專利名稱：一種分散式生活污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分散式生活污水，尤其是高負(fù)荷分散式生活污水的處理，屬于環(huán)境保護(hù)污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和エ業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，我國水污染問題日趨嚴(yán)重。然而，當(dāng)前污水處理設(shè)施的建設(shè)主要以城市污水處理廠為主，城市郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)分散居民點(diǎn)由于遠(yuǎn)離城市中心，居民的生活污水難以匯入城市污水處理廠進(jìn)行處理，這些城市污水管網(wǎng)無法收集或集中處理不經(jīng)濟(jì)的生活污水稱為分散式生活污水。
分散式生活污水主要是居民生活過程中糞便及其沖洗水、洗浴污水和廚房污水等，此外還包括一些農(nóng)村分散養(yǎng)殖過程中所產(chǎn)生的污水。污水中主要是生活廢料和人的排泄物，一般不含有毒物質(zhì)，往往含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還有大量的細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵。由于分散式生活污水主要有排放分散、量小且變化量大的特點(diǎn)，因此分散式生活污水處理方法必須具備投資省、處理效率高、運(yùn)行費(fèi)用少、管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。目前，我國分散式生活污水處理方法主要有厭氧消化法、生物氧化法、土地處理法等。分別是利用無氧條件下厭氧微生物代謝，有氧條件下好氧微生物代謝以及農(nóng)田、林地、葦?shù)氐韧翂?植物系統(tǒng)的生物、化學(xué)、物理等固定與降解作用，對(duì)污水中的污染物實(shí)現(xiàn)凈化并對(duì)污水及氮、磷等資源加以利用。我國分散式生活污水的治理工作起步晚，處理方法多是借鑒國外已有技術(shù)，并不完全適用于國內(nèi)，只有高效、低投入、低運(yùn)行成本的污水處理方法，才符合國情。上述這些方法都有自身的不足和值得改進(jìn)之處，在實(shí)際應(yīng)用中可通過科學(xué)設(shè)計(jì)、優(yōu)化組合，達(dá)到技術(shù)上的互補(bǔ)。將ー步氧化活性污泥反應(yīng)器與人工濕地處理單位結(jié)合具有占地少、投資省、效果好、運(yùn)行和管理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，而且能因地制宜，利用當(dāng)?shù)貜U棄的土地，兼具了生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和美學(xué)效益，這些都使其廣泛推廣應(yīng)用成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能高效去除分散式生活污水中氮、磷及有機(jī)污染物，占地面積少，操作簡(jiǎn)單，處理成本極低的分散式生活污水處理方法。該方法將ー個(gè)或多個(gè)活性污泥反應(yīng)器與人工濕地相連，無需厭氧發(fā)酵，采用一步氧化法就能實(shí)現(xiàn)生活污水處理。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是
ー種分散式生活污水處理方法，將ー個(gè)或多個(gè)活性污泥反應(yīng)器與人工濕地連接，污水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器后直接進(jìn)行曝氣，出水經(jīng)人工濕地進(jìn)ー步?jīng)坊?br> 所述活性污泥反應(yīng)器頂部有進(jìn)水管，底部有排泥管以及與曝氣管道和空氣壓縮機(jī)相連接的曝氣頭，側(cè)壁上有PH探頭和溫度探頭，側(cè)壁下方有出水管；該出水管設(shè)在人工濕地的上層植物的根部；所述人工濕地是由上下兩層組成的潛流浸潤(rùn)式人工濕地，上層為土壤植被層，下層為填料層；人工濕地上層出水管比活性污泥反應(yīng)器的出水管低5 cm -6 cm，人工濕地下層出水ロ設(shè)在下層底部；
具有的處理步驟為
1)污水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器后，使活性污泥反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為5mg/L-10 mg/L，曝氣時(shí)間為2-3小時(shí)，控制pH為6.5-8. O，溫度為15 V -35 °C ；
