专利名称：一种分散式生活污水处理方法
技术领域：
本发明涉及分散式生活污水，尤其是高负荷分散式生活污水的处理，属于环境保护污水处理技术领域。
背景技术：
随着经济的发展和エ业化、城市化进程的加快，我国水污染问题日趋严重。然而，当前污水处理设施的建设主要以城市污水处理厂为主，城市郊区和农村地区分散居民点由于远离城市中心，居民的生活污水难以汇入城市污水处理厂进行处理，这些城市污水管网无法收集或集中处理不经济的生活污水称为分散式生活污水。
分散式生活污水主要是居民生活过程中粪便及其冲洗水、洗浴污水和厨房污水等，此外还包括一些农村分散养殖过程中所产生的污水。污水中主要是生活废料和人的排泄物，一般不含有毒物质，往往含有氮、磷等营养物质，还有大量的细菌、病毒和寄生虫卵。由于分散式生活污水主要有排放分散、量小且变化量大的特点，因此分散式生活污水处理方法必须具备投资省、处理效率高、运行费用少、管理简单等特点。目前，我国分散式生活污水处理方法主要有厌氧消化法、生物氧化法、土地处理法等。分别是利用无氧条件下厌氧微生物代谢，有氧条件下好氧微生物代谢以及农田、林地、苇地等土壌-植物系统的生物、化学、物理等固定与降解作用，对污水中的污染物实现净化并对污水及氮、磷等资源加以利用。我国分散式生活污水的治理工作起步晚，处理方法多是借鉴国外已有技术，并不完全适用于国内，只有高效、低投入、低运行成本的污水处理方法，才符合国情。上述这些方法都有自身的不足和值得改进之处，在实际应用中可通过科学设计、优化组合，达到技术上的互补。将ー步氧化活性污泥反应器与人工湿地处理单位结合具有占地少、投资省、效果好、运行和管理简单的特点，而且能因地制宜，利用当地废弃的土地，兼具了生态效益、经济效益和美学效益，这些都使其广泛推广应用成为可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能高效去除分散式生活污水中氮、磷及有机污染物，占地面积少，操作简单，处理成本极低的分散式生活污水处理方法。该方法将ー个或多个活性污泥反应器与人工湿地相连，无需厌氧发酵，采用一步氧化法就能实现生活污水处理。为解决上述问题，本发明的技术方案是
ー种分散式生活污水处理方法，将ー个或多个活性污泥反应器与人工湿地连接，污水进入活性污泥反应器后直接进行曝气，出水经人工湿地进ー步浄化；
所述活性污泥反应器顶部有进水管，底部有排泥管以及与曝气管道和空气压缩机相连接的曝气头，侧壁上有PH探头和温度探头，侧壁下方有出水管；该出水管设在人工湿地的上层植物的根部；所述人工湿地是由上下两层组成的潜流浸润式人工湿地，上层为土壤植被层，下层为填料层；人工湿地上层出水管比活性污泥反应器的出水管低5 cm -6 cm，人工湿地下层出水ロ设在下层底部；
具有的处理步骤为
1)污水进入活性污泥反应器后，使活性污泥反应器内溶解氧浓度为5mg/L-10 mg/L，曝气时间为2-3小时，控制pH为6.5-8. O，温度为15 V -35 °C ；
2)曝气结束后，沉淀20-40分钟；排水进入人工湿地，同时控制活性污泥反应器内水力停留时间为6-10小吋；
3)待排水完成后进行排泥，使反应器内活性污泥浓度为3500mg/L -4500 mg/L，污泥龄为8-12天；待排泥结束后反应器静置4-6小时；
4)污水进入人工湿地进ー步净化，调节人工湿地出水量，控制人工湿地内不出现表面 流。2、根据权利要求I所述分散式生活污水处理方法，其特征是，所述土壤植被层中种植香蒲、茭白、芦苇中的ー种或几种；所述填料层内置石膏和卵石。3、根据权利要求I或2所述的分散式生活污水处理方法，其特征是，所述生活污水COD 浓度彡 100 mg/L ο与现有技术相比，本发明的优势在于
本发明提供的分散式生活污水处理方法，无需大量投加化学试剂，且省去了技术上难以实现的厌氧段，处理成本较低。相比化学处理法、传统厌氧/好氧生物处理法，该处理方法エ艺简单，操作方便，运行费用低廉。该技术处理效果好，性能稳定，抗冲击负荷強，是ー种可广泛推广应用的分散式生活污水处理方法。
图I长期运行中总磷、氨氮和COD (生化需氧量)的去除 图2长期运行中氨氮去除 图3长期运行中COD的去除 图4单个周期内污水中各污染物的去除；
