專利名稱：污水處理與利用生態(tài)塘的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及污水處理系統(tǒng)，尤其涉及一種用于城鎮(zhèn)污水、生活污水、有機工業(yè)廢水、農業(yè)廢水(包括農、副、牧、漁業(yè)產(chǎn)品)加工廢水、畜禽養(yǎng)殖廢水等的處理和利用，實現(xiàn)污水處理的資源化和生態(tài)化、污水中的營養(yǎng)物和水的循環(huán)利用、污水凈化后的美化與景觀化的污水處理與利用生態(tài)塘。
背景技術：
傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘(或稱氧化塘、生物凈化塘)，被廣泛地應用于城市污水和工業(yè)廢水處理中。它們具有基建和運行費用低廉、易于維護運行、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點，但是也有占地面積大、惡臭氣體污染周圍環(huán)境、處理效果較差，難以達到嚴格的排放標準等缺點，尤其是出水懸浮固體(SS)因藻類過量繁殖而偏高和超標。因此，污水處理穩(wěn)定塘正在沿著強化和高效的方向發(fā)展，即通過增加塘中的生物量，并通過活性生物體(或稱活性污泥)的停留時間(SRT)跟水力停留時間(HRT)的分離來大幅度縮短穩(wěn)定塘的水力停留時間，從原來的30-90天縮短至5-15天。同時通過曝氣增氧和改進進水和出水的均勻布水系統(tǒng)，提高塘的容積利用率和單位容積的污染物處理負荷率，可大幅度提高污水在塘中的處理效率。
但是，這些穩(wěn)定塘，包括強化的塘系統(tǒng)，均屬藻菌共生系統(tǒng)，在其中只存在分解者生物—細菌、真菌以及生產(chǎn)者生物—藻類和其它水生植物，而沒有足夠數(shù)量的消費者生物，如魚類、鴨、鵝等，將過量生產(chǎn)的藻類和其它水生植物消耗掉而維持塘中藻類數(shù)量的動態(tài)平衡，致使塘中藻菌共生系統(tǒng)在運行中往往出現(xiàn)藻類過多相應使出水SS偏高的現(xiàn)象。由此可見，它是不完善的生態(tài)系統(tǒng)，而其根本改進途徑必須從完善其塘中生態(tài)系統(tǒng)著手。污水處理和利用生態(tài)塘就是沿著這樣的思路開發(fā)出來的。
實用新型內容本實用新型是為了解決現(xiàn)有穩(wěn)定塘因藻類數(shù)量繁殖過多，導致塘中藻菌共生系統(tǒng)的動態(tài)失衡，致使相應使出水的SS偏高的技術問題，提供一種具有完善生態(tài)系的污水處理與利用生態(tài)塘。
為解決上述問題，本實用新型的技術方案是構造一種污水處理與利用生態(tài)塘，其包括依次串接的強化復合厭氧-兼性塘、曝氣養(yǎng)殖塘、人工濕地和至少一級最后凈化塘；所述強化復合厭氧-兼性塘的厭氧區(qū)和兼性區(qū)之間設有第一導流墻，兼性區(qū)和曝氣養(yǎng)殖塘之間設有第二導流墻，曝氣養(yǎng)殖塘和人工濕地之間設有頂部帶有溢流堰的第一堤壩，人工濕地和最后凈化塘之間設有頂部帶有溢流堰的第二堤壩；所述強化復合厭氧-兼性塘的進水端頂部設有進水分布槽，多根與該進水分布槽連通的等間距和平行的進水支管向下伸到所述厭氧區(qū)的底部；所述最后凈化塘出水端的頂部設有可與外部連通的出水槽，多根出水支管將該出水槽與最后凈化塘連通。
其中，所述厭氧區(qū)的底部為污泥厭氧發(fā)酵坑，而上部為生物膜填料區(qū)。
所述的兼性區(qū)中設有生物膜填料并間隔安裝有曝氣機。
所述生物膜填料可以是高比表面積的辮簾式填料。
所述的第二導流墻為穿孔布水花墻。
所述厭氧區(qū)中污泥厭氧發(fā)酵坑的有效水深為5-6m，兼性區(qū)的有效水深為3-4m；所述曝氣養(yǎng)殖塘的有效水深為2-4m，其中間隔安裝有曝氣機；所述人工濕地的有效水深為0.5m-1m；所述最后凈化塘的有效水深為2-4m。
