专利名称：厌氧—生态塘—生态渠组合小型污水除磷脱氮方法
技术领域：
本发明属于环境工程学科水处理技术领域，主要涉及村庄生活污水处理，以 及不能利用城市污水管网的单位如度假村、别墅区、旅游景区、高速公路服务区 等的生活污水处理。
背景技术：
目前，用于农村地区等生活污水处理的技术主要有化粪池、土地处理和稳定 塘、活性污泥与生物膜法三大类。化粪池虽然能大幅度降低悬浮物浓度，但出水 仍难以达到污水综合排放标准。经化粪池改良而成的无动力污水处理装置则土建 费用较高，运行过程中不能适应水质、水量的波动，难以保证出水水质。土地处 理有慢滤、快滤、湿地等多种形式，但其占地面积大；稳定塘又易受气候影响， 难以普及。活性污泥法与生物膜法虽然能取得良好的处理效果，但又会产生运行 管理方面的种种问题。此外，污水中氮磷为宝贵的资源，而目前的污水处理技术 基本是将其作为污染物予以去除，未考虑对其进行有效利用。
发明内容
技术问题本发明的目的在于克服上述工艺的土建费用高、占地面积大、运 行成本高的不足之处，公开了一种厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方 法及其中的生态塘等结构，本发明方法处理效果好、投资和运行费用低、维护简 单，并通过种植经济植物利用污水中的氮磷资源。
本发明的技术方案为 一种厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方 法，污水首先经进水槽流进厌氧池，在厌氧池中的停留时间为1 2天，通过厌 氧发酵作用使厌氧后污水中的有机物浓度降低至100mg/L以下，然后通过出水 槽经三角计量堰流进生态塘，在生态塘中的停留时间为0.5 1天，有效水深为 0.8 1.2米，生态塘的水流流态为推流式，再由生态塘进入比生态塘低0.5 1 米的生态渠中，在生态渠中的停留时间为1 2天，生态渠的有效水深为0.6 1.0米。出水槽中的水自流或者经泵提升后进入生态塘。其中生态塘为矩形，内部设 置一个纵向导流墙，导流墙的长度为生态塘的长度的0.85倍，进水口和出水口 分别设在导流墙两侧，出水口远离进水口，以避免短流并形成推流流态，提高污 染物在生物生态塘内的降解效率。采用多孔生态混凝土砌块护坡，砌块表面覆土 后种植美人蕉、黑麦草，生态塘内沿水流方向设置若干个生态浮床，生态浮床总 平面面积占生态塘平面面积的20%，生态浮床为矩形，外框可以为粗毛竹制成， 中间架条为PVC管，PVC管两头堵死，PVC管上间隔悬挂弹性填料。弹性填料 可以选择聚丙烯PP 、聚酰胺PA 、聚氯乙烯PVC等材料，作为微生物富集生长 的载体。生态浮床上冬季种植水芹菜，春夏秋季种植空心菜，生态浮床固定于预 埋在导流墙上的角钢上，生态塘内配置曝气机一台，在水中溶解氧低于lmg/L 时启动，生态塘四周的边坡为45。，有效水深1米，污水停留时间0.75天。生 态渠可以利用天然或人工开挖的土渠，使用生态混凝土球对边坡与渠底进行护 砌，边坡为60° ，生态混凝土球间隙及表面覆土后种植美人蕉、黑麦草，水面 种植水生经济植物，实现氮磷资源化利用。生态渠水面宽1 2米，有效水深0.8 米，污水停留时间2天。厌氧池为两级厌氧池，第二级内填充砾石滤料，厌氧池 为全封闭式，厌氧池设于地下。
条件允许的情况下，可以在生态塘和生态渠之间设置一个水培植物净化渠， 水培植物净化渠可利用己有水渠改造。这样经生态塘处理过的水进入水培植物净 化渠，在水培植物净化渠中净化0.3 0.5天后，从水培植物净化渠出水经跌水板 后跌入生态渠中。水培植物净化渠的有效水深0.3m，在春夏秋季种植空心菜， 在冬季种植水芹菜。在净化污水的同时利用污水中的氮磷营养盐，获得经济收益。 当不具备可用于改造的水渠时，可不设水培植物净化渠，生态塘出水直接进入生态渠。
