用于农村污水处理的快速渗滤系统及其快速渗滤方法与流程

本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种用于农村污水处理的快速渗滤系统及其快速渗滤方法。

背景技术

随着社会的发展，经济水平的提高，城乡一体化进程越来越快，农民越来越关注生活环境的质量，我国农村人口多，生活污水的排放量较大，处理不及时，导致农村生活污水引发的环境问题愈加突出。

目前农村污水处理技术存在以下问题：1、运行负荷低，实际进水量和进水浓度往往大幅低于设计值，往往造成设备闲置，投资浪费，运行困难；2、维护难度大，农村污水处理设施规模小、数量多且高度分散，难以为每个站点配备足够专业运行人员，设施设备的维护、维修和更新等也会受到较大限制；3、运行成本高，农村污水处理设施运行的单位电耗和药耗往往大幅高于规模市政污水处理设施；4、出水tn、tp、ss和色度等指标难以合格，目前主流的处理工艺仍然延续规划市政污水处理设施活性污泥法的设计思路，农村污水进水水质较低的工况下，tn、tp、ss和色度指标上难以做到稳定合格；5、剩余污泥，使用传统活性污泥原理的工艺会产生剩余污泥，污泥的处理和处置对于规模较小、数量大和距离较远的农村污水处理设施是一个问题。

技术实现要素：

本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种可根据水质和水量灵活组合，抗冲击，维护工作量少，运行成本低，脱氮除磷效果较好的用于农村污水处理的快速渗滤系统。

本发明的技术方案：一种用于农村污水处理的快速渗滤系统，由上下两层构成，下层池体由格栅渠、隔油沉淀池、调节池和出水池组成，上层池体为快速渗滤池，另有一外置的风机。所述格栅渠的进水侧设有进污水管，格栅渠内部设有格栅，所述快速渗滤池从下至上包括一层集水层和若干层渗滤层，各层之间通过法兰连接密闭，所述集水层从下至上依次为汇水层、中承托板和去磷层，所述汇水层通过汇水管与出水池连接，所述渗滤层从下至上依次为底承托板、下渗滤层、过渡层和快滤层，所述下渗滤层上设有布气管，每个布气管均连接在一个配气总管上，气源来自于外置风机，通过阀门调节控制，所述快滤层上设有布水管，每个布水管均连接在一个配水总管上，通过阀门调节控制；所述出水池中设有回流泵，间歇地将快滤池出水提升至配水总管回流处理，所述出水池的出水侧设有排水管，自流出水。

优选地，所述隔油沉淀池内设有隔油沉淀池提升泵，经隔油沉淀池提升泵调节阀控制流量，经plc控制时间，间歇地将污水泵入配水总管；污水从隔油沉淀池自流入调节池，所述调节池内有调节池提升泵，经隔油沉淀池提升泵调节阀控制流量，经plc控制时间，间歇地将污水泵入配水总管。

优选地，所述集水层高度为400~600mm；所述渗滤层的单层高度为400~600mm。

优选地，所述集水层中的汇水层由粒径20~30mm不等的填料填充而成，填料包括砾石和陶粒；所述汇水层的汇水管为dn50~100mm的upvc管，侧壁均匀开孔，汇水管接至出水池，所述集水层中的去磷层由粒径10~20mm不等的填料填充而成，填料包括碳酸钙和高岭石。

优选地，所述去磷层由多个去磷层填料模块组成，每个模块平面尺寸为500*500mm，侧面设有去磷层侧开孔，所述汇水管上设置有止回阀。

优选地，所述渗滤层的底承托板由5~8mm的穿孔板制成；所述渗滤层的下渗滤层由粒径10~20mm不等的填料填充而成，填料包括中粗砂和颗粒活性炭；所述渗滤层中的布气管为dn50~100mm的upvc管，侧壁均匀开孔。