2)曝氣結(jié)束后，沉淀20-40分鐘；排水進(jìn)入人工濕地，同時(shí)控制活性污泥反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間為6-10小吋；
3)待排水完成后進(jìn)行排泥，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為3500mg/L -4500 mg/L，污泥齡為8-12天；待排泥結(jié)束后反應(yīng)器靜置4-6小時(shí)；
4)污水進(jìn)入人工濕地進(jìn)ー步凈化，調(diào)節(jié)人工濕地出水量，控制人工濕地內(nèi)不出現(xiàn)表面 流。2、根據(jù)權(quán)利要求I所述分散式生活污水處理方法，其特征是，所述土壤植被層中種植香蒲、茭白、蘆葦中的ー種或幾種；所述填料層內(nèi)置石膏和卵石。3、根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的分散式生活污水處理方法，其特征是，所述生活污水COD 濃度彡 100 mg/L ο與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于
本發(fā)明提供的分散式生活污水處理方法，無需大量投加化學(xué)試劑，且省去了技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)的厭氧段，處理成本較低。相比化學(xué)處理法、傳統(tǒng)厭氧/好氧生物處理法，該處理方法エ藝簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行費(fèi)用低廉。該技術(shù)處理效果好，性能穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，是ー種可廣泛推廣應(yīng)用的分散式生活污水處理方法。


圖I長(zhǎng)期運(yùn)行中總磷、氨氮和COD (生化需氧量)的去除 圖2長(zhǎng)期運(yùn)行中氨氮去除 圖3長(zhǎng)期運(yùn)行中COD的去除 圖4單個(gè)周期內(nèi)污水中各污染物的去除；
圖5活性污泥樣品聚磷染色 圖6活性污泥樣品能譜分析 圖7分散式生活污水一體化處理裝置 圖8是兩個(gè)活性污泥反應(yīng)器的分散式生活污水一體化處理裝置連接關(guān)系示意 圖中
I-進(jìn)水總管；2_蓄水池；3_活性污泥反應(yīng)器；4-pH探頭；5_溫度探頭；6_曝氣頭；7-排泥閥門；8_排泥管；9_活性污泥反應(yīng)器進(jìn)水閥門；10_活性污泥反應(yīng)器出水閥門；11_人工濕地植物；12_人工濕地；13_人工濕地上層出水管；14_出水總管；15_流量計(jì)；16_曝氣管；17-空氣壓縮機(jī)，18-進(jìn)水管，19-出水管，20- 土壤植被層，21-填料層，22-人工濕地下
層出水管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步的解釋和說明實(shí)施例I:
如圖7所示，將ー個(gè)活性污泥反應(yīng)器與人工濕地連接，污水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器后直接進(jìn)行曝氣，出水經(jīng)人工濕地進(jìn)ー步?jīng)坊?br> 所述活性污泥反應(yīng)器頂部有進(jìn)水管，底部有排泥管以及與曝氣管道和空氣壓縮機(jī)相連接的曝氣頭，側(cè)壁上有PH探頭和溫度探頭，側(cè)壁下方有出水管；該出水管設(shè)在人工濕地的上層植物的根部；所述人工濕地是由上下兩層組成的潛流浸潤(rùn)式人工濕地，上層為土壤植被層，下層為填料層；人工濕地上層出水管比活性污泥反應(yīng)器的出水管低5 cm -6 cm，人工濕地下層出水ロ設(shè)在下層底部；
人工濕地采用潛流浸潤(rùn)式雙層結(jié)構(gòu)，上層為土壌植被層，種植香蒲、茭白、蘆葦?shù)戎参?，下層為填料層，?nèi)置石膏、卵石等填料。人工濕地進(jìn)水管(也就是活性污泥反應(yīng)器的出水管)設(shè)在植物的根部，使污水經(jīng)過植物根部進(jìn)行處理，出水ロ設(shè)兩個(gè)，以減少人工濕地的死水區(qū)，使處理效果達(dá)到最優(yōu)。上層出水ロ比進(jìn)水管低5 cm，下層出水ロ靠近底部位置。通過調(diào)節(jié)人工濕地出水量，使系統(tǒng)接納最小設(shè)計(jì)流量時(shí)不出現(xiàn)表面流。 具有的處理步驟為