所述的曝氣養(yǎng)殖塘可以是養(yǎng)魚塘、養(yǎng)鴨塘、養(yǎng)鵝塘、養(yǎng)蝦塘、養(yǎng)蟹塘和養(yǎng)貝塘中的任一種。
所述的人工濕地為地表徑流人工濕地或潛流人工濕地。
本實用新型將藻菌共生系統(tǒng)和生態(tài)塘系統(tǒng)有機的結合起來，從而能高效地去除污水中的各種主要污染物，并使最后出水達到很高水質標準，可作多種用途的回收再用并實現(xiàn)水循環(huán)，同時還能將污水中的有機物和營養(yǎng)物通過在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移轉化而成為有價值的資源；還能將生態(tài)塘設計和建成風景優(yōu)美和引人入勝的生態(tài)景觀場所。
因此，污水處理與利用生態(tài)塘能起到多種作用一是污水凈化和回收再用實現(xiàn)水循環(huán)；二是將污水中的有機物和營養(yǎng)物通過在塘生態(tài)系統(tǒng)中遷移轉化最后成為水產(chǎn)品而實現(xiàn)資源化；三是將養(yǎng)魚塘、人工濕地和最后凈化塘進行自然化、美化和景觀化設計、建造和運行，形成優(yōu)美的生態(tài)景觀，從而充分體現(xiàn)其環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明，其中


圖1為本實用新型較佳實施例并聯(lián)裝置平面圖；圖2為
圖1A-A向的剖面圖；圖3為
圖1B-B向的剖面放大圖；圖4為
圖1C-C向的剖面放大圖；圖5為
圖1D-D向的剖面放大圖；圖6為
圖1E-E向的剖面放大圖；圖7為
圖1F-F向的剖面放大圖。
具體實施方式
圖1和圖2示出了本實用新型較佳實施例并聯(lián)裝置的基本結構，該污水處理與利用生態(tài)塘，起包括依次串接的強化復合厭氧-兼性塘、曝氣養(yǎng)殖塘3、人工濕地4和至少一級最后凈化塘5。強化復合厭氧-兼性塘的厭氧區(qū)1和兼性區(qū)2之間設有第一導流墻6，兼性區(qū)2和曝氣養(yǎng)殖塘3之間設有第二導流墻7-穿孔布水花墻，曝氣養(yǎng)殖塘3和人工濕地4之間設有頂部帶有溢流堰8的第一堤壩9，人工濕地4和最后凈化塘5之間設有頂部帶有溢流堰8的第二堤壩10。
如
圖1和圖2所示，強化復合厭氧-兼性塘的厭氧區(qū)1由底部的污泥厭氧發(fā)酵坑15和上部的生物膜填料16區(qū)構成，本實施例生物膜填料為高比表面積的辮簾式填料。厭氧區(qū)1的進水端為進水堤壩18，其頂部設有進水分布槽11，并通過一進水總管19與外部的預處理設施(格柵沉沙池)的出水管連接。多根與進水分布槽11連通的等間距和平行的進水支管12，沿著進水堤壩18的內坡向下伸到污泥厭氧發(fā)酵坑15的底部，進水支管12的末端以喇叭口的形式伸到污泥厭氧發(fā)酵坑，而喇叭口距污泥厭氧發(fā)酵坑的底面為0.2m至0.4m，本實施例取為0.3m。對于占地面積大的污泥厭氧發(fā)酵坑，可以在每根進水支管的末端對稱地放置多個喇叭口伸到污泥發(fā)酵坑底部。兼性區(qū)2中設有生物膜填料16，曝氣機17沿兼性區(qū)2的軸向間隔設置，并沿其寬度方向設置兩臺曝氣機17。
經(jīng)過預處理的污水通過進水總管19與進水分布槽11，首先流入強化復合厭氧-兼性塘中，其進水首先經(jīng)多根進水支管12進入污泥發(fā)酵坑15的底部(參閱圖3)，然后自下而上地流經(jīng)污泥發(fā)酵發(fā)酵坑，它按上向流厭氧污泥床反應器的原理工作，將上升的污水與其中的厭氧活性污泥充分接觸，并使其中的有機污染物發(fā)生厭氧反應，如水解、酸化等液化反應，將污水中的有機化合物降解為揮發(fā)性脂肪酸、醛、醇類等中間產(chǎn)物，以及發(fā)生甲烷發(fā)酵等氣化反應，將污水中的有機物轉化為CH4、CO2、H2、N2等氣體，它們從塘中逸出進入大氣，從而污水中的部分有機物完成全過程的去除。水解、酸化的液化中間產(chǎn)物，如揮發(fā)性脂肪酸、醇、醛等，進入強化兼性塘后，在曝氣好氧區(qū)進行氧化降解形成最后產(chǎn)物，如H2O、CO2、NH4+-N、NO3--N、NO2--、PO43-等。它們隨強化厭氧-兼性塘(或強化兼性糖)出水進入其后的曝氣養(yǎng)魚塘。
