一种用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床。

背景技术：

随着农村生活水平的不断提高和畜禽养殖业的迅速发展，农村的用水量和污水产生量均呈上升趋势。由于目前多数农村生活污水来源分散，配套处理设备落后，大部分未经任何处理便直接排入河流、湖泊，导致河流发黑发臭、湖库出现富营养化，少部分通过化粪池简单处理后渗入地下，严重威胁到农村地区的饮用水水质安全，进而危害生态环境和人体健康。

因此，发明人发明了一种用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床，其旨在解决污水排放、导致湖库出现富营养化等问题。

本实用新型提供一种技术方案：

一种用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床包括从上至下依次布置的富氧层、缺氧层以及厌氧层；富氧层设置有好氧微生物；缺氧层设置有缺氧微生物，厌氧层设置有厌氧微生物。

在本实用新型的其他实施例中，上述富氧层填充有第一载体，好氧微生物挂膜于第一载体；缺氧层填充有第二载体，缺氧微生物挂膜于第二载体；厌氧层填充有第三载体，厌氧微生物挂膜于第三载体。

在本实用新型的其他实施例中，上述第一载体的粒径大于第二载体的粒径，第二载体的粒径大于第三载体的粒径。

在本实用新型的其他实施例中，上述用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床还包括布水层，污水能通过布水层进入富氧层。

在本实用新型的其他实施例中，上述布水层的底部设置有碎石层，污水能通过碎石层进入富氧层。

在本实用新型的其他实施例中，上述布水层还包括布水器，污水能被布水器分散后通过碎石层进入富氧层。

在本实用新型的其他实施例中，上述用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床还包括植被层，植被层设置于布水层与富氧层之间。

在本实用新型的其他实施例中，上述富氧层与缺氧层之间设置有分隔层，分隔层包括无纺土工布、不锈钢网、活性炭纤维布的一种或多种。

在本实用新型的其他实施例中，上述用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床的出水口设置于厌氧层的底部。

在本实用新型的其他实施例中，上述出水口设置有滤层，滤层包括依次设置的无纺土工布、不锈钢网和活性炭纤维布。

本实用新型实施例提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床的有益效果是：

依次布置的富氧层、缺氧层以及厌氧层，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床的占地面积少，可实现分散式生活污水的一体化处理，成本低，运行简单，管理简便；对污水水质、水量波动的适应性强，抗负荷冲击能力强，稳定性好；在去除污水中有机物的同时，可实现高效脱氮除磷，同时对污水中的重金属也有着良好的去除效果。

此外，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床设置有布水层和植被层，提高污水中的溶解氧含量，同时通过淹水-落干交替运行的方式强化富氧床的复氧效果，无需额外曝气，节约了能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的富氧层的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的缺氧层与厌氧层的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床的结构示意图。

图标：100-用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床；110-富氧层；111-第一载体；112-分隔层；120-缺氧层；121-第二载体；130-厌氧层；131-第三载体；132-出水口；133-承托层；140-布水层；141-布水器；150-植被层；200-用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100的结构示意图。请参阅图1，本实施例提供了一种用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100包括从上至下依次布置的富氧层110、缺氧层120以及厌氧层130；富氧层110设置有好氧微生物；缺氧层120设置有缺氧微生物，厌氧层130设置有厌氧微生物。

图2为本实用新型实施例一提供的富氧层110的结构示意图，请参阅图2，富氧层110填充有第一载体111，上述好氧微生物挂膜于第一载体111。

具体地，第一载体111由粒径分别为0.5～1mm、2～5mm的山砂、珊瑚砂组成，且山砂与珊瑚砂的体积比为2:1。在本实施例中，第一载体111的挂膜方式如下：将第一载体111用自来水清洗干净并晒干后，在每1L第一载体111加入10L取自污水厂好氧反应池的活性污泥(混合液悬浮固体浓度为3500mg/L、污泥沉降比为25％)，以40r/min的速率在室温下搅拌10min，然后用筛网滤出第一载体111即完成挂膜。

进一步地，为了防止富氧层110内的第一载体111进入缺氧层120，在本实施例中，富氧层110的底部设置有分隔层112，分隔层112由无纺土工布、不锈钢网、活性炭纤维布层层设置，详细地，分隔层112自上而下依次为无纺土工布、不锈钢网、活性炭纤维布以及无纺土工布。

可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，第一载体111也可以为其他颗粒载体，例如碎石等。分隔层112也可设置为其他方式，例如仅由支撑网和无纺土工布等组成。