a.打開進(jìn)水閥門9，污水從集水池進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器，進(jìn)水時(shí)間5分鐘；
b.待進(jìn)水完畢后關(guān)閉閥門9，打開空氣壓縮機(jī)17電源，對(duì)污水進(jìn)行曝氣，使反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度約為6 mg/L,曝氣時(shí)間為2. 5小吋；
c.曝氣結(jié)束后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)17電源，沉淀20分鐘；
d.待沉淀結(jié)束后，打開反應(yīng)器閥門10排水，使反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間約為8小時(shí)，出水由管道流入人工濕地，排水時(shí)間5分鐘；
e.待排水完成后關(guān)閉閥門10，同時(shí)打開進(jìn)水排泥閥門7，排泥，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度約為4000 mg/L,污泥泥齡為10天；
f.待排泥結(jié)束后關(guān)閉排泥閥門7，反應(yīng)器靜置5小吋。g.污水進(jìn)入人工濕地進(jìn)ー步凈化，調(diào)節(jié)人工濕地出水量，控制人工濕地內(nèi)不出現(xiàn)表面流。該裝置每天連續(xù)運(yùn)行3個(gè)周期，每個(gè)周期運(yùn)行8小時(shí)，包括進(jìn)水5分鐘，好氧2. 5小時(shí)，沉淀20分鐘，出水5分鐘，靜置5小吋。實(shí)施例2:
采用實(shí)施例I所述系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行150天，進(jìn)水采用長(zhǎng)沙市某小區(qū)生活污水，污水中揮發(fā)性脂肪酸主要為こ酸、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值為7. O左右。由圖1-3和表I可知，150天長(zhǎng)期運(yùn)行中，污水中氮、磷及有機(jī)污染物去除效果穩(wěn)定，進(jìn)水總磷濃度浮動(dòng)范圍較大(2 mg/L-10 mg/L),但出水總磷濃度基本處于O mg/L-0. 5mg/L之間，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行總磷、氨氮、總氮及COD去除率均穩(wěn)定在90%以上，出水水質(zhì)穩(wěn)定到達(dá)國家ー級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。圖4為單個(gè)周期內(nèi)系統(tǒng)對(duì)污水中總磷、氨氮、總氮等污染物的去除。曝氣結(jié)束后，活性污泥反應(yīng)器出水總磷、氨氮、總氮濃度分別為O. 41,5. 11,27. 16 mg/L，經(jīng)人工濕地凈化穩(wěn)定后，出水總磷、氨氮、總氮濃度分別為O. 24,3. 62,6. 69 mg/L,出水各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。從活性污泥樣品的聚磷染色圖(圖5)和能譜分析圖(圖6)可以看出，活性污泥中富集了大量的聚磷顆粒，說明系統(tǒng)具有良好的除磷性能。
表I長(zhǎng)期運(yùn)行中系統(tǒng)對(duì)生活污水的處理效果(濃度単位mg/L)
Γ
污染物·總,.SS-總 It.COD·BOD:-
進(jìn)水濃度 <+10. 40.0,65.00> SO.
出水濃度·0.24.3.6,6L 20.9:,4.5~
攤出標(biāo)準(zhǔn)(~*級(jí) A 標(biāo)Jft)0,5 5>15<50* ICh.
長(zhǎng)期運(yùn)行中，當(dāng)溫度為15°C_35°C時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行良好，此時(shí)溫度變化對(duì)系統(tǒng)處理效果影響不大。室溫在低于15°C或高于35°C之間變化吋，外界環(huán)境溫度的變化對(duì)系統(tǒng)處理效果有顯著影響，持續(xù)低溫(< 5°C)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)除磷效果減弱甚至消失，硝化反硝化速率極低。因此溫度不能太低，否則需要進(jìn)行加熱處理。 表2系統(tǒng)在不同溫度條件下對(duì)氮、磷的去除
溫度 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.'