經(jīng)過厭氧區(qū)1處理的污水溢過第一導流墻6，該導流墻保證厭氧區(qū)1的底部進水依次由下而上地流經(jīng)污泥發(fā)酵坑15和其上部的生物膜填料16區(qū)后再進入其后的兼性區(qū)2。兼性塘2的缺氧區(qū)，在生物膜填料16上的生物膜中、懸浮污泥和底泥中含有兼性厭氧菌和兼性菌，尤其是真菌和霉菌，它們能有效地降解難以好氧生物降解的有機化合物(如木質素、纖維素、農藥、合成洗滌劑等)而轉化為易于生物降解有機物，使BOD5/COD比值提高。易降解的中間產(chǎn)物進入好氧區(qū)后便容易被好氧菌氧化降解為最后產(chǎn)物CO2、H2O、NH4+-N、PO43-等。它們進入養(yǎng)魚塘后也參與藻類等水生植物的光合過程。
強化厭氧塘-兼性塘，在其污泥厭氧發(fā)酵坑15中還能使重金屬與硫化物發(fā)生化合反應而形成難溶的金屬硫化物沉淀物而從污水中去除，防止其進入后續(xù)的養(yǎng)魚塘或其它水產(chǎn)養(yǎng)殖塘，從而保障了養(yǎng)殖的水產(chǎn)品免受重金屬污染。
強化復合厭氧-兼性塘的主要設計參數(shù)水力停留時間(HRT)2-3天；污泥厭氧發(fā)酵坑的HRT＝0.5-1天，水深5-6m；兼性塘區(qū)水深3-4m，HRT＝1～2.5天。代表性污染物去除率SS70-80％，COD60-70％，BOD550-60％，TN5-10％，TP5-10％。
如
圖1和圖2所示，經(jīng)兼性區(qū)2處理后的出水流過穿孔布水花墻7進入間隔安裝有曝氣機17的曝氣養(yǎng)魚塘3(參閱圖4、圖5)，而穿孔布水花墻7的作用是汪洋魚塘中均勻分布進水。進水中含有的無機營養(yǎng)鹽，如CO2、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和PO43-等，為其中的藻類和其它水生植物的生長和繁殖提供了豐富的營養(yǎng)物，它們直接參與藻類等水生植物的光合過程并轉化成藻類等新細胞的組成物質；這些新生長和繁殖的藻類和其它水生植物，以及由微型藻類作餌料而繁殖起來的原生動物、后生動物，浮游動物和底棲動物等，都作為魚類的餌料促進魚的生長和繁殖，最后以成魚收獲而離開塘系統(tǒng)，由此完成污水中有機物和營養(yǎng)物在食物鏈中的遷移轉化，并從污水中去除。
也可在生態(tài)塘系統(tǒng)中設置養(yǎng)鴨、鵝塘、養(yǎng)蝦塘、養(yǎng)蟹塘、養(yǎng)貝塘等，并在其中建立相應的食物鏈實現(xiàn)污染物在其中的遷移轉化和去除。同時實現(xiàn)污水處理資源化，最后將污水中的有機物和營養(yǎng)物轉化成魚、蝦、貝、鴨等產(chǎn)品作為有價值的資源予以收獲和收益。
由此可見，生態(tài)塘系統(tǒng)，在以日光輻照提供的太陽能作為初始能源的推動下，將進入其中污水的有機污染物和營養(yǎng)物，在通過種植水生植物、養(yǎng)殖水產(chǎn)和水禽等措施而形成食物鏈中，進行其能量和物質形態(tài)的遷移和轉化，最后既從污水中去除了有機物和營養(yǎng)物，完成污水的凈化，同時也收獲了水產(chǎn)品而有所收益。
曝氣養(yǎng)魚塘3主要設計參數(shù)水深2-4m、HRT＝3-5天，有多余土地時，也可有更長的水力停留時間；代表性污染物去除率SS70-80％，COD70-80％，BOD575-85％，TN60-70％，NH3-N70-80％，TP60-70％.
