一种生态生物一体化污水处理装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种一体化污水处理装置，包括腔体、进水口、出水口、缓释碳源层、反硝化填料层、植物根系过滤层和回流管，缓释碳源层铺设于腔体底部；反硝化填料层铺设于缓释碳源层上方；植物根系过滤层铺设于反硝化填料层上方；回流管连接于缓释碳源层和植物根系过滤层之间。与现有技术相比，本发明专利技术效利用废弃的农作物或植物秸秆作为生物质缓释碳源，稳定持续的为系统提供反硝化有机碳源，解决由于碳源不足所导致的反硝化效果差的问题，提高了系统脱氮性能。内置生物质碳源具备持续稳定缓慢释放的特性，克服了外加碳源的不便性，简单易行、持续性强。同时利用植物根系过滤进一步去除水中的氮磷，并设置内回流管，具有稳定高效的脱氮除磷效果。

An eco biological integrated sewage treatment device and its application

【技术实现步骤摘要】
一种生态生物一体化污水处理装置及其应用
本专利技术涉及污水生态处理技术与设备领域，尤其是涉及一种生态生物一体化污水处理装置及其应用。
技术介绍
随着水体富营养化的加剧，氮、磷等植物营养元素的去除已成为城市污水处理的重要任务。然而，生物脱氮除磷所需的碳源不足是我国城镇污水处理厂的共性问题，绝大多数城镇污水处理厂的进水碳源不能满足生物脱氮除磷所需。与此同时，随着污水排放标准的进一步提高，碳源不足对生物系统稳定去除氮、磷的影响更加突出，大量污水处理厂存在出水氮、磷不达标或不能同时达标的问题。在污水处理的诸多工艺中，生态污水处理技术以其独具的生态友好特征受到越来越多研究者们的青睐。生态污水处理技术不仅能够去除污染物质，同时能将产出的动植物进行资源回收，使污水处理与物质利用相结合，从而实现污水的资源化。它主要优点在于能够将污水处理与环境生态有机地融合，使得处理成本大大降低。然而，目前常用的一些生态污水处理系统，如人工湿地，氧化塘等，存在诸多不足。首先，现有的农村污水处理系统处理常出现易堵塞，效果不佳等问题，同时对温度的变化十分敏感，因此常出现出水水质不达标的现象。利用传统脱氮工艺处理氮、磷含量较高的城市污水及深度处理城市污水处理厂二级处理出水时，补加碳源是保证处理效果的必要保证，对于碳量相对不足水体，传统方法是投加甲醇等液体碳源，该技术的弊端主要是运输不便、成本过高以及液体碳源具有一定毒性等问题。目前，生物质缓释碳源与污水处理工艺结合用于污水处理相关技术已有出现。中国专利CN107673557A公开了一种分散式污水耦合处理方法。通过将高效生物净化池、MBR池、碳源缓释区、人工湿地系统依次串联，通过投加废弃秸秆等生物质作为缓释碳源，提高了生物脱氮效果。中国专利CN108408895A公开了一种低碳氮比城市污水强化生物脱氮除磷的方法。利用低碳氮比城市污水厂剩余污泥种植高碳水化合物植物，将收割的植物粉碎打浆后用作活性污泥反硝化反应的补充碳源，实现对污水中硝酸盐的高效生物反硝化脱除。上述的专利方案将生物质缓释碳源作为污水处理的外加碳源，未能实现一体化处理，同时未克服温度的变化对生态处理系统的不利影响，还存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生态生物一体化污水处理装置及其应用。近年来生物质类碳源因取材充足方便、成本低廉而备受关注，例如麦秆、稻壳、玉米芯等中，富含纤维素类物质，作为固体碳源使用有着无可比拟的优势，取之不尽用之不完，也使之成为可循环利用有机物质，具有广泛的应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术中生态生物一体化污水处理装置，包括腔体、进水口、出水口、缓释碳源层、反硝化填料层、植物根系过滤层和回流管，其中具体地：腔体，其为顶部开口的半封闭腔体，构成一个大型的蓄水池。进水口，设于腔体底部，通过阀门控制开闭；出水口，设于腔体顶部，通过阀门控制开闭；缓释碳源层，铺设于腔体底部，作为第一层；反硝化填料层，铺设于缓释碳源层上方，反硝化填料层中分布有反硝化菌，作为第二层；植物根系过滤层，铺设于反硝化填料层上方，其上种植有净水植物，作为第三层；回流管，连接于缓释碳源层和植物根系过滤层之间，实现将第三层中的水回流至第一层，即硝化液通过回流管从植物根系过滤层回流至缓释碳源层。进水中的氨氮污染物在植物根系过滤层中通过硝化菌的硝化作用转化为硝酸盐，形成硝化液，经回流管回流至进水口进入缓释碳源层，后经过反硝化填料层，通过反硝化填料层的反硝化菌的反硝化作用硝酸盐被转化为氮气，污水中的氮得以去除。进一步地，所述的缓释碳源层为废弃农作物或秸秆破碎后制成的生物质缓释碳源粒。通过浸泡水解释放出能被反硝化菌利用的低分子量有机物，持续稳定的提供碳源，强化系统的反硝化性能。进一步地，所述的反硝化填料层为泡沫颗粒，泡沫颗粒表面上覆盖有反硝化菌。