一种小型植物生态生物膜反应器

1.本实用新型涉及一种污水处理工艺及装置，具体涉及一种小型植物生态生物膜反应器。


背景技术：

2.在我国的农村生活污水处理领域，对于管网投资高，运行管理专业要求高的集中式处理方案往往并不适用，充分依据农村生活污水的特点，结合当地经济水平、自然条件和环境目标，因地制宜采用合适的生活污水处理技术，对改善我国农村地区水环境和提高人们生活质量具有重要意义。实际上，投资少、运行费用低、简单耐用的分散式处理则在农村地区污水处理中具有更大的适应性，也是有效解决我国广大农村地区生活污水问题的关键。
3.在生活污水的处理技术中，生物处理技术和生态处理技术是目前应用较为普遍技术之一。生物处理技术是通过微生物在好氧、厌氧或缺氧条件下去除污染物的技术，该技术占地面积小，污泥产量低，具有良好的耐冲击负荷力，能够处理水量和水质波动性较大的污水；生态处理技术是利用基质-植物(动物)-微生物复合生态系统，通过物理、化学以及生物作用对污水中的污染物进行降解和净化的技术。在实现应用中，生物生态组合技术目前在农村地区、污水处理厂绿色转型等领域应用较多的组合技术，因为生物生态组合技术能够综合考虑农村地区的经济条件、南北方地域和气候差异、用地条件、运行管理、景观生态功能等因素。组合技术中的生物处理去除有机物和部分营养物，可以克服生态工艺易堵塞的问题，生态处理对污水脱氮除磷，解决生物处理技术复杂和建造费用高的难题，充分发挥出各自优势，从而提高出水水质，保证系统运行的稳定性。
4.生物和生态处理技术都是由传统污水处理技术演变而来，其技术本身已得到充分实践，尤其是在国外发展已比较成熟，其组合技术已得到普遍应用；但在我国的发展和应用时间并不长，在实际应用中也出现诸多问题：如农村地区化粪池出水的高悬浮物难以有效处理易于造成生态处理中的堵塞情况；生物处理中采用的好氧曝气存在占地面积较大、景观性差、曝气过程中产生的气泡破裂存在危害周围居民健康的二次污染隐患；生物和生态对低浓度的氮、磷深度处理的效果不佳造成出水水质并不高。
5.当前我国农村生活污水处理仍是我国农村人居环境的主要短板之一。受发展环境和人居观念的影响，大部分农村在提升改造过程，往往并未考虑污水收集和集中处理工程，农村雨污排水系统几乎空白状态；而尽管农村厕所革命已得到普遍开展，农村独户的生活污水很多已建成户用沼气池或化粪池，但化粪池出水后的处理则仍任其排放。实际上，由于农村生活污水处理中，收集管网建设规模大使资金规模相对较高，再加上出水水质水量波动大，对污水处理工艺的抗冲击能力的要求较大，这些因素造成我国农村生活污水问题难以大规模解决，甚至污水处理设施普遍运行困难的地步。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本实用新型提供一种适合农村污水处理的小型植物生态生物膜反应器。具体技术方案如下：
7.一种小型植物生态生物膜反应器，反应器为不锈钢密封材料组成的容器，为上空的矩形槽体，按水平结构顺序分隔成植物-生物膜单元，调节池单元，植物-渗滤单元三个连续子槽体；所述植物-生物膜单元底部设置压力进水管和污水泵，中部设置出水管与调节池单元连接；所述调节池单元由空槽体和除臭盖组成，并与植物-生物膜单元出水管、植物-渗滤单元进水管相连；植物-渗滤单元底部设置植物-渗滤单元进水管、顶部设置总出水管。
8.进一步的，所述植物-生物膜单元自上而下分成六个层区，依次为景观植物生长区、地膜保护层、植物生长土质层、非饱水带渗层、保水层和生物填料层。
9.进一步的，所述景观植物生长区种植紫背天葵菜、海芋、红天竹、茶花、金边黄杨或红花木。采用喜湿润环境、生产快，抗逆性强，根系比较发达、易种植等且具有良好景观性特点的本土植物，即，适用本土环境的景观植物，本领域技术人员也可选用符合要求的除上述植物之外的植物。
