申请日2021.08.10
公开日期2021.11.26
IPC分类C02F9/14
摘要
一种耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置及方法，通过在箱体内设置多个水平隔板从下向上依次分隔成沉淀层、滤料层、生物隔膜层、生态层和水植层，沉淀层、滤料层和生物隔膜层构成生物处理单元，生态层和水植层构成生态处理单元，通过竖直隔板位于生物处理单元和生态处理单元两侧将箱体分隔成预处理单元和出水单元，污水依次沿预处理单元进入生物处理单元、生态处理单元和出水单元，无需消耗大量电能和药剂，运行成本低，占地面积小，避免滋生蚊蝇，有利于推广，操作简单方便。
权利要求
1.一种耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：它包括预处理单元、生物处理单元、生态处理单元和出水单元；所述预处理单元和出水单元分别位于箱体（5）内两端，生物处理单元和生态处理单元位于预处理单元和出水单元之间，生态处理单元位于生物处理单元上部相互连通，预处理单元与生物处理单元连通，出水单元与生态处理单元连通。
2.根据权利要求1所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述箱体（5）为上侧开口的中空箱体，前后两侧的透明钢化玻璃（51）与生态处理单元对应。
3.根据权利要求2所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述箱体（5）内由多个水平隔板（52）从下向上依次分隔成沉淀层（21）、滤料层（22）、生物隔膜层（23）、生态层（31）和水植层（32）；沉淀层（21）、滤料层（22）和生物隔膜层（23）构成生物处理单元；生态层（31）和水植层（32）构成生态处理单元。
4.根据权利要求3所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述水平隔板（52）一端设置滤孔（53），每两个相邻的水平隔板（52）上的滤孔（53）分别位于两端。
5.根据权利要求1所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述预处理单元包括隔油井（11）内相互连通的沉渣腔（12）和滤油腔（13），位于沉渣腔（12）内设置有沉渣篮（14），滤油腔（13）与生物处理单元的沉淀层（21）连通。
6.根据权利要求3所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述沉淀层（21）底部坡面为倾斜结构，坡面较低的一端位于预处理单元下部设置排泥管（24）延伸出箱体（5）外，坡面较高一端上部的水平隔板（52）上设置滤孔（53）。
7.根据权利要求3所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述滤料层（22）的底部铺设硅藻土，硅藻土上部铺设鹅卵石，硅藻土内投入微生物；所述生物隔膜层（23）内底部的水平隔板（52）上设置挂钩，用于浮挂人工水草。
8.根据权利要求3所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述生态层（31）底部铺设沙土，沙土上铺设粗砂粒，为沉水植物和底栖动物提供生存环境；所述水植层（32）内设置浮框，浮框内设置种植板，种植板用于种植挺水植物。
9.根据权利要求3所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，其特征是：所述出水单元内设置消毒装置（41），位于消毒装置（41）上部设置出水口（42）与水植层（32）连通，位于消毒装置（41）下部设置尾水管（43）引出箱体（5）外。
10.根据权利要求1~9任一项所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置的处理方法，其特征是，它包括如下步骤：