优选地，所述渗滤层的过渡层由粒径10~30mm的填料填充而成，填料包括沸石和陶粒。

优选地，所述渗滤层的快滤层由粒径20~30mm的填料填充而成，填料包括砾石和陶粒；所述快滤层中的布水管由dn50~100mm的upvc管，侧壁均匀开孔。

优选地，所述渗滤层的布水管和布气管在平面上按照十字交叉布置，相邻两层渗滤层的布水管和布气管相互间隔不重叠。

一种用于农村污水处理的快速渗滤系统的快速渗滤方法，先将原污水经过格栅渠,然后进入多格的隔油沉淀池进行隔油、沉淀，所述隔油沉淀池设有隔油沉淀池提升泵，经隔油沉淀池提升泵调节阀控制流量，经plc控制时间，间歇地将污水泵入配水总管；污水从隔油沉淀池自流入调节池，调节池设有调节池提升泵，经隔油沉淀池提升泵调节阀控制流量，经plc控制时间，间歇地将污水泵入配水总管；

具体步骤如下：

1）调节池进水：调节池提升泵通过配水总管向各渗滤层中的布水管布水，以布水管调节阀控制各渗滤层的布水比例，污水逐渐自上至下历经快滤层、过渡层、下渗滤层、底承托板到下一层渗滤层或是集水层，最后经汇水管收集后自流入出水池，进水一段时间后调节池提升泵停止；

2）通风：进水结束后一段时间，风机开启，经配气总管向各渗滤层中的布气管布气，以布气管调节阀控制各渗滤层的布气比例，实现向各渗滤层通风的过程，短时间通风后风机停止工作；

3）隔油沉淀池进水：隔油沉淀池提升泵通过配水总管向各渗滤层中的布水管布水，以布水管调节阀控制各渗滤层的布水比例，污水逐渐自上至下历经快滤层、过渡层、下渗滤层、底承托板到下一层渗滤层或是集水层，最后经汇水管收集后自流入出水池，进水一段时间后隔油沉淀池提升泵停止；

4）通风：进水结束后一段时间，风机开启，经配气总管向各渗滤层中的布气管布气，以布气管调节阀控制各渗滤层的布气比例，实现向各渗滤层通风的过程，短时间通风后风机停止工作；

5）出水池回流：回流泵通过配水总管向各渗滤层中的布水管布水，以布水管调节阀控制各渗滤层的布水比例，污水逐渐自上至下历经快滤层，过渡层，下渗滤层，底承托板到下一层渗滤层或是集水层，最后经汇水管收集后自流入出水池，进水一段时间后回流泵停止；

6.通风：进水结束后一段时间，风机开启，经配气总管向各渗滤层中的布气管布气，以布气管调节阀控制各渗滤层的布气比例，实现向各渗滤层通风的过程，短时间通风后风机停止工作；

上述6个步骤为一个工作周期，结束后开始第二个工作周期。

本发明对所述快速渗滤池的进水量进行模块化设计，每个快速渗滤池单元设计进水量与尺寸如下表1所示。每个快速渗滤池单元布水管、布气管和汇水管独立设置，可根据项目配套管网的实际来水量，灵活选择所述快速渗滤池尺寸。较小的尺寸提高了布水、布气和集水的均匀性，确保了处理效果。

表1快速渗滤池单元设计水量与平面尺寸汇总表

本发明对所述快速渗滤池的进水水质进行模块化设计，所述快速渗滤系统根据进水设计水质的不同调整渗滤层的层数，详见表2。所述每层渗滤层均设有一层布水管和一层布气管，每层布水管的进水比例通过阀门调节，每层布气管的进气比例通过阀门调节，如表3所示。

表2设计进水水质与渗滤层数关系表

表3布水管进水比例、布气管进气比例与渗滤层数关系表

本发明所述渗滤层布气管以上为好氧环境，好氧环境为cod、bod5污染物的去除提供了条件，所述渗滤层布气管以下为缺氧/厌氧环境，同时，间歇性通风后，随着污染物的去除和氧气的耗尽，好氧环境逐渐向缺氧/厌氧环境转化，为反硝化细菌发挥作用提供了工作环境。