如
圖1和圖2所示，經(jīng)曝氣養(yǎng)魚塘3處理后的出水流過一溢流堰8進入人工濕地4(參閱圖5)。由于養(yǎng)魚或其它等水產(chǎn)養(yǎng)殖，在凈化污水的同時，也會由于其排泄物而對塘水造成二次污染，因此必須在其后設置人工濕地以去除其二次污染物和剩余污染物。本實施例采用地表徑流(SF)人工濕地(處理污水＞10000m3/d時)，也可采用潛流人工濕地(SSF)(處理流量＜10000m3/d)。在人工濕地上種植和生長的沼生植物，如蘆葦、蒲草、香蒲等，其浸沒在水中的莖部分和根，在其表面上生長有生物膜，他們能有效地降解有機物和營養(yǎng)物，并且其降解產(chǎn)物，如CO2、NH4+-N、NO2--N、NO3--N和PO43-等能直接被蘆葦?shù)雀滴斩龠M其生長和繁殖。蘆葦?shù)雀档暮醚鹾腿毖鯀^(qū)中的微生物(硝化菌和反硝化菌)能發(fā)生硝化和反硝化，以及在生物膜中發(fā)生的同步硝化-反硝化，都能有效地去除總氮和氨氮。通過植物的吸收、土壤的吸附和化學沉淀反應，以及除磷菌的綜合作用，人工濕地也能有效地除磷。在人工濕地中通過生物膜中原生動物和后生動物的撲食、過濾截留等機理，也能有效地去除病原微生物。設計合理的人工濕地，其出水水質可達GB18918-2002(城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準)1A或1B標準。
設置有塘區(qū)的地表徑流人工濕地，還可在其中養(yǎng)殖魚、蝦、蟹等水產(chǎn)，以消耗其中的剩余生物膜、底泥、底棲動物、浮游動物等，以使進水得到進一步凈化的同時，也收獲可觀的水產(chǎn)品。
人工濕地主要設計參數(shù)HRT＝0.5-2天，水深0.5-1m；代表性污染物去除率SS80-90％，BOD5 80-85％，COD75-85％，TN70-80％，NH3-N75-85％，TP70-80％。
如
圖1和圖2所示，經(jīng)人工濕地4處理后的出水再流過一溢流堰8進入最后凈化塘5(參閱圖6)。它是生態(tài)塘系統(tǒng)的最后單元塘，起最后凈化作用。通過其中的微生物將進水中的剩余污染物如COD、BOD5、NH3-N、NOx-N和TP等降低到很低的水平，若通過2-3級串聯(lián)凈化塘(HRT＞3d)的凈化，最后出水的COD≤20mg/L；BOD5≤5mg/L；SS≤5mg/L；NH3-N≤2mg/L；TP≤1mg/L。
最后凈化塘的主要任務和功能，是去除病原微生物，設計良好的多級串聯(lián)凈化塘的去除大腸菌總數(shù)和細菌總數(shù)的效率達到3-4log(99.9％～99.99％)；由厭氧塘、兼性塘、養(yǎng)魚塘、人工濕地和凈化塘組成的生態(tài)塘系統(tǒng)的細菌總數(shù)和大腸菌總數(shù)的總去除率達5-6log(99.999％～99.9999％)。
最后凈化塘主要設計參數(shù)HRT＝2-3天，水深2-4m、出水水質SS≤5mg/L，BOD5≤5mg/L，COD≤20mg/L，TN≤10mg/L；NH3-N≤2mg/L，TP≤0.5mg/L，細菌總數(shù)≤100cfu/ml，大腸菌總數(shù)≤1000cfu/L。
最后凈化塘中的水質良好，清澈透明，可構成優(yōu)美的水景景觀，為此可在其中種植觀賞性水生植物，如荷、蓮等，也可放養(yǎng)適量的觀賞性魚類，如錦鯉、紅鯉等，使其成為優(yōu)美的景觀湖。
最后凈化塘5的出水端為出水堤壩21，其頂部設有出水槽13，多根出水支管14將該出水槽與最后凈化塘5連通，出水槽13通過出水總管13將處理后的水排出。
這樣污水處理與利用生態(tài)塘起到多種作用一是污水凈化和回收再用實現(xiàn)水循環(huán)；二是將污水中的有機物和營養(yǎng)物通過在塘生態(tài)系統(tǒng)中遷移轉化最后成為水產(chǎn)品而實現(xiàn)資源化；三是將養(yǎng)魚塘、人工濕地和最后凈化塘進行自然化、美化和景觀化設計、建造和運行，形成優(yōu)美的生態(tài)景觀。