10.进一步的，所述地膜保护层采用有机植物纤维和多陶瓷土混合填充，有机植物纤维孔隙率＞25％，多孔陶瓷土堆积密度0.3-0.8g/cm3，粒径0.040-0.075mm；所述植物生长土质层由适于植物生长的天然土质填充；所述非饱水带渗层由5-8cm粒径的碎石、0.5-2cm粒径的河砂、5％石灰土按体积比1∶1∶1混合填充；所述保水层由多层石英纤维布、包裹填料和石英纤维毡组成，其中包裹填料为体积比为10∶5∶2∶3∶1的土壤、火山石、沸石、生物陶粒和保水剂，由多层石英纤维布包裹，置于石英纤维毡上；所述生物填料层由填料固定架固定垂直悬挂填料，填料填充率约为25-35％。
11.进一步的，所述地膜保护层总体厚度0.5-3.0cm，植物生长土质层总体厚度20-50cm，非饱水带渗层总体厚度15-20cm，保水层总体厚度1.0-5.0cm，生物填料层总体厚度120-160cm。
12.进一步的，所述调节池单元内预留水质水量监测设备或取样设施和加药装置安装条件。
13.进一步的，所述植物-渗滤单元自上而下分成六个层区，依次为生态植物生长区、生态植物保护层、混合层、碎石层、渗滤层和进水承托层。
14.进一步的，所述生态植物保护层由有孔隙率＞25％的机植物纤维和堆积密度0.3-0.8g/cm3、粒径0.040-0.075mm的多陶瓷土混合填充；所述混合层由0.5-2mm粒径的天然河砂和沸石砂、钢渣按3∶2∶1体积比混合均匀填充；所述碎石层由4-30mm粒径天然河砂均匀填充；所述渗滤层由0.5-2mm粒径的天然河砂、沸石、粉煤灰、海绵铁和木糠按5∶3∶3∶3∶3体积比例均匀填充；所述进水承托层由4-40mm粒径的砾石与垂向布水管组成，砾石填充度为25％-60％。
15.进一步的，所述生态植物生长区种植香蒲、菖蒲、芦苇、水葱、荷花、水生美人蕉、再力花、旱伞草、马蹄莲、梭鱼草、德国燕尾或千屈菜。即以净化作用为主的生态修复植物，本领域技术人员也可选用其他符合要求的水生植物和生态修复植物。
16.进一步的，生态植物保护层总体厚度2-4cm，混合层总体厚度40-80cm，碎石层总体厚度4-10cm，渗滤层总体厚度60-120cm，进水承托层总体厚度25-40cm。
17.本实用新型适用于处理规模较小、已建有化粪池等前处理措施的农村生活污水处理；解决针对农村分散村户生活污水收集处理问题，避免大规模收集管网建设，并解决农村生活污水处理过程中，悬浮物高、水质水量波动大对生物和生态处理技术的冲击，造成的污水工艺不可逆受损，以及出水水质不高和不稳定的问题；不仅有效解决农村生活污水问题，还可通过植物的合理配置有效提升农村景观环境，实现农村人居环境的提升。
附图说明
18.图1本实用新型结构示意图。
19.附图标记：
20.1-不锈钢密封材料容器，2-地膜保护层，3-植物生长土质层，4-非饱水带渗层，5-保水层，6-植物-生物膜单元出水管，7-填料固定架，8-悬挂填料，9-水泵，10-总进水管，11-植物-渗滤单元进水管，12-垂向布水管，13-渗滤层，14-碎石层，15-混合层，16-生态植物保护层，17-总出水管，18-植物-渗滤单元生态植物，19-植物-生物膜单元景观植物，20-植物-生物膜单元，21-调节池单元，22-植物-渗滤单元、23-生物填料层、24-进水承托层、25-除臭盖。
具体实施方式
21.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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