图5活性污泥样品聚磷染色 图6活性污泥样品能谱分析 图7分散式生活污水一体化处理装置 图8是两个活性污泥反应器的分散式生活污水一体化处理装置连接关系示意 图中
I-进水总管；2_蓄水池；3_活性污泥反应器；4-pH探头；5_温度探头；6_曝气头；7-排泥阀门；8_排泥管；9_活性污泥反应器进水阀门；10_活性污泥反应器出水阀门；11_人工湿地植物；12_人工湿地；13_人工湿地上层出水管；14_出水总管；15_流量计；16_曝气管；17-空气压缩机，18-进水管，19-出水管，20- 土壤植被层，21-填料层，22-人工湿地下
层出水管。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进ー步的解释和说明实施例I:
如图7所示，将ー个活性污泥反应器与人工湿地连接，污水进入活性污泥反应器后直接进行曝气，出水经人工湿地进ー步浄化；
所述活性污泥反应器顶部有进水管，底部有排泥管以及与曝气管道和空气压缩机相连接的曝气头，侧壁上有PH探头和温度探头，侧壁下方有出水管；该出水管设在人工湿地的上层植物的根部；所述人工湿地是由上下两层组成的潜流浸润式人工湿地，上层为土壤植被层，下层为填料层；人工湿地上层出水管比活性污泥反应器的出水管低5 cm -6 cm，人工湿地下层出水ロ设在下层底部；
人工湿地采用潜流浸润式双层结构，上层为土壌植被层，种植香蒲、茭白、芦苇等植物，下层为填料层，内置石膏、卵石等填料。人工湿地进水管(也就是活性污泥反应器的出水管)设在植物的根部，使污水经过植物根部进行处理，出水ロ设两个，以减少人工湿地的死水区，使处理效果达到最优。上层出水ロ比进水管低5 cm，下层出水ロ靠近底部位置。通过调节人工湿地出水量，使系统接纳最小设计流量时不出现表面流。 具有的处理步骤为
a.打开进水阀门9，污水从集水池进入活性污泥反应器，进水时间5分钟；
b.待进水完毕后关闭阀门9，打开空气压缩机17电源，对污水进行曝气，使反应器内溶解氧浓度约为6 mg/L,曝气时间为2. 5小吋；
c.曝气结束后，关闭空气压缩机17电源，沉淀20分钟；
d.待沉淀结束后，打开反应器阀门10排水，使反应器内水力停留时间约为8小时，出水由管道流入人工湿地，排水时间5分钟；
e.待排水完成后关闭阀门10，同时打开进水排泥阀门7，排泥，使反应器内活性污泥浓度约为4000 mg/L,污泥泥龄为10天；
f.待排泥结束后关闭排泥阀门7，反应器静置5小吋。g.污水进入人工湿地进ー步净化，调节人工湿地出水量，控制人工湿地内不出现表面流。该装置每天连续运行3个周期，每个周期运行8小时，包括进水5分钟，好氧2. 5小时，沉淀20分钟，出水5分钟，静置5小吋。实施例2:
采用实施例I所述系统，系统运行150天，进水采用长沙市某小区生活污水，污水中挥发性脂肪酸主要为こ酸、丙酸，其中こ酸68 mg/L-186 mg/L,丙酸21 mg/L-90 mg/L。污水中COD:200-400 ;pH值为7. O左右。由图1-3和表I可知，150天长期运行中，污水中氮、磷及有机污染物去除效果稳定，进水总磷浓度浮动范围较大(2 mg/L-10 mg/L),但出水总磷浓度基本处于O mg/L-0. 5mg/L之间，经过长期运行总磷、氨氮、总氮及COD去除率均稳定在90%以上，出水水质稳定到达国家ー级A标准。图4为单个周期内系统对污水中总磷、氨氮、总氮等污染物的去除。曝气结束后，活性污泥反应器出水总磷、氨氮、总氮浓度分别为O. 41,5. 11,27. 16 mg/L，经人工湿地净化稳定后，出水总磷、氨氮、总氮浓度分别为O. 24,3. 62,6. 69 mg/L,出水各项指标均稳定达标。从活性污泥样品的聚磷染色图(图5)和能谱分析图(图6)可以看出，活性污泥中富集了大量的聚磷颗粒，说明系统具有良好的除磷性能。
表I长期运行中系统对生活污水的处理效果(浓度単位mg/L)
Γ
污染物·总,.SS-总 It.COD·BOD:-
进水浓度 <+10. 40.0,65.00> SO.
出水浓度·0.24.3.6,6L 20.9:,4.5~
摊出标准(~*级 A 标Jft)0,5 5>15<50* ICh.
