申请日2020.12.01
公开日期2021.11.19
IPC分类C02F3/34;C02F3/32;C02F101/16;C02F9/14;C02F101/30
摘要
本实用新型涉及污水处理技术领域，更具体地，涉及一种低能耗无污泥污水处理装置。处理装置包括至少一套处理单元，所述处理单元包括壳体以及由上至下依次设置在壳体中的植被层、填料层、过滤层和出水层，所述植被层表面布置有进水层。同时还包括通风系统，所述通风系统由上至下贯穿植被层、填料层、过滤层，按需向填料层、过滤层供氧；其中，所述填料层为多层结构，各层顺序叠放，每层填料层由生物填料填充形成。本实用新型操作流程简单可控，更具针对性，污水处理效果明显且不产生剩余污泥，避免了污水处理产生污泥的二次污染问题。
权利要求
1.一种低能耗无污泥污水处理装置，至少包括一套处理单元，所述处理单元包括壳体以及由上至下依次设置在壳体中的植被层、填料层、过滤层和出水层，所述植被层表面布置有进水层，其特征在于：还包括通风系统，所述通风系统包括通风管，所述通风管包括主管和若干层水平支管，所述主管竖直设置并与各层水平支管相连通；所述水平支管分布于填料层、过滤层中，且水平支管侧壁设有若干通孔。
2.根据权利要求1所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：所述填料层中设有若干层水平支管，相邻层水平支管之间的间隔距离为200-1000mm；所述填料层与植被层的交界位置设有水平支管。
3.根据权利要求2所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：所述过滤层仅设有一层水平支管，水平支管设置于过滤层中部。
4.根据权利要求3所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：各层所述水平支管均呈田字形结构。
5.根据权利要求4所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：所述通风系统还包括供气设备，所述供气设备连通通风管，按需向通风管注入空气。
6.根据权利要求5所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：所述植被层高度为350-2000mm；所述填料层高度为1000-10000mm；所述过滤层的高度为200-2000mm。
7.根据权利要求6所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：所述填料层为多层结构，各层顺序叠放，每层均由生物填料填充形成。
8.根据权利要求7所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：所述生物填料由生物挂膜填料和颗粒物混合形成，所述颗粒物为塑料颗粒或陶粒；所述颗粒物为球形结构，颗粒物嵌有贮水材料。
9.根据权利要求8所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：所述植被层自上而下为植物、初层滤材以及碎石或陶粒，所述初层滤材为砂或粉煤灰；所述过滤层自上而下为底层滤材以及碎石或陶粒，所述底层滤材为砂与活性炭粉末的混合物。
10.根据权利要求1-9任一项所述低能耗无污泥污水处理装置，其特征在于：至少包括两套处理单元，分别为第一处理单元和第二处理单元，两套处理单元相邻设置；所述第一处理单元的进水一端采用水泵连通污水池，第一处理单元的进水一端位于底层，所述第一处理单元的出水一端位于顶层，污水从底层进入，沿过滤层、填料层、植被层逐层上涨；第一处理单元的出水一端连通第二处理单元的进水层，向第二处理单元注水。
说明书
一种低能耗无污泥污水处理装置
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，更具体地，涉及一种低能耗无污泥污水处理装置。
背景技术
在污水处理领域，目前成熟可靠的工艺，基本为物化预处理+生化+深度处理工艺，其中生化工艺是去除有机污染及氮磷的主要技术手段。生化处理工艺多种多样，但不管采用何种生化工艺，都会产生大量的剩余污泥，容易造成二次污染。传统生物处理技术都在水中通过微生物完成对污染物的去除，这样有两大不足：一是供氧能耗大，目前生物处理池一般5米水深，导致供氧设备必须要有克服该压力的能量，而且在水中微生物对氧的利有率不高，导致能耗浪费；二是没有形成一个独立的同时具有厌氧/缺氧/好氧的环境，必然会有剩余污泥的产生。
公开号为CN107324496A的中国专利在2017年11月07日公开了一种一体化人工湿地装置，该专利包括覆盖层、填料层、过滤层和排水层，通过设置有曝气管，采用间接曝气的运行方式，增加污染物的去除效率。但是，该方案中曝气管的设置方式针对性，没有对每层结构针对性曝气，曝气效率以及效果不理想。而且，装置中每层结构的组成部分以及结构分布还有需要改善的空间。
实用新型内容