本发明厌氧一生态塘一生态渠组合小型污水除磷脱氮方法的关键之一是将 厌氧池、生态塘、水培植物净化渠、生态渠四个单元进行有机的集成组合。四个 单元的分工明确、发挥各自特点厌氧池担负预处理、有效降低有机物浓度的功 能。污水经过厌氧发酵，复杂有机物转化为挥发性有机酸，进而产生甲垸和二氧 化碳，也提高了污水的生化性，并大幅度减轻后续生态塘有机物负荷，为后续氮 磷的利用与去除创造条件。生态塘主要功能是利用微生物进一步降解有机物，以 及通过植物吸收去除部分氮磷；水培植物净化渠和生态渠内通过种植并定期收割
5经济植物实现氮磷的资源化利用与去除，通过附着于生态混凝土球与植物根系的 微生物的降解作用进一步降低有机物浓度，保证出水水质达标排放。
本发明的第二个关键之处是生态塘的构建。生态塘是对传统氧化塘进行改 进，在生态塘内放置生态浮床，浮床下挂弹性填料作为微生物富集生长的载体。 生态塘内配置曝气装置以提高生态塘内的溶解氧。生态塘内设置导流墙，坡面采 用生态混凝土砌块护坡，为微生物和植物提供生长附着的基质，通过微生物降解 与植物吸收去除污染物。
本发明另一个关键之处是生态渠。利用新型材料生态混凝土球对水渠的边坡 与渠底进行护砌，水面种植水生蔬菜或水生花卉等经济植物，定期收割，实现氮 磷资源化利用。利用生态混凝土的连续孔隙，为岸边植物提供相应的生存空间， 同时为微生物提供栖息附着场所，通过植物吸收、微生物分解和生态混凝土的吸 附去除污染物。
有益效果
1、 由于污水在整个工艺中自流，仅需要一台小功率的曝气机，动力消耗低， 造价低，大大简化了运行维护的复杂程度，降低了建设和运行成本。
2、 污水经过厌氧处理大幅度削减有机负荷，保证了后续生态塘和生态渠的 有效运行。厌氧池为地下式，上部可以绿化或者建停车场、道路等，提高空间利 用率。
3、 水培植物净化渠和生态渠去除氮磷等营养物质，在保证出水水质达到城 镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002中一级B标准的同时，还可通过种 植经济植物对氮磷进行资源化利用，获得经济效益。
4、 该污水处理工艺将厌氧池、生物生态塘、水培植物净化渠和生态渠进行 有机组合，厌氧池与生物生态塘以降解有机物为主，并使后续的水培植物净化渠 与生态渠能有效利用与去除氮、磷营养盐。
进出水水质监测结果(单位mg/L， pH无单位)
项目PHSSCODCr氨氮动植物油总磷
进水平均7.403132320.07.32.22
出水平均7.1019346.41.30.23
一级B标准6 9，《053
6其中，SS为水中悬浮固体浓度，COD为化学需氧量，表征水中有机物含量 的多少。
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
图1为厌氧一生物生态塘一生态渠组合小型污水除磷脱氮方法的工艺流程图。
图2为生态塘平面图。
图3为生态浮床平面图。
图4为水培植物净化渠平面图。
图5为生态渠平面图。
图6为生态渠A-A剖面图
其中有:进水槽l;厌氧池2;出水槽3;生态塘4;水培植物净化渠5;生态渠 6;三角计量堰7;预埋角钢8;曝气机10;生态混凝土砌块ll;导流墙12;三 角计量堰13;预埋角钢14;两层跌水板15;生态渠出水口 16;生态混凝土球 17;弹性填料18; PVC管19;毛竹20。
具体实施例方式
下面结合图1 6对本发明的方案进行说明
本发明中所使用的生态混凝土砌块为采用生态混凝土预制的非球形块状边 坡护砌材料，生态混凝土球为采用生态混凝土预制的球形边坡护砌材料。