长期运行中，当温度为15°C_35°C时系统运行良好，此时温度变化对系统处理效果影响不大。室温在低于15°C或高于35°C之间变化吋，外界环境温度的变化对系统处理效果有显著影响，持续低温(< 5°C)会导致系统除磷效果减弱甚至消失，硝化反硝化速率极低。因此温度不能太低，否则需要进行加热处理。 表2系统在不同温度条件下对氮、磷的去除
温度 0つ)· 5. Iflu 15.+ 20* 25· 30- 55- 40* m <°>> * 55—J'. U SS,9 92.· 92,1· 9:,.- 91,- %4.1~
1$ <%) . 5S.2- S3-S. 9L4. 94.2- 94—6, 93. L. 90.2- SI.'
长期运行中，当pH值为6. 5 8. O时对系统处理效果影响不大，氮、磷的去除率分别保持在90%和92%以上。当pH低于6. O或高于8. 5时，系统脱氮除磷性能迅速下降。当pH值为6. O时，系统对氮、磷的去除率分别为76. 1%和83. 8%。随着pH值的降低，硝化反硝化将受到影响，甚至反应将停止。因此，系统最适pH值范围为6. 5 8. O。如pH值pH低于
6.O或高于8. 5吋，需要投加适量NaHCO3缓冲液。表3系统在不同pH条件下对氮、磷的去除
pH 值. 5. 5· 6, · 6,5. 'O, '5, S.O.
E <%) - 4S,5.. ,5·92,J- 92.J- Sl,"-
IS , i5S.5.+ S3 —S. 92—~.+ 9s.5. 94.·!,. 92.3· :
硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的代谢活动需要碳源为其提供能量来源，要求污水中COD不低于100 mg/L ο 一般生活污水COD为120 mg/L-300 mg/L，符合微生物对碳源的需求，若COD低于100 mg/L,需要投加外加碳源(如こ酸钠)。实施例3:
如图8所示，其它同实施例1，将两个活性污泥反应器与人工湿地连接，污水进入活性污泥反应器后直接进行曝气，出水经人工湿地进ー步浄化；两个活性污泥反应器交替运行，当一个反应器曝气运行吋，另ー个反应器静置。可以达到同实施例2同样的处理效果。
权利要求
1.ー种分散式生活污水处理方法，其特征是，将ー个或多个活性污泥反应器与人工湿地连接，污水进入活性污泥反应器后直接进行曝气，出水经人工湿地进ー步浄化； 所述活性污泥反应器顶部有进水管，底部有排泥管以及与曝气管道和空气压缩机相连接的曝气头，侧壁上有PH探头和温度探头，侧壁下方有出水管；该出水管设在人工湿地的上层植物的根部；所述人工湿地是由上下两层组成的潜流浸润式人工湿地，上层为土壤植被层，下层为填料层；人工湿地上层出水管比活性污泥反应器的出水管低5 cm -6 cm，人工湿地下层出水ロ设在下层底部； 具有的处理步骤为 1)污水进入活性污泥反应器后，使活性污泥反应器内溶解氧浓度为5mg/L -10 mg/L，曝气时间为2-3小时，控制pH为6. 5-8. 0，温度为15-35°C ； 2)曝气结束后，沉淀20-40分钟；排水进入人工湿地，同时控制活性污泥反应器内水力停留时间为6-10小吋； 3)待排水完成后进行排泥，使反应器内活性污泥浓度为3500mg/L -4500 mg/L，污泥龄为8-12天；待排泥结束后反应器静置4-6小时； 4)污水进入人工湿地进ー步净化，调节人工湿地出水量，控制人工湿地内不出现表面流。
2.根据权利要求I所述分散式生活污水处理方法，其特征是，所述土壤植被层中种植香蒲、茭白、芦苇中的ー种或几种；所述填料层内置石膏和卵石。
3.根据权利要求I或2所述的分散式生活污水处理方法，其特征是，所述生活污水COD浓度彡100 mg/L O
全文摘要
本发明公开了一种分散式生活污水处理方法，将一个或多个活性污泥反应器与人工湿地连接，污水进入活性污泥反应器后直接进行曝气，出水经人工湿地进一步净化。该方法可有效降低生活污水中的COD和BOD5，并实现同步脱氮除磷，出水水质稳定达标(一级A标准)。生物氧化在活性污泥反应器中进行，采用微孔曝气，工艺流程为进水5分钟，曝气2.5小时，沉淀20分钟，出水5分钟，静置5小时；人工湿地为潜流浸润式，内置石膏、卵石等填料，进一步降解和去除污染物。本发明的处理方法对分散式生活污水中氮、磷及有机污染物去除效果好，效率高，操作简单，成本低，适用农村或城市分散式生活污水的处理。
文档编号C02F9/14GK102838261SQ20121036525
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者陈洪波, 李小明, 杨麒, 王冬波, 罗琨, 钟宇, 曾光明 申请人:湖南大学