第一载体111的粒径相对较大，渗透压差波动幅度较小，不易堵塞。第一载体111在淹水期，污水中的有机物、氮、磷、重金属等污染物被吸附在第一载体111表面，由于污水中含有较多的溶解氧，附着在第一载体111上的生物膜中的好氧微生物能在该期间降解部分污染物；在落干期，空气中的氧气迅速进入富氧层110的空隙中，附着在第一载体111表面的好氧微生物在充足的氧环境下开始大量分解有机物，同时大部分氨态氮在亚硝化菌、硝化菌的作用下转化为亚硝态氮或硝态氮。另外，由于珊瑚砂能向污水中释放碳酸钙，可为亚硝化和硝化过程提供必要的碱度，使该过程能更加顺利的发生。落干期结束后，富氧层110再次进入淹水期，部分附着在第一载体111上的残余污染物会随水流入缺氧层120。

图3为本实用新型实施例一提供的缺氧层120与厌氧层130的结构示意图，请参阅图3。

详细地，缺氧层120填充有第二载体121，缺氧微生物挂膜于第二载体121；详细地，在本实施例中，第二载体121由粒径分别为0.3～0.8mm、1～2mm的山砂、贝壳砂组成，且山砂与贝壳砂的体积比为4：1。第二载体121挂膜的方式如下：将第二载体121用自来水清洗干净并晒干后，在每1L第二载体121中加入10L取自污水厂缺氧反应池的活性污泥(混合液悬浮固体浓度为4700mg/L、污泥沉降比为35％)，以40r/min的速率在室温下搅拌10min，然后用筛网滤出第二载体121，即完成挂膜。

承上所述，缺氧层120的底部设置有由无纺土工布、不锈钢网、活性炭纤维布层层设置的分隔层(图中未标出)。

第二载体121的粒径小于第一载体111的粒径，可有效减少空气的进入，为微生物创造缺氧环境，同时也能更好的截留小分子污染物。在缺氧层120，污水中的有机物、氮、磷、重金属等污染物被进一步吸附，其中亚硝态氮、硝态氮作为电子受体，有机碳源作为电子供体，在缺氧条件下被附着在第二载体121表面的反硝化菌还原为气态氮。由于缺氧层120中依然含有少量的氧气，且有机碳源和水力停留时间不充分，反硝化作用在该缺氧层120中无法彻底进行，污水需要进入厌氧层130作进一步处理。

厌氧层130填充有第三载体131，厌氧微生物挂膜于第三载体131。在本实施例中，第三载体131由粒径分别为0.2～0.5mm、0.5～1mm的山砂、海绵铁构成，且山砂、海绵铁的体积比为7：1。

可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，上述第三载体131也可以为其他材料的填充料，本实用新型对其不进行限制。

第三载体131挂膜厌氧微生物的方式如下：将第三载体131用自来水清洗干净并晒干后，在每1L第三载体131中加入10L取自污水厂厌氧反应池的活性污泥(混合液悬浮固体浓度为6000mg/L、污泥沉降比为53％)，以40r/min的速率在室温下搅拌10min，然后用筛网滤出第三载体131，即完成挂膜。

厌氧层130采用粒径更细的山砂和海绵铁作为载体，由于海绵铁内部疏松多孔，可迅速消耗水体中残存的溶解氧，使该床层处于良好的厌氧状态。在厌氧条件下，反硝化菌进一步将亚硝态氮、硝态氮还原为气态氮，同时自养反硝化细菌将硝态氮作为电子受体，利用海绵铁在净水过程中产生的Fe(II)作为电子供体进行铁自养反硝化，从而实现高效脱氮。与此同时，海绵铁腐蚀产生的Fe(II)、Fe(III)及其水化物，具有吸附、沉淀、絮凝等作用，可进一步降低污水中的氮、磷含量，从而强化用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100的脱氮除磷效果。

相应地，厌氧层130的底部也设置有由无纺土工布、不锈钢网、活性炭纤维布层层设置的分隔层(图中未标出)。

用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100还设置有用于承接厌氧层130的承托层133，承托层133右侧设置有出水口132。承托层133厚度为5cm，采用碎石和陶粒按照质量比1：3均匀混合而成，碎石、陶粒粒径分别为5～10mm、2～4mm。

在本实用新型的其他实施例中，出水口132设置有滤层(图中未示出)，滤层包括依次设置的无纺土工布、不锈钢网以及活性炭纤维布。进一步地，该滤层由无纺土工布、不锈钢网以及活性炭纤维布层层布置而成。在本实施例中，出水口132的上游位置设置无纺土工布，然后设置活性炭纤维布，出水口132的下游位置设置不锈钢网。

请再次参阅图1，在本实施例中，为了使进入富氧层110的污水的含氧量更多，在本实施例中，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100还包括布水层140、植被层150，布水层140设置于植被层150之上，植被层150设置于富氧层110之上，使污水能通过布水层140、植被层150进入富氧层110。