本发明所述布气管气源来自于外置风机，风机启动的时间为来水渗滤至最下层渗滤层布气管以下，上层填料空隙此时为空气，风机仅需较低的风压即可完成通风过程，设计风量为设计水量的20~40倍。这种通风方式使得所述快速渗滤系统的能耗极低。

本发明所述渗滤层采用了中粗砂、沸石、陶粒、砾石、颗粒活性炭等天然物质填料，比表面积大，生物附着性强，易于微生物群落生长，特别适用于低污染物浓度负荷的来水情况。

本发明所述快速渗滤池进水时，来水经布水管多层布水后通过填料渗滤至下部的集水层，污染物被吸附至填料表面，在通风好氧的环境下被微生物氧化分解。

本发明定时通过提升泵提升隔油沉淀池进水至快速渗滤池布水系统，浓度相对较高的污染物为所述快速渗滤系统渗滤层中的反硝化细菌提供了碳源，使其能在缺氧环境中发生反硝化作用，其反应式如下：

2no3^-+h⁺+organicmatter→n2+hco3^-。

同时，快速渗滤池出水暂存于出水池中，定时通过回流泵将出水回流至快速渗滤池布水系统，重新经历快速渗滤池中的缺氧、好氧环境，提高出水tn去除效率。

本发明所述集水层中设置去磷层，可根据进水总磷浓度调整厚度，去磷层采用碳酸钙、高岭石等磷吸附材料，设置孔隙率在30~40%，增加污水与吸附材料的接触面积，提高吸附效率，有效去除污水中的tp。根据进水浓度和进水量，本去磷层设计工作年限为3~5年，达到使用年限后，可打开去磷层侧面开孔，拉出去磷层填料模块，完成填料的替换，确保系统运行的稳定。

本发明所述渗滤层填料设置粒径均匀变化，能起到一定的过滤作用，所述填料中有颗粒活性炭的成分，所述布气管定时通风，降低出水的ss、色度和臭味。

本发明所述的隔油沉淀池能有效沉淀进水中的ss，降低进入快速渗滤系统的ss值，同时，提高气水比使得微生物短暂处于过渡氧化的环境，氧化过度繁殖的微生物群落，使得微生物群落位置处于较为均衡的水平，避免快速渗滤系统中剩余污泥的过快产生。

本发明的快速渗滤系统采用了格栅→多级隔油沉淀→调节池沉淀的工艺，降低了进入所述快速渗滤池的污染物浓度，所述快速渗滤池采用多层布水，多层通风，出水回流稀释，所述布水管和布气管采取了均匀开孔，十字交叉布设，相邻渗滤层间隔布置，所述渗滤层填料设置粒径均匀变化，降低了污水短流、孔口堵塞、填料板结的可能性，减少了人员维护的工作量。

本发明采用上下重叠设置的池型，节约用地面积，充分利用泵的提升水头，将主反应池置于上部，利于检修和更换填料。

附图说明

图1为本发明中快速渗滤系统的下部池体俯视示意图；

图2为本发明中快速渗滤系统的上部池体俯视示意图；

图3为本发明中快速渗滤系统的剖面结构示意图；

图4为本发明中去磷层填料结构示意图；

图中1.格栅渠，11.格栅，12.进污水管，2.隔油沉淀池，21.隔油沉淀池提升泵，22.隔油沉淀池提升泵调节阀；3.调节池，31.调节池提升泵，32.调节池提升泵调节阀；4.快速渗滤池，41.集水层，411.汇水层，412.去磷层，413.中承托板，414.汇水管，415.汇水管止回阀，416.去磷层侧开孔，42渗滤层，421.下渗滤层,422.过渡层，423.快滤层，424.底承托板，425.布气管，426.布水管，427.布气管调节阀，428.布水管调节阀；429.配气总管，4210.配水总管，5.出水池，51.回流泵，52.回流泵调节阀，53.排水管，54.排水管调节阀；61.风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

