氮净化区内的集布水井。
本实用新型的自增氧装置集通风增氧、集水排水两种功能于一身，成套化，方便安装和使用。
横向多孔型氧气扩散管，其截面上部2/3～3/4空间为空气扩散流通截面，其截面下部1/3～1/4空间为集水过流截面。每个横向多孔型空气扩散管对应一个集布水井。
横向多孔型氧气扩散管与横向进气管管顶平接，横向氧气扩散管正上方均匀设置上向出气管，横向进气管与上向出气管形成空气自动流通通道。
进一步优选地，横向多孔型氧气扩散管截面直径为250mm-350mm。
横向氧气扩散管均匀开孔，开孔环形角度为22.5度，开孔横向距离为100mm～200mm，开孔孔径为10mm～15mm。
上向出气管水平分布间距为1000mm～1500mm，高度超过装置顶1000mm-1500mm，顶部安装自动通风器。
横向进气管和上向出气管直径为100mm～150mm。
优选地，所述功能填料为片状。片状填料可以实现下向流污水有效分散，并与上向流空气的形成对流，并能在每一片填料的下方形成气液交换环境，接触面和接触时间较大，有效提高空气中氧的利用率。
片状填料填充高度为800mm;片状填料平均片径40mm～60mm，平均片厚度5mm～15mm。优选页岩、片状烧结多孔载体或人工多孔塑料片状载体;所述片状填料中填充0.1～1.0%左右的高碳铁板。片状填料上部铺设粒径5mm～10mm碎石，碎石中种植生态植物。
优选地，所述生态脱氮模块内填充生态反硝化载体。载体不仅能持续提供反硝化所需的可利用碳源，而且能激发反硝化菌的增值，提高脱氮效率。
优选地，所述二级生态脱氮净化区内且位于生态脱氮模块周围填充功能性生物填料;所述三级深度除磷区内且位于除磷填料模块周围填充功能型生物填料。。功能型生物填料为微生物提供生存、增值环境，促进利用微生物降解污水中的污染物。
优选地，所述二级生态脱氮净化区的出水末端、三级深度除磷区的进水端及出水末端均设置集水布水装置，集水布水装置构成相邻反应区的链接通道。
二级生态脱氮净化区中的集水布水装置由所述集布水井和布水水管组成，布水水管与集布水井连通形成下层布水装置;所述集布水井是直径300mm～500mm圆形竖井，所述集水布水井高度与装置顶齐平;所述集布水管是直径75mm～150mm圆形穿孔管;所述穿孔管开孔率为10～20%，开孔孔径为8mm～10mm。
所述二级生态脱氮净化区中的各类规格的功能型生物填料是不同粒径的天然矿石材料、工业填料、生物填料等，优选火山岩、石灰石、高炉渣、贝壳等;所述不同粒径天然矿石材料、工业填料分四个级别，分别为5mm～8mm，8～15mm，10mm～20mm，20mm～30mm;所述生物填料之贝壳占天然矿石材料、工业填料得比例为1%-5%;所属功能型生物填料填充高度为700mm～1000mm，按照水流径向分段铺设。
优选地，所述生态脱氮装置为填充了生态反硝化专用载体的模块化装置。反硝化载体为市售有机物改性不饱和碳和腐朽木块按照一定比例的的混合物，可以定制采购和自行配置。生态反硝化专用载体是改性制备而成的强化反硝化载体，采用模块化固定放置于功能型生物填料中间，体积占比为5%-20%;所述强化反硝化载体不仅能持续提供反硝化所需的可利用碳源，而且能激发反硝化菌的增值，提高脱氮效率。
三级高效深度去磷区中设置高效去磷模块。所述去磷模块中填充高效除磷材料，能快速、大量固磷。所属高效去磷模块可整体提升、更换，安装实用方便。
三级高效深度去磷区的集布水装置与二级生态脱氮净化区中的集布水装置一致;
三级高效深度去磷区的高效去磷模块，是填充了天然矿物改性制备的具有高效锁磷、固磷材料的装置;所述高效锁磷、固磷材料是以天然矿物为基材进行改性处理后制备而成的对处理水中的残余磷等进行离子交换、吸附，形成矿化磷酸盐彻底去除水中的磷的一类高效功能材料;所述高效去磷模块采用模块化设计可整体提升、更换与再生，使用方便。
高效除磷材料为市售稀土改性沸石、高温改性高炉渣等一种或者几种按照一定比例的混合物。