22.如图1所示，本实施例中的小型植物生态生物膜反应器，可用于处理不高于40吨/天的农村生活污水，由不锈钢密封材料组成的容器1，为上空的矩形槽体，按水平结构顺序分隔成植物-生物膜单元20，调节池单元21，植物-渗滤单元22三个连续子槽体。植物-生物膜单元20底部设置压力进水管10和污水泵9，中部设置出水管6与调节池单元21连接。
23.植物-生物膜单元20自上而下分成六个层区，依次为景观植物生长区、地膜保护层2、植物生长土质层3、非饱水带渗层4、保水层5、生物填料层23；地膜保护层2总体厚度0.5-3.0cm，植物生长土质层3总体厚度20-50cm，非饱水带渗层4总体厚度15-20cm，保水层5总体厚度1.0-5.0cm，生物填料层23总体厚度120-160cm。景观植物生长区种植具有良好景观功能的景观植物19，预留一定蓄水深度；地膜保护层2采用有机植物纤维和多陶瓷土混合填充，有机植物纤维孔隙率＞25％，多孔陶瓷土堆积密度0.3-0.8g/cm3，粒径0.040-0.075mm；植物生长土质层3由适于植物生长的天然土质填充；非饱水带渗层4由5-8cm粒径的碎石、0.5-2cm粒径的河砂、5％石灰土按体积比1∶1∶1混合填充；保水层5由多层石英纤维布、包裹填料和石英纤维毡组成，其中包裹填料为根系生长层的土壤、火山石、沸石、生物陶粒、保水剂及为主，并按体积比10∶5∶2∶3∶1混合物，由多层石英纤维布包裹，置于石英纤维毡上；生物填料层23为，悬挂填料区，由填料固定架7固定垂直悬挂填料8，填料填充率约为25-35％。
24.调节池单元21由空槽体和除臭盖25组成，并与植物-生物膜单元出水管6、植物-渗滤单元进水管11相连。
25.植物-渗滤单元22自上而下分成六个层区，依次为生态植物生长区、生态植物保护
层16、混合层15、碎石层14、渗滤层13、进水承托层24；生态植物保护层16总体厚度2-4cm，混合层15总体厚度40-80cm，碎石层14总体厚度4-10cm，渗滤层13总体厚度60-120cm，进水承托层24总体厚度25-40cm。生态植物生长区种植氮磷去除能力较强的生态修复植物18，预留一定蓄水深度；生态植物保护层16由有孔隙率＞25％的机植物纤维和堆积密度0.3-0.8g/cm3、粒径0.040-0.075mm的多陶瓷土混合填充；混合层15由0.5-2mm的天然河砂和沸石砂、钢渣按3∶2∶1体积比混合均匀填充；碎石层14由4-30mm粒径天然河砂均匀填充；渗滤层13由0.5-2mm粒径的天然河砂与沸石、粉煤灰、海绵铁、木糠等材料按5∶3∶3∶3∶3体积比例均匀填充；进水承托层24由4-40mm粒径砾石与垂向布水管12组成，进水承托层24中砾石填充度为25％-60％。
26.具体实施流程如下：
27.化粪池出水由水泵9抽至植物-生物膜单元水槽的生物填料层23中，经悬挂填料8处理后通过植物-生物膜单元出水管6进入调节池单元21，部分污水通过非饱水带渗层和保水层进入植物生长土质层，供植物-生物膜单元景观植物19生长吸收，并起到一定净化作用；在调节池单元21中通过除臭盖可监测和观察污水水量情况；经调节池单元21调节后，通过植物-渗滤单元进水管11进入植物-渗滤单元进水承托层24，并由垂向布水管12均匀进入渗滤层13，在渗滤层13中填料中污染物有效去除，并向上穿过碎石层14后进入混合层15，在混合层中，通过混合层填料和生态植物根系进一步净化水质。可在调节池单元21中设置水质监测设施，若总磷、cod等指标偏高，可考虑在调节池单元21投加除磷剂或絮凝剂。在反应器试运行前，可向植物-生物膜单元的悬挂填料8中添加具有高效去污功能的微生物菌剂，并按菌剂使用说明进行调试，以激活填料区优势菌群。
28.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。