如图1-4所示，一种用于农村污水处理的快速渗滤系统，包括依次连接的格栅渠1、隔油沉淀池2、调节池3、快速渗滤池4、出水池5和外置的风机61。格栅渠1的进水侧设有进污水管12，格栅渠1内部设有格栅11。快速渗滤池4从下至上包括一层集水层41和若干层渗滤层42，各层之间通过法兰连接密闭，集水层41从下至上依次为汇水层411、中承托板413和去磷层412，汇水层411通过汇水管414与出水池连接，渗滤层42从下至上依次为底承托板424、下渗滤层421、过渡层422和快滤层423，下渗滤层421上设有布气管425，每个布气管425均连接在一个配气总管429上，气源来自于外置风机61，通过布气管调节阀427调节控制。快滤层423上设有布水管426，每个布水管426均连接在一个配水总管4210上，通过布水管调节阀428调节控制。出水池5中设有回流泵51，间歇地将快滤池出水提升至配水总管回流处理，出水池5的出水侧设有排水管53，自流出水。

本发明的一个工作流程包含了1.调节池进水，2.通风，3.隔油沉淀池进水，4.通风，5.出水池回流，6.通风，以下对方法和过程做简要说明。

先将原污水经过格栅渠1,然后进入多格的隔油沉淀池2进行隔油、沉淀，所述隔油沉淀池设有隔油沉淀池提升泵21，经隔油沉淀池提升泵调节阀22控制流量，经plc控制时间，间歇地将污水泵入配水总管429。污水从隔油沉淀池2自流入调节池3，所述调节池3设有调节池提升泵31，经隔油沉淀池提升泵调节阀22控制流量，经plc控制时间，间歇地将污水泵入配水总管429。

1.调节池进水。调节池提升泵31通过配水总管429向各渗滤层42中的布水管426布水，以布水管调节阀428控制各渗滤层42的布水比例，污水逐渐自上至下历经快滤层423，过渡层422，下渗滤层421，底承托板424到下一层渗滤层42或是集水层41，最后经汇水管414收集后自流入出水池5，进水一段时间后调节池提升泵31停止。

2.通风。进水结束后一段时间，风机61开启，经配气总管4210向各渗滤层42中的布气管425布气，以布气管调节阀427控制各渗滤层42的布气比例，实现向各渗滤层42通风的过程，短时间通风后风机61停止工作。

3.隔油沉淀池进水。隔油沉淀池提升泵21通过配水总管429向各渗滤层42中的布水管426布水，以布水管调节阀428控制各渗滤层42的布水比例，污水逐渐自上至下历经快滤层423，过渡层422，下渗滤层421，底承托板424到下一层渗滤层42或是集水层41，最后经汇水管414收集后自流入出水池5，进水一段时间后隔油沉淀池提升泵21停止。

4.通风。进水结束后一段时间，风机61开启，经配气总管4210向各渗滤层42中的布气管425布气，以布气管调节阀427控制各渗滤层42的布气比例，实现向各渗滤层42通风的过程，短时间通风后风机61停止工作。

5.出水池回流。回流泵51通过配水总管429向各渗滤层42中的布水管426布水，以布水管调节阀428控制各渗滤层42的布水比例，污水逐渐自上至下历经快滤层423，过渡层422，下渗滤层421，底承托板424到下一层渗滤层42或是集水层41，最后经汇水管414收集后自流入出水池5，进水一段时间后回流泵51停止。

6.通风。进水结束后一段时间，风机61开启，经配气总管4210向各渗滤层42中的布气管425布气，以布气管调节阀427控制各渗滤层42的布气比例，实现向各渗滤层42通风的过程，短时间通风后风机61停止工作。

所述出水池5上设置有排水管53，自流出水。

上述6个步骤为一个工作周期，结束后开始第二个工作周期。

表4为一个工作周期（4h）内各步骤的时间示意。

表4工作周期时间示意表

表5为某工程应用实际检测数据：

表5一种用于农村污水处理的快速渗滤系统工程实例进出水检测表