优选地，所述四级消毒区配备消毒剂投加装置，所述消毒剂投加装置包括固定于四级消毒区内侧壁上部的导流筒和位于导流筒内的消毒剂缓释篮，所述导流筒与三级深度除磷区尾端的集水布水装置通过过水管相连通，过水管出水口位于消毒剂缓释篮上方。
导流筒根据装置出水液面调整缓释蓝高低的装置，确保无出水时消毒剂不会长期浸泡在书中，所述进水管连通消毒剂缓释篮与三级深度除磷区尾端的集水布水装置。
导流筒一是起到导流作用，将设施出水导入消毒剂所在区域，并使水流向下然后与后端折流形成紊流体系，提高消毒剂接触时间;二是通过消毒区进出口液位差和前后水力阻力，形成刚好淹没消毒剂缓释蓝的水位高度，一旦进水停止，出水口因为相对较低，再加上一段时间的阻力消耗，使得缓释蓝中水位与出水口持平，使消毒剂露出水面，这个液位调节是固定的缓释蓝、导流筒与动流液位和静止液位之间的一个配合，在实际中根据设备安装条件实际确定最佳安装位置来实现。
消毒剂缓释篮材质优选PP或PE，缓释篮独立可拆卸，方便消毒剂更换和添加。所述液位控制导流筒为钢制防腐材质。消毒剂投加装置可以随出水水量释放消毒剂，水量下降或者停运消毒剂自动浮出液面，确保消毒剂不会过量释放。
四级消毒区内设置消毒装置，消毒装置对水体进行搅拌，使水体与消毒剂充分接触，可采用简单的搅拌装置实现，优选地，所述四级消毒区内设置消毒装置，所述消毒装置为水力消毒装置。固定于四级消毒区的水力消毒装置为内胆式装置。可通过厂家定制，整体放置于四级消毒区内，随水流形成水力搅拌环境，充分混合释放的消毒剂，实现连续高效消毒。内胆式装置采用PVC、PP或PE材质，内衬于整体装置内部，与装置等高。所述内胆装置内部分为4～6个分隔，水流可以按照上下或左右折流，形成水力搅拌环境，充分混合释放的消毒剂，实现连续高效消毒。
优选地，所述一级好氧生物净化区和三级深度除磷区顶面均种植有生态净化景观植物。
一级好氧生物净化区和二至四级生态净化区为分体式集成，一级好氧生物净化区和二级生态脱氮净化区系统内部通过一级好氧生物净化区中的固定的无动力自增氧装置与二级生态脱氮净化区固定的布水装置相连通，二级生态净化区、三级高效深度去磷区和四级消毒为一体式集成，通过所述固定于二级生态脱氮净化区中的集水装置、固定于三级高效深度去磷区中的布水装置和连通管相连通，便于装置运输、安装和适用不同的应用环境。单级之间分别通过固定的集水布水装置相连通。装置露天表面均种植生态净化景观植物。
所述一级好氧生物净化区、二级生态脱氮净化区和三级三级高效深度去磷区露天表面均种植生态净化景观植物。
进水需要水泵将污水从前置预处理装置中抽提进入本实用新型装置。
一级好氧生物净化区内部，好氧微生物在片状填料表面形成微生物膜，微生物与污水和空气充分接触，通过吸附、氧化、硝化等作用将污水中污染物分解、达到净化污水的目的。
二级生态脱氮净化区内部形成缺氧、兼氧环境，功能型生物填料上附着生长大量反硝化菌、兼氧菌和其他微生物，好氧生物净化区流出的含有氧化、硝化产生的硝酸盐污水在缺氧区进行反硝化，强化反硝化载体在水中会持续溶出可供反硝化需要的碳源，促使反硝化顺利进行，各类功能型生物填料为微生物提供良好的生长环境，保证系统中有足够的微生物量。
高效深度去磷区的高效去磷模块中放置天然矿物改性制备的具有高效锁磷、固磷材料，对经过两级净化的污水进行深度磷的强化去除。所述磷去除是通过高效锁磷、固磷材料对磷酸盐等进行离子交换、吸附，形成矿化磷酸盐彻底去除水中的磷。
四级消毒区的消毒剂固定装置位于整体装置的最末端，经过三级净化的污水流经毒剂安放装置，污水与放置的消毒剂接触，溶出有效成分，对污水进行消毒杀菌。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型克服了传统生态处理技术占地面积大、施工复杂运行管理不便、除磷效率低、脱氨但不能脱氮，不能实现消毒等缺点。本实用新型利用装置自增氧功能可以建立好氧、兼氧氧化、同步硝化反硝化、微生物及植物同化、过滤、吸附、消毒等系统性的水质改善和净化体系，不仅可以充分发挥装置各部分水处理的效能，而且可以全面满足当前污水处理特别是农村生活污水国家和地方排放标准的控制要求。