S1,安装，直接将污水管网与预处理单元的沉渣腔（12）上端进水口连通；此步骤中，排泥管（24）处于关闭状态；
S2,预处理，污水进入隔油井（11），对污水中的沉渣和浮油进行处理；
S2-1,收集沉渣，污水进入沉渣篮（14）后，污水中的垃圾被沉渣篮（14）的过滤孔阻挡，收集在沉渣篮（14）内，污水进入沉渣篮（14）下部的隔油井（11）内；
S2-2,滤油，隔油井（11）内污水上层的油污，浮于沉渣腔（12）和滤油腔（13）之间连通口上部的沉渣腔（12）内，污水从连通口进入滤油腔（13）内，将油污隔离在沉渣腔（12）内；
S3, 生物处理，当污水水位越过滤油腔（13）内的隔油板上端高度后，进入到沉淀层（21）内，随着水位不断上升污水进入到滤料层（22）和生物隔膜层（23）内；
S3-1，污水进入沉淀层（21）后流速放缓，污水中裹挟的污泥部分沉积于沉淀层（21）底部；
S3-2，污水中部分污泥从滤料层（22）下部的滤孔（53）进入到滤料层（22）内后，进入硅藻土的孔隙中，和硅藻土一起为微生物提供生存环境，微生物附着于鹅卵石表层，形成生物膜，起到净化水质和过滤作用；
S3-3，进入生物隔膜层（23）内的污水，使人工水草悬浮于污水中，形成较大比表面积的生物膜，进一步利用生物处理法吸收污水中的COD和氮磷；
S4，生态处理，生物处理后的污水进入生态处理单元，充满生态层（31）和水植层（32），生态层（31）和水植层（32）进一步净化水体；
S4-1，污水进入生态层（31）后，为沉水植物的生长提供基质，并底栖动物提供生存环境，土壤基质表层覆盖的沙土防止水流导致土壤悬浮或漂浮；沉水植物的生长过程中吸收水体中的氮磷，底栖动物摄食悬浮物或沙土层中的沉积物，对水体起到净化作用；
S4-2，污水进入水植层（32）后使浮框浮于水面，为种植板上的挺水植物提供浮力；挺水植物的根系透过生态浮框向下生长，与生态浮框下部的水体实现连通，净化下部水体；
S5，消毒处理，净化后的污水进入水植层（32）的种植板上部后形成清水，当清水溢过出水口（42）后，进入到出水单元内，消毒装置（41）对清水进行通过式消毒，消毒后的清水漫过尾水管（43）后排出。
说明书
耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置及方法
技术领域
本发明专利属于污水净化技术领域，涉及一种耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置及方法。
背景技术
污水分散式处理设置及处置方式主要为生物处理、人工湿地处理两种，此两种方法为农村污水处理的常见方法，其处理方式各有优缺点。现有的生物处理法需要消耗大量的电能、药剂费用，另由于污水水质、水量冲击负荷大等，单纯的生物处理方式在COD浓度较低时须投加碳源保证总氮、总磷出水达标而造成运行成本过高等弊端。人工湿地处理技术等生态处理方式，由于其具有操作简单、无需用电、曝气、成本低、不产生二次污染及景观效果好等优点，分散式污水处理中人工湿地常被用作尾水提标改造使用，但由于单位面积处理负荷较小，需消耗大量电能、药剂费用、运行成本高或占地面积较大、滋生蚊蝇等，这导致在农村分散式污水处理中存在应用局限。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是提供一种耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置及方法，结构简单，采用在箱体内设置多个水平隔板从下向上依次分隔成沉淀层、滤料层、生物隔膜层、生态层和水植层，沉淀层、滤料层和生物隔膜层构成生物处理单元，生态层和水植层构成生态处理单元，竖直隔板位于生物处理单元和生态处理单元两侧将箱体分隔成预处理单元和出水单元，污水依次沿预处理单元进入生物处理单元、生态处理单元和出水单元，无需消耗大量电能和药剂，运行成本低，占地面积小，避免滋生蚊蝇，有利于推广，操作简单方便。