反硝化填料层由于夹于上下两层之间，使得其处于缺氧状态，填料表面被生物膜覆盖，在缺氧环境下通过生物膜的反硝化作用脱氮。进一步地，所述的植物根系过滤层由陶粒组成，相当于土壤供植物的根系生长，并有利于根系上进一步地，所述的植物根系过滤层陶粒上种植有女贞、紫穗槐或两栖榕中的一种或几种。女贞、紫穗槐和两栖榕等根系发达、耐寒性强的乔灌木和去污效果强、根系泌氧能力强的芦苇、香根草等水生植物搭配种植。利用植物根系泌氧能力维持相对好氧环境，通过植物根际微生物的降解和植物吸收作用去除污水中的有机物和氮磷等污染物，达到净化污水的作用。进一步地，所述的反硝化填料层与植物根系过滤层间、缓释碳源层与反硝化填料层间设有筛板。进一步地，所述的进水口处设有布水板，污水经布水板均匀布水后可使得进水均匀的分布在腔体。本专利技术中上述污水处理装置在污水处理中的应用，包括以下步骤：将待处理污水由进水口通入腔体中，利用腔体蓄载待处理污水，使得待处理污水在腔体中达到预设停留时间后得到净化，并通过出水口将净化后的水排出。进一步地，待处理污水的预设平均停留时间为48～72h，实现连续的连续式的污水处理。进一步地，在污水处理过程中，通过回流管和泵将植物根系过滤层中的水泵入缓释碳源层。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术有效利用废弃的农作物或植物秸秆作为生物质缓释碳源，稳定持续的为系统提供有机物，解决由于碳源不足所导致的反硝化效果差的问题，提高了系统脱氮性能。同时利用生物质碳源可以在装置中持续稳定缓慢释放的特性，克服了外加碳源的不便性，简单易行、持续性强。并且利用废弃的农作物或植物秸秆作为生物质缓释碳源，相比其他缓释碳源材料，成本低廉，可实现大范围的推广应用。2)本专利技术以植物根系和填料表面为生物膜载体，形成巨大的生物膜表面，构建高度多样化的生态系统，利用各次级生态系统的各种微生物、水生植物、水生动物等的生物协同作用，增强对水体中污染物的降解功能，大大改善了传统处理工艺的脱氮除磷效率。3)本专利技术中的植物可以生产肥料、饲料、造纸材料和沼气原料，可产生一定的经济效益，同时也可收割作为本系统的生物质缓释碳源材料，环保经济。4)本系统兼具结构简单、脱氮效果好、运行维护简单、投资成本低、经济环保等优点。附图说明图1为本专利技术中生态生物一体化污水处理装置的结构示意图。图中：1、腔体，2、进水口，3、出水口，4、缓释碳源层，5、反硝化填料层，6、植物根系过滤层，7、回流管，8、布水板。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例本实施例中生态生物一体化污水处理装置，包括腔体1、进水口2、出水口3、缓释碳源层4、反硝化填料层5、植物根系过滤层6和回流管7，参见图1。腔体1：其为顶部开口的半封闭腔体，构成一个大型的蓄水池。进水口2设于腔体1底部，通过阀门控制开闭，进水口2处设有布水板。出水口3设于腔体1顶部，通过阀门控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生态生物一体化污水处理装置，其特征在于，包括：/n腔体(1)，其为顶部开口的半封闭腔体；/n进水口(2)，设于腔体(1)底部；/n出水口(3)，设于腔体(1)顶部；/n缓释碳源层(4)，铺设于腔体(1)底部；/n反硝化填料层(5)，铺设于缓释碳源层(4)上方，反硝化填料层(5)中分布有反硝化菌；/n植物根系过滤层(6)，铺设于反硝化填料层(5)上方，其上种植有净水植物；/n回流管(7)，连接于缓释碳源层(4)和植物根系过滤层(6)之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种生态生物一体化污水处理装置，其特征在于，包括：
腔体(1)，其为顶部开口的半封闭腔体；
进水口(2)，设于腔体(1)底部；
出水口(3)，设于腔体(1)顶部；
缓释碳源层(4)，铺设于腔体(1)底部；
反硝化填料层(5)，铺设于缓释碳源层(4)上方，反硝化填料层(5)中分布有反硝化菌；
植物根系过滤层(6)，铺设于反硝化填料层(5)上方，其上种植有净水植物；
回流管(7)，连接于缓释碳源层(4)和植物根系过滤层(6)之间。


2.根据权利要求1所述的一种生态生物一体化污水处理装置，其特征在于，所述的缓释碳源层(4)为废弃农作物或秸秆破碎后制成的生物质缓释碳源粒。


3.根据权利要求1所述的一种生态生物一体化污水处理装置，其特征在于，所述的反硝化填料层(5)为泡沫颗粒，泡沫颗粒表面上覆盖有反硝化菌。


4.根据权利要求1所述的一种生态生物一体化污水处理装置，其特征在于，所述的植物根系过滤层(6)由陶粒组成。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王荣昌，赵悦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31