本发明中的生态混凝土的制造主要是依据专利号为200310112757.1的专利。 其中，生态混凝土的原材料是水泥、碎石、矿物外加剂、高性能减水剂，其配合 比组成为水泥150~360kg/m3、 10~20mm单粒径碎石1400~1800kg/m3、矿物外加 剂10~180kg/m3，水胶比0.2-0.3，高性能减水剂为胶结材用量的0.5~5.0%，采 用搅拌机进行搅拌，压制或振动或捣实成型。球形或非球形砌块是由高空隙率 (20~30%)的多孔混凝土制成，且强度高，抗侵蚀能力强，由于混凝土砌块内 部存在连续空隙，从而具有良好的透水性和透气性，能使一定根系的植物在其中 生长。如图1所示， 一种厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，首先来 自污水管网的污水自流进入进水槽1后进入厌氧池2，厌氧池2可以为圆形，也 可以为方形，分两级，第二级内填充砾石滤料，厌氧池采用全封闭地下设置。在 其上可以栽种草坪或者建设停车场，提高空间利用率。污水在厌氧池2中停留l 2天，通过厌氧发酵分解，有机物浓度降低至100mg/L以下，大幅度减轻后续生 态塘有机物负荷，为后续氮磷的利用与去除创造条件，并提高污水的可生化性。 污水通过厌氧池2右侧的出水槽3和三角计量堰7自流进入生态塘4，在生态塘 中的停留时间为0.5 1天，有效水深为0.8 1.2米，生态塘的水流流态为推流 式。如图2所示，生态塘4为矩形，内部设置一个纵向导流墙12，导流墙长度 约为塘长度的0.85倍，进水口和出水口分别设在导流墙两侧出水口远离进水口 ， 以避免短流并形成推流流态，提高污染物在生物生态塘内的降解效率。生态塘4 的边坡与底部铺设厚度为1.5mm的聚乙烯膜或用粘土夯实，以防止渗水。生态 塘4采用多孔生态混凝土砌块11护坡，护坡上种植美人蕉、黑麦草。生态塘4 内沿水流方向设置若干个生态浮床，如图3所示，生态浮床为矩形，每个生态浮 床长1.5m，宽lm，高lm，生态浮床总平面面积占生物生态塘平面面积的20%， 外框为粗毛竹20制成，中间架条为DN32的PVC管19，间隔150mm， PVC管 两头堵死，PVC管上悬挂直径为150mm的弹性填料18，填料间距180mm，弹 性填料可以采用聚丙烯PP 、聚酰胺PA 、聚氯乙烯PVC等材料，作为微生物 富集生长的载体，生态浮床上冬季种植水芹菜，春夏秋季种植空心菜。生态塘内 配置转刷曝气机10—台，在水中溶解氧低于lmg/L时启动，目的是使污水混合 和提高塘内的溶解氧。生态浮床和曝气机10由钢丝固定于预埋在导流墙中的角 钢8上。生态塘4有效水深lm，污水经三角计量堰7进入生物生态塘4装有曝 气机10的一侧，从位于导流墙另一侧的出水口流出，流态接近推流式，污水停 留时间0.75天左右。生态塘四周的边坡为45。，有效水深1米，污水停留时间 0.75天。污水中有机物被微生物进一步降解，并通过植物的吸收去除部分氮磷。 条件允许的情况下，如图4所示，可以在生态塘4和生态渠6之间设置一个水培 植物净化渠5，水培植物净化渠5可利用已有水渠改造。这样从生态塘4流出的 污水进入水培植物净化渠5，水培植物净化渠5利用已有水渠改造，在水培植物 净化渠中净化0.3 0.5天后，从水培植物净化渠5出水经跌水板后跌入生态渠中。 水培植物净化渠5有效水深0.3m，采用水培法，春夏秋季种植空心菜，冬季种植水存菜，通过植物吸收、微生物分解和植物根系的过滤作用去除有机物和氮磷 营养物质。当不具备可用于改造的水渠时，可不设水培植物净化渠5，生态塘4 出水直接进入生态渠6，并延长污水在生态渠6内的水力停留时间，停留时间可 以从原来的2天延长到2.5天。水培植物净化渠5出水通过三角计量堰13流到 跌水板15上，之后污水跌入生态渠6中，污水在跌落过程中充氧，双层跌水板 15通过预埋角钢14进行固定，水培植物净化渠5与生态渠6的落差为0.8米。 如图5和6所示，生态渠6的边坡与渠底采用生态混凝土球17进行护砌，边坡 设为60° 。生态混凝土球间隙及表面覆土后种植美人蕉、黑麦草，水面种植水 生蔬菜或水生花卉等经济植物，实现氮磷资源化利用。生态渠水面宽1 2米，有 效水深0.8米，污水停留时间2天，通过微生物分解、植物吸收和生态混凝土的 吸附去除有机物和氮磷等营养物。生态渠6出水通过出水口 16排至水体或用于 灌溉。
权利要求
