一种污水处理方法和装置

本技术涉及污水净化处理，更具体地说，它涉及一种污水处理方法和装置。

背景技术：

1、目前，污水处理的方法通常为通过人工湿地和生物滤池对污水进行净化。其中，人工湿地是通过人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，于基质层上种植水生植物形成的环境。通过人工湿地对污水进行处理的方法污水净化效率低，只适合处理一些低负荷污水，如污水处理厂的尾水等，并且人工湿地容易发生堵塞，且填料替换困难，耗资大，占地面积大，植物栽种繁琐。因此，限制了人工湿地的推广应用。

2、生物滤池处理污水是依靠污水处理构筑物内填装的填料的物理过滤作用，以及填料上附着生长的生物膜的好氧硝化、缺氧反硝化等生物化学作用联合去除污水中污染物的人工处理技术。生物滤池构造一般都包括滤池池体和滤料。其他构造依生物滤池类型而定。常见的生物滤池有低负荷生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池和曝气生物滤池。其中，低负荷生物滤池，又称普通生物滤池或滴滤池，是一种滤料粒径较大、自然通风供氧、进水生化需氧量(bod)容积负荷较低(通常不大于0.4kg/(m3·d))的生物滤池。高负荷生物滤池为在低负荷生物滤池的基础上，通过限制进水bod含量并采取处理出水回流等技术获得较高的滤速，将bod容积负荷提高6～8倍，同时确保bod去除率不发生显著下降的一种生物滤池。塔式生物滤池为构筑物呈塔式，塔内分层布设轻质滤料(填料)，污(废)水由上往下喷淋过程中，与滤料上生物滤膜及自下而上流动的空气充分接触，使污(废)水获得净化的一种生物滤池。曝气生物滤池为由接触氧化和过滤相结合的一种生物滤池，采用人工曝气、间歇性反冲洗等措施，主要完成有机污染物和悬浮物的去除。

3、然而，现有生物滤池维护困难，适用范围较小，并且通过生物滤池进行污水处理的效果较差。

技术实现思路

1、为了提高污水处理方法的污水处理效果，同时增大污水处理装置的适用范围，本技术提供了一种污水处理方法和装置，采用如下技术方案。

2、第一方面，提供一种污水处理方法，所述污水处理方法依次按照以下顺序进行：植物过滤层处理、小粒径滤料过滤层处理、大粒径滤料过滤层处理；

3、所述污水的流向为自上向下流动；

4、所述植物过滤层种植有水生植物；

5、所述小粒径滤料过滤层的小粒径滤料直径为3-8mm，所述大粒径滤料过滤层的大粒径滤料直径为20-30mm；

6、对所述大粒径滤料过滤层进行曝气处理，所述曝气处理产生的气体依次通过所述大粒径滤料过滤层、所述小粒径滤料过滤层、所述植物过滤层。

7、通过采用上述技术方案，本技术的污水处理方法具有优良的污水处理效果。tn去除率的范围为21.97-76.71％；氨氮去除率的范围为41.14-93.41％；tp去除率的范围为；cod去除率的范围为14.00-79.4％；ss去除率的范围为69.72-95.9％。

8、植物过滤层能够起到吸收作用，最上层的镂空盆里放置有水生植物，水生植物生长从水中吸收氮、磷等营养盐用以合成自身生长需要，从而降低水中营养盐浓度。水生植物根系发达，根系相互交错，构成第一过滤层，当污水的水流经过时，污染物在根系表面进行吸附、沉淀，其中不溶性胶体被根系粘附，悬浮性的有机物和代谢产物被菌胶团沉淀下来，从而提高水体透明度。并且，水生植物枝叶遮蔽水面也可降低藻类爆发的可能性。此外，水生植物根系巨大的比表面积有利于微生物附着，通过微生物的新陈代谢作用可以有效去除水体氮、磷、有机物等；水生植物根系具有泌氧功能，根际区域可形成丰富的微环境，促进硝化与反硝化反应进行；水生植物生长过程中，能够分泌大量的低分子有机物，促进了根际微生物的代谢，而微生物的活跃又加快了根际有机磷、有机氮的分解及其他矿质元素的活化，从而达到净化水体的效果。小粒径滤料过滤层能够起到物理过滤作用，小粒径滤料有利于截留悬浮物，从而提高了ss去除率。小粒径滤料过滤层还能够起到吸附作用，小粒径滤料本身对各类污染物有吸附作用，例如，沸石可吸附氨氮等。此外，小粒径滤料有巨大的比表面积，是理想的生物挂膜材料，通过培养和驯化能够使小粒径滤料挂膜，挂膜形成的生物膜和小粒径滤料间的悬浮微生物发挥生物降解和絮凝作用处理污水。大粒径滤料过滤层主要起支撑作用、微生物挂膜作用。通过植物过滤层处理、小粒径滤料过滤层处理、大粒径滤料过滤层处理之间的相互协同作用，使得本技术的污水处理方法具有优良的污水处理效果，并且操作简单，灵活性高。

9、此外，本技术的污水处理方法，污水的流向为自上而下流动，这样，污水中的大的颗粒污染物就被过滤至最上层的植物过滤层，后期对大的颗粒污染物的清理起来容易操作，可以把水生植物拿开，然后将大的颗粒污染物吸除。同时，这样也能够减少大的颗粒污染物对于大粒径滤料和小粒径滤料的堵塞，便于后期维护。