详细地，在本实施例中，布水层140底部设有网板，网板上铺设有碎石层，碎石的粒径为2～3cm。

为了使污水均匀地分散于整个布水层140底部，布水层140还包括布水器141，布水器141将污水喷洒到碎石层表面后，增加了与空气的接触面，从而使得污水中含有的溶解氧量升高，有利于后续的好氧生物处理。

布水层140不仅可以增加污水中的溶解氧含量，还能通过碎石层的作用减少污水对后续床层的水力冲击，也能截留污水中粒径较大的漂浮物或悬浮物等杂质，防止后续床层的堵塞。需要定期清理碎石层上截留的杂质，防止布水层140的堵塞，确保外界空气能有效进入后续床层。

植被层150壁体采用透光玻璃制成，植被层150底部设有厚的承接层，采用碎石和鹅卵石按照质量比2：1均匀混合而成，碎石、鹅卵石粒径分别为5～8mm、5～10mm。承接层上方栽种有水生植物，本实施例的水生植物采用鸭舌草。由于植物的光合作用，植被层150中的氧含量相对较高，污水进入植被层150后，从鸭舌草叶面、茎秆跌落的过程中，溶解氧含量进一步增加。同时，鸭舌草在生长代谢过程中，可通过吸收、吸附和富集等作用去除污水中的部分有机物、氮、磷、重金属等污染物，达到一定的净水效果。

承上述，污水从植被层150流出后，进入富氧层110。

可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100也可以不设置布水层140和植被层150；或者，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100设置布水层140和植被层150中的任一个。

本实用新型实施例提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100的主要优点在于：

依次布置的富氧层110、缺氧层120以及厌氧层130，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100的占地面积少，可实现分散式生活污水的一体化处理，成本低，运行简单，管理简便；对污水水质、水量波动的适应性强，抗负荷冲击能力强，稳定性好；在去除污水中有机物的同时，可实现高效脱氮除磷，同时对污水中的重金属也有着良好的去除效果。

此外，用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100设置有布水层140和植被层150，提高污水中的溶解氧含量，同时通过淹水-落干交替运行的方式强化富氧床的复氧效果，无需额外曝气，节约了能耗。

采用本实用新型实施例一提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100对四川成都犀浦镇若干家分散的农户生活污水的混合液进行处理，这些生活污水的来源主要包括洗浴污水、餐厨污水、冲厕污水等，另外，由于部分农户圈养有家畜家禽，产生了冲圈污水，畜禽粪尿所含N、P浓度较高，还含有微量的重金属。经测试，本实施例中所用的农村生活污水的水质指标如下：化学需氧量(COD_cr)浓度为185.4～307.9mg/L，氨氮(NH₃-N)浓度为29.8～35.4mg/L，总氮(TN)浓度为38.1～45.3mg/L，总磷(TP)浓度为3.2～5.6mg/L，Cu、Fe、Zn浓度分别为10.9～35.8、5.9～22.6、7.2～30.6μg/L，pH为6.5～8.1。

滤床每天运行2个周期，每个周期12h，每个周期由淹水和落干两个阶段组成，其中淹水阶段时间为3h，落干阶段时间为9h，水力负荷为0.5m³/(m²·d)。每天第2周期运行结束时，取出水检测其COD_cr、NH₃-N、TN、TP、Cu、Fe、Zn的含量以及pH。其中，COD_cr采用重铬酸钾法测定，NH₃-N采用纳氏试剂分光光度法测定，TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，TP采用钼酸铵分光光度法测定，Cu、Fe、Zn均采用原子吸收分光光度法测定，pH值采用玻璃电极法测定。

运行结果显示，经过用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100处理后，出水COD_cr浓度为5.2～13.5mg/L，去除率为95.6％～97.2％，平均去除率为96.3％；出水NH₃-N浓度为0.5～1.2mg/L，去除率为96.5％～98.6％，平均去除率为97.6％；出水TN浓度为2.7～3.9mg/L，去除率为90.8％～92.9％，平均去除率91.7％；出水TP浓度为0.1～0.4mg/L，去除率为92.3％～97.4％，平均去除率94.8％；出水Cu、Fe、Zn浓度均为0μg/L，去除率为100％；出水pH值为7.2～7.9。因此，本实用新型提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100，不仅可以有效去除污水中的有机物、氮、磷等污染物，同时对重金属也有着良好的去除效果。

实施例二

图4为本实用新型实施例二提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床200的结构示意图。请参阅图4，本实施例提供了一种用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床200，本实施例提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床200与实施例一提供的用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床100的主要区别在于：用于农村分散式生活污水处理的复合生态滤床200中的布水层140和植被层150的位置关系不同。

请参阅图4，在本实施例中，布水层140与植被层150间隔设置，经过布水层140过滤后的水通过管道进入植被层150，然后再依次进入富氧层110、缺氧层120以及厌氧层130。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。