1.一种厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，其特征在于，污水首先经进水槽(1)流进厌氧池(2)，在厌氧池(2)中的停留时间为1～2天，使厌氧后污水中的有机物浓度降低至100mg/L以下，然后通过出水槽(3)流进生态塘(4)，在生态塘(4)中的停留时间为0.5～1天，有效水深为0.8～1.2米，生态塘(4)的水流流态为推流式，再由生态塘(4)进入比生态塘(4)低0.5～1米的生态渠(6)中，在生态渠(6)中的停留时间为1～2天，生态渠(6)的有效水深为0.6～1.0米。
2. 如权利要求1所述的厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，其 特征在于，经生态塘(4)处理过的水进入水培植物净化渠(5)，在水培植物净 化渠(5)中净化0.3 0.5天后，从水培植物净化渠(5)出水经跌水板(15)后跌入 生态渠(6)中。
3. 如权利要求2所述的厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，其 特征在于，水培植物净化渠(5)的有效水深0.3m，在春夏秋季种植空心菜，在 冬季种植水芹菜。
4. 如权利要求1所述的厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，其 特征在于，出水槽(3)中的水自流或者经泵提升后进入生态塘(4)。
5. 如权利要求1所述的厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，其 特征在于，生态塘(4)为矩形，内部设置一个纵向导流墙(12)，导流墙(12) 的长度为生态塘(4)的长度的0.85倍，进水口和出水口分别设在导流墙(12) 两侧，出水口远离进水口，以形成推流流态，采用多孔生态混凝土砌块(ll)护坡， 砌块表面覆土后种植美人蕉、黑麦草，生态塘(4)内沿水流方向设置若干个生态 浮床，生态浮床总平面面积占生态塘(4)平面面积的20%，生态浮床为矩形， 生态浮床下悬挂弹性填料(18)，生态浮床上冬季种植水芹菜，春夏秋季种植空心 菜，生态浮床固定于预埋在导流墙(12)上的角钢上，生态塘(4)内配置曝气 机(10) —台，在水中溶解氧低于lmg/L时启动，生态塘(4)四周的边坡为45
6. 如权利要求1所述的厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，其 特征在于，生态渠(6)利用天然或人工开挖的土渠，使用生态混凝土球(17) 对边坡与渠底进行护砌，边坡为60° ，生态混凝土球间隙及表面覆土后种植美人蕉、黑麦草，水面种植水生经济植物，生态渠(6)水面宽1 2米。
7.如权利要求1所述的厌氧-生态塘-生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，其 特征在于，厌氧池(2)为两级厌氧池，第二级内填充砾石滤料，厌氧池(2)为 全封闭式，厌氧池(2)设于地下。
全文摘要
本发明公开了一种厌氧—生态塘—生态渠组合小型污水除磷脱氮方法，将厌氧发酵、生物生态塘、水培植物净化渠和生态渠进行组合，污水首先经进水槽流进厌氧池，在厌氧池中的停留时间为1～2天，通过厌氧发酵作用使厌氧后污水中的有机物浓度降低至100mg/L以下，然后通过出水槽经三角计量堰流进生态塘，在生态塘中的停留时间为0.5～1天，有效水深为0.8～1.2米，生态塘的水流流态为推流式，再由生态塘进入比生态塘低0.5～1米的生态渠中，在生态渠中的停留时间为1～2天，生态渠的有效水深为0.6～1.0米。出水槽中的水自流或者经泵提升后进入生态塘。本发明方法处理效果好、投资和运行费用低、维护简单，并通过种植经济植物有效利用污水中的氮磷资源。
文档编号C02F9/14GK101492226SQ20091002567
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者吕锡武, 磊 吴, 朱光灿, 李先宁, 君 袁, 昊 袁 申请人:东南大学