为解决上述技术问题，本发明专利所采用的技术方案是：一种耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置，它包括预处理单元、生物处理单元、生态处理单元和出水单元；所述预处理单元和出水单元分别位于箱体内两端，生物处理单元和生态处理单元位于预处理单元和出水单元之间，生态处理单元位于生物处理单元上部相互连通，预处理单元与生物处理单元连通，出水单元与生态处理单元连通。
所述箱体为上侧开口的中空箱体，前后两侧的透明钢化玻璃与生态处理单元对应。
所述箱体内由多个水平隔板从下向上依次分隔成沉淀层、滤料层、生物隔膜层、生态层和水植层；沉淀层、滤料层和生物隔膜层构成生物处理单元；生态层和水植层构成生态处理单元。
所述水平隔板一端设置滤孔，每两个相邻的水平隔板上的滤孔分别位于两端。
所述预处理单元包括隔油井内相互连通的沉渣腔和滤油腔，位于沉渣腔内设置有沉渣篮，滤油腔与生物处理单元的沉淀层连通。
所述沉淀层底部坡面为倾斜结构，坡面较低的一端位于预处理单元下部设置排泥管延伸出箱体外，坡面较高一端上部的水平隔板上设置滤孔。
所述滤料层的底部铺设硅藻土，硅藻土上部铺设鹅卵石，硅藻土内投入微生物；所述生物隔膜层内底部的水平隔板上设置挂钩，用于浮挂人工水草。
所述生态层底部铺设沙土，沙土上铺设粗砂粒，为沉水植物和底栖动物提供生存环境；所述水植层内设置浮框，浮框内设置种植板，种植板用于种植挺水植物。
所述出水单元内设置消毒装置，位于消毒装置上部设置出水口与水植层连通，位于消毒装置下部设置尾水管引出箱体外。
如上所述的耦合生物处理和生态处理的污水净化一体化装置的处理方法，它包括如下步骤：
S1,安装，直接将污水管网与预处理单元的沉渣腔上端进水口连通；此步骤中，排泥管处于关闭状态；
S2,预处理，污水进入隔油井，对污水中的沉渣和浮油进行处理；
S2-1,收集沉渣，污水进入沉渣篮后，污水中的垃圾被沉渣篮的过滤孔阻挡，收集在沉渣篮内，污水进入沉渣篮下部的隔油井内；
S2-2,滤油，隔油井内污水上层的油污，浮于沉渣腔和滤油腔之间连通口上部的沉渣腔内，污水从连通口进入滤油腔内，将油污隔离在沉渣腔内；
S3, 生物处理，当污水水位越过滤油腔内的隔油板上端高度后，进入到沉淀层内，随着水位不断上升污水进入到滤料层和生物隔膜层内；
S3-1，污水进入沉淀层后流速放缓，污水中裹挟的污泥部分沉积于沉淀层底部；
S3-2，污水中部分污泥从滤料层下部的滤孔进入到滤料层内后，进入硅藻土的孔隙中，和硅藻土一起为微生物提供生存环境，微生物附着于鹅卵石表层，形成生物膜，起到净化水质和过滤作用；
S3-3，进入生物隔膜层内的污水，使人工水草悬浮于污水中，形成较大比表面积的生物膜，进一步利用生物处理法吸收污水中的COD和氮磷；
S4，生态处理，生物处理后的污水进入生态处理单元，充满生态层和水植层，生态层和水植层进一步净化水体；
S4-1，污水进入生态层后，为沉水植物的生长提供基质，并底栖动物提供生存环境，土壤基质表层覆盖的沙土防止水流导致土壤悬浮或漂浮；沉水植物的生长过程中吸收水体中的氮磷，底栖动物摄食悬浮物或沙土层中的沉积物，对水体起到净化作用；
S4-2，污水进入水植层后使浮框浮于水面，为种植板上的挺水植物提供浮力；挺水植物的根系透过生态浮框向下生长，与生态浮框下部的水体实现连通，净化下部水体；
S5，消毒处理，净化后的污水进入水植层的种植板上部后形成清水，当清水溢过出水口后，进入到出水单元内，消毒装置对清水进行通过式消毒，消毒后的清水漫过尾水管后排出。
本发明专利的有益效果主要体现于：
在箱体内设置预处理单元、生物处理单元、生态处理单元和出水单元，形成模块化，集成度高，占地面积小，有利于推广。
污水依次进入预处理单元、生物处理单元、生态处理单元从出水单元排出，整个处理过程中采用的是自流式，无需额外能源和设备驱动。
利用预处理单元内的滤油腔和沉渣篮处理沉渣和油污，结构简单，无需药剂，运行成本低。
每两个相邻的水平隔板上的滤孔分别位于两端，增加了污水流通的路径，整体结构紧凑，有利于污水净化。
耦合了生物处理单元和生态处理单元，解决了现有技术耗氧量大、耗能成本高、容易滋生蚊蝇的难题。
位于生态处理单元对应的箱体两侧为透明钢化玻璃，有利于光线通过，为沉水植物的生长提供光照，同时增加了观赏性。