10、可选地，所述曝气处理通过间歇曝气方式进行；

11、所述曝气处理的周期为4-7h，每个所述曝气处理的周期内，曝气时间与停曝时间的比值为2：0.5-4。

12、通过采用上述技术方案，曝气时间时，微生物会进行硝化反应，停曝时间时，无氧气通入，微生物进行反硝化反应，这样，通过通过间歇曝气方式进行曝气处理，能够进一步提高污水处理效果。

13、可选的，所述小粒径滤料过滤层的滤料为无机填料和有机填料的混合物，所述有机填料与所述无机填料的质量比为0-0.1。

14、通过采用上述技术方案，无机填料性质稳定，出水效果相对稳定，小粒径滤料的材质优选无机填料，为改善污水的碳氮比可适量加入有机填料。

15、可选的，所述大粒径滤料过滤层的滤料为无机填料。

16、通过采用上述技术方案，无机填料性质稳定，出水效果相对稳定，此外，大粒径滤料层位于下层，其内部更易形成厌氧环境，有机填料在厌氧条件下，会引起水质发黑发臭，因此，大粒径滤料采用无机填料。

17、可选的，所述无机填料为陶粒、瓷粒、火山岩、石灰岩、沸石、焦炭、活性炭中的一种或几种。

18、通过采用上述技术方案，无机填料具有优良的吸附性能，能够提高污水处理效果。

19、可选的，所述有机填料为玉米芯、丝瓜络、花生壳、核桃壳中的一种或几种。

20、通过采用上述技术方案，有机填料具有较大比表面积，有利于提高有机填料的吸附性能，同时有利于微生物的繁殖。

21、第二方面，提供一种污水处理装置，所述污水处理装置包括壳体，所述壳体内从上至下依次设置有植物过滤层、小粒径滤料过滤层、大粒径滤料过滤层，所述壳体于所述植物过滤层上方设置有进水口，所述壳体底端设置有出水口，所述大粒径滤料过滤层连通有曝气机。

22、发明人发现，传统的生物滤池在农村地区使用存在以下四个缺点：1、忽视了水生植物的角色，在目前农村生活污水处理技术正逐渐从传统生化处理向因地制宜的生态、自然型技术转化的大背景下，这一缺点显得尤为突出；2、传统的生物滤池防堵塞的方法通常是反冲洗，这一操作在农村地区很难实现；3、传统生物滤池的曝气设备安装步骤繁琐，后期清洗维护起来也很麻烦；4、传统的生物滤池溶解氧利用率低。

23、本技术的污水处理装置，通过采用上述技术方案，大粒径滤料过滤层连通有曝气机，气泡从曝气机出来后，依次穿过大粒径滤料过滤层、小粒径滤料过滤层向上传递。气泡在传递过程被滤料剪切破碎，使更多的氧气溶在水里，提高氧气利用率。装置下部曝气，使滤料能够最大限度和滤料接触，有利于好氧菌捕捉利用氧气，提高氧气利用率。通过合理设置曝气周期和曝气时间，使装置内部在好氧、厌氧两种状态间切换，在能够提高污水处理效果。

24、此外，本技术的污水处理装置，植物过滤层、小粒径滤料过滤层、大粒径滤料过滤层自上而下依次设置于壳体内，不仅有助于节省工程建设面积，同时，还能够减少污水处理装置的堵塞。

25、并且，本技术的污水处理装置，不仅具有美观的优点，其造价低，节省建设面积，除了城市内，还适用于农村的污水处理，具有更广泛的应用范围。

26、可选的，所述大粒径滤料过滤层设置有镂空管道，所述镂空管道两端开口处均设置有管道盖，所述镂空管道与所述曝气机连通。

27、通过采用上述技术方案，维护简便，镂空管道能够便捷的取出和放入。

28、可选的，所述镂空管道内套设有微纳米曝气软管，所述微纳米曝气软管与所述曝气机连通。

29、通过采用上述技术方案，维护简便，微纳米曝气软管可以便捷的从镂空管道取出和放入。此外，微纳米级别的气泡在水中上升慢、停留时间长，具有缓释性，能够提高氧气利用率，进一步提高污水处理效果。

30、可选的，植物过滤层均匀设置有多个镂空盆，所述多个镂空盆内的每个镂空盆内均种植有水生植物，所述多个镂空盆中相邻的镂空盆之间可拆卸连接。

31、通过采用上述技术方案，装置最上层设置水生植物，既能起到景观效果，又能起到过滤作用。水生植物强大的根系构成第一层过滤层，减少其他填料的使用，节省建设成本，同时，一些大颗粒物质被截留在植物根系层，减轻了底部滤料层的堵塞，延长了滤料替换时间。

32、综上所述，本技术至少具有以下有益效果：

33、1.本技术中的污水处理方法，通过植物过滤层处理、小粒径滤料过滤层处理、大粒径滤料过滤层处理之间的相互协同作用，使得污水处理方法步骤简单，具有优良的污水处理效果；

34、2.本技术中的污水处理装置，通过于大粒径滤料过滤层设置镂空管道，且镂空管道连通有曝气机，使得气泡从曝气机出来后，依次穿过大粒径滤料过滤层、小粒径滤料过滤层向上传递，气泡在传递过程被滤料剪切破碎，使更多的氧气溶在水里，提高了氧气利用率；

35、3.通过设置镂空管道和微纳米曝气软管，能够进一步提高氧气利用率，同时使得污水处理装置便于维护。