本实用新型为了更加高效合理地进行污水处理，提供了一种低能耗无污泥污水处理装置，操作流程简单可控，处理过程中耗能较低，污水处理效果明显，且不产生剩余污泥。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种低能耗无污泥污水处理装置，至少包括一套处理单元，所述处理单元包括壳体以及由上至下依次设置在壳体中的植被层、填料层、过滤层和出水层，所述植被层表面布置有进水层。该装置同时还包括通风系统，所述通风系统包括通风管，所述通风管包括主管和若干层水平支管，所述主管竖直设置并与各层水平支管相连通；所述水平支管分布于填料层、过滤层中，且水平支管侧壁设有若干通孔。
污水从进水层均匀进入植被层，在植被层通过植物的作用下氮磷等物质初步得到净化，然后再进入填料层，在填料层经过生物填料吸附，有机污染物及氮磷等物质进一步去除，最后通过过滤层，并从出水层出水。
通风系统利用通风管向填料层、过滤层中输送空气，空气通过水平支管渗入填料层、过滤层中。采用通风系统根据需要向填料层、过滤层供氧，从而使整个系统形成厌氧、缺氧和好氧等不同的生态环境，保持系统内不同种类微生物的生长繁殖，将有机污染物及氮磷等去除。而且，根据微生物的生长规律，提供特定的生态环境使其自然消亡分解而不产生剩余污泥。
进水周期根据处理方式不同，会有所调整，同时通风系统可按需运行也可连续运行，主要根据不同进水水量水质而定。
作为其中一种优选的方案，所述填料层中设有若干层水平支管，相邻层水平支管之间的间隔距离为200-1000mm；各层水平支管均呈田字形结构；所述填料层与植被层的交界位置设有水平支管。为了使填料层、过滤层中的空气分布更加均匀，水平支管由上而下向填料层、过滤层渗入空气，更具针对性且改善了通风效果。每层水平支管整体呈田字形，尽可能覆盖整个填料层或过滤层。
作为其中一种优选的方案，所述过滤层仅设有一层水平支管，水平支管设置于过滤层中部。
作为其中一种优选的方案，所述通风系统还包括供气设备，所述供气设备连通通风管，按需向通风管注入空气。改变供气设备的工作模式，使填料层、过滤层形成不同的生态环境，从而使整个系统形成厌氧、缺氧和好氧等不同的生态环境。供气设备根据水质情况可不启用。
作为其中一种优选的方案，所述植被层高度为350-2000mm；所述填料层高度为1000-10000mm；所述过滤层的高度为200-2000mm；所述出水层高度为 180-220mm。一般地，填料层的总高度为3000-4000mm，其中可分为若干层结构。各层的高度设置严格按照一定的比例设计，这对本装置的处理方式以及进水周期具有重要影响。
作为其中一种优选的方案，所述填料层为多层结构，各层顺序叠放，每层均由生物填料填充形成。设置多层的填料层，将污水中的有机有害物质多次进行净化，提高净化效果，不产生剩余污泥，不会造成二次污染。
作为其中一种优选的方案，所述生物填料由生物挂膜填料和颗粒物混合形成，所述颗粒物为塑料颗粒或陶粒；所述颗粒物为球形结构，颗粒物嵌有贮水材料。生物填料主要用作微生物载体，通过吸附在生物填料上的微生物的作用，将有机污染物及氮磷等去除。其中，贮水材料如海绵等，为微生物储备水分。
作为其中一种优选的方案，所述进水层可为溢流堰或进水管；所述植被层自上而下为植物、初层滤材以及碎石或陶粒，所述初层滤材为砂或粉煤灰；所述过滤层自上而下为底层滤材以及碎石或陶粒，所述底层滤材为砂与活性炭粉末的混合物；所述出水层铺有碎石或陶粒，且埋入有出水管。其中，溢流堰可通过溢流管导入水流，进水管则可连通其他生活用水的水流。植被层为最表层的结构，进水层从植被层进入，向下逐层渗透，逐层净化。一般地，采用的植被通常为芦苇、香蒲、灯心草、菖蒲和象草等植物。过滤层对经过填充层的净化之后的水流作进一步的吸附过滤，过滤层最底层还设有滤布。出水层中可通过泵导出或自动流出。
进一步地，方案中还至少包括两套处理单元，至少包括两套处理单元，分别为第一处理单元和第二处理单元，两套处理单元相邻设置；所述第一处理单元的进水一端采用水泵连通污水池，第一处理单元的进水一端位于底层，所述第一处理单元的出水一端位于顶层，污水从底层进入，沿过滤层、填料层、植被层逐层上涨；第一处理单元的出水一端连通第二处理单元的进水层，向第二处理单元注水。
增加第二套处理单元主要为了提高净水效果，相当于使污水依次通过两次净化，其中，在净水时，通过水泵从污水池抽水进入第一处理单元，水流由下至上逐层上涨，先实现第一处理单元中的过滤。然后从第一处理单元顶部流入至第二处理单元，再实现第二处理单元由上至下的过滤。为了适应处理单元的净水环境，第一处理单元的植被层通常采用水生植物。
一种低能耗无污泥污水处理装置的处理方法，基于上述的低能耗无污泥污水处理装置，包括以下处理方式：
当装置内进水COD浓度为500mg/L以下时，进水层间歇进水，通风系统根据水流向下产生的负压将空气引入自然供气，进水周期为：进水0.5h～2.5h，关闭2.5h～3.5h；
当装置内进水COD浓度为500mg/L以上时，进水层持续进水，通风系统启动供气设备注入空气，进水周期为：持续进水。
根据不同的使用需要，采用不同的处理方式和进水周期，有效降低能耗。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种低能耗无污泥污水处理装置，1)操作简单便捷，根据水质情况，更具针对性地营造不同生态环境，提高净化效果；2)无剩余污泥；3)通风系统更加合理有效，耗能更低；4)多层填料层对水流逐次进行净化，有效将有机污染物及氮磷等物质去除。