長(zhǎng)期運(yùn)行中，當(dāng)pH值為6. 5 8. O時(shí)對(duì)系統(tǒng)處理效果影響不大，氮、磷的去除率分別保持在90%和92%以上。當(dāng)pH低于6. O或高于8. 5時(shí)，系統(tǒng)脫氮除磷性能迅速下降。當(dāng)pH值為6. O時(shí)，系統(tǒng)對(duì)氮、磷的去除率分別為76. 1%和83. 8%。隨著pH值的降低，硝化反硝化將受到影響，甚至反應(yīng)將停止。因此，系統(tǒng)最適pH值范圍為6. 5 8. O。如pH值pH低于
6.O或高于8. 5吋，需要投加適量NaHCO3緩沖液。表3系統(tǒng)在不同pH條件下對(duì)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謝活動(dòng)需要碳源為其提供能量來源，要求污水中COD不低于100 mg/L ο 一般生活污水COD為120 mg/L-300 mg/L，符合微生物對(duì)碳源的需求，若COD低于100 mg/L,需要投加外加碳源(如こ酸鈉)。實(shí)施例3:
如圖8所示，其它同實(shí)施例1，將兩個(gè)活性污泥反應(yīng)器與人工濕地連接，污水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器后直接進(jìn)行曝氣，出水經(jīng)人工濕地進(jìn)ー步?jīng)坊?；兩個(gè)活性污泥反應(yīng)器交替運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)反應(yīng)器曝氣運(yùn)行吋，另ー個(gè)反應(yīng)器靜置?？梢赃_(dá)到同實(shí)施例2同樣的處理效果。
權(quán)利要求
1.ー種分散式生活污水處理方法，其特征是，將ー個(gè)或多個(gè)活性污泥反應(yīng)器與人工濕地連接，污水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器后直接進(jìn)行曝氣，出水經(jīng)人工濕地進(jìn)ー步?jīng)坊? 所述活性污泥反應(yīng)器頂部有進(jìn)水管，底部有排泥管以及與曝氣管道和空氣壓縮機(jī)相連接的曝氣頭，側(cè)壁上有PH探頭和溫度探頭，側(cè)壁下方有出水管；該出水管設(shè)在人工濕地的上層植物的根部；所述人工濕地是由上下兩層組成的潛流浸潤(rùn)式人工濕地，上層為土壤植被層，下層為填料層；人工濕地上層出水管比活性污泥反應(yīng)器的出水管低5 cm -6 cm，人工濕地下層出水ロ設(shè)在下層底部； 具有的處理步驟為 1)污水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器后，使活性污泥反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為5mg/L -10 mg/L，曝氣時(shí)間為2-3小時(shí)，控制pH為6. 5-8. 0，溫度為15-35°C ； 2)曝氣結(jié)束后，沉淀20-40分鐘；排水進(jìn)入人工濕地，同時(shí)控制活性污泥反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間為6-10小吋； 3)待排水完成后進(jìn)行排泥，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為3500mg/L -4500 mg/L，污泥齡為8-12天；待排泥結(jié)束后反應(yīng)器靜置4-6小時(shí)； 4)污水進(jìn)入人工濕地進(jìn)ー步凈化，調(diào)節(jié)人工濕地出水量，控制人工濕地內(nèi)不出現(xiàn)表面流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述分散式生活污水處理方法，其特征是，所述土壤植被層中種植香蒲、茭白、蘆葦中的ー種或幾種；所述填料層內(nèi)置石膏和卵石。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的分散式生活污水處理方法，其特征是，所述生活污水COD濃度彡100 mg/L O
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分散式生活污水處理方法，將一個(gè)或多個(gè)活性污泥反應(yīng)器與人工濕地連接，污水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器后直接進(jìn)行曝氣，出水經(jīng)人工濕地進(jìn)一步凈化。該方法可有效降低生活污水中的COD和BOD5，并實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)(一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn))。生物氧化在活性污泥反應(yīng)器中進(jìn)行，采用微孔曝氣，工藝流程為進(jìn)水5分鐘，曝氣2.5小時(shí)，沉淀20分鐘，出水5分鐘，靜置5小時(shí)；人工濕地為潛流浸潤(rùn)式，內(nèi)置石膏、卵石等填料，進(jìn)一步降解和去除污染物。本發(fā)明的處理方法對(duì)分散式生活污水中氮、磷及有機(jī)污染物去除效果好，效率高，操作簡(jiǎn)單，成本低，適用農(nóng)村或城市分散式生活污水的處理。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102838261SQ20121036525
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者陳洪波, 李小明, 楊麒, 王冬波, 羅琨, 鐘宇, 曾光明 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)