權利要求1.一種污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于包括依次串接的強化復合厭氧-兼性塘、曝氣養(yǎng)殖塘(3)、人工濕地(4)和至少一級最后凈化塘(5)；所述強化復合厭氧-兼性塘的厭氧區(qū)(1)和兼性區(qū)(2)之間設有第一導流墻(6)，兼性區(qū)(2)和曝氣養(yǎng)殖塘(3)之間設有第二導流墻(7)，曝氣養(yǎng)殖塘(3)和人工濕地(4)之間設有頂部帶有溢流堰(8)的第一堤壩(9)，人工濕地(4)和最后凈化塘(5)之間設有頂部帶有溢流堰(8)的第二堤壩(10)；所述強化復合厭氧-兼性塘的進水端頂部設有進水分布槽(11)，多根與該進水分布槽連通的等間距和平行的進水支管(12)向下伸到所述厭氧區(qū)(1)的底部；所述最后凈化塘(5)出水端的頂部設有可與外部連通的出水槽(13)，多根出水支管(14)將該出水槽與最后凈化塘(5)連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于所述厭氧區(qū)(1)的底部為污泥厭氧發(fā)酵坑(15)，而上部為生物膜填料(16)區(qū)。
3.根據(jù)權利要求2所述的污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于所述的兼性區(qū)(2)中設有生物膜填料(16)并間隔安裝有曝氣機(17)。
4.根據(jù)權利要求3所述的污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于所述生物膜填料(16)為高比表面積的辮簾式填料。
5.根據(jù)權利要求4所述的污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于所述的第二導流墻(7)為穿孔布水花墻。
6.根據(jù)權利要求5所述的污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于所述厭氧區(qū)(1)中污泥厭氧發(fā)酵坑(15)的有效水深為5-6m，兼性區(qū)(2)的有效水深為3-4m；所述曝氣養(yǎng)殖塘(3)的有效水深為2-4m，其中間隔安裝有曝氣機(17)；所述人工濕地(4)的有效水深為0.5m-1m；所述最后凈化塘(5)的有效水深為2-4m。
7.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于所述的曝氣養(yǎng)殖塘(3)為養(yǎng)魚塘、養(yǎng)鴨塘、養(yǎng)鵝塘、養(yǎng)蝦塘、養(yǎng)蟹塘和養(yǎng)貝塘的任一種。
8.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的污水處理與利用生態(tài)塘，其特征在于所述的人工濕地(4)為地表徑流人工濕地或潛流人工濕地。
專利摘要一種污水處理與利用生態(tài)塘，其包括依次串接的強化復合厭氧－兼性塘、曝氣養(yǎng)殖塘、人工濕地和至少一級最后凈化塘。強化復合厭氧－兼性塘的厭氧區(qū)和兼性區(qū)之間設有第一導流墻，兼性區(qū)和曝氣養(yǎng)殖塘之間設有第二導流墻，曝氣養(yǎng)殖塘和人工濕地之間設有頂部帶有溢流堰的第一堤壩，人工濕地和最后凈化塘之間設有頂部帶有溢流堰的第二堤壩。強化復合厭氧－兼性塘的進水端頂部設有進水分布槽，多根與該進水分布槽連通的進水支管伸到厭氧區(qū)的底部。最后凈化塘出水端的頂部設有可與外部連通的出水槽，多根出水支管將該出水槽與最后凈化塘連通。本實用新型將藻菌共生系統(tǒng)和生態(tài)塘系統(tǒng)有機的結合起來，從而能高效地凈化污水，并可實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。
文檔編號C02F3/32GK2883355SQ200620014590
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權日2006年9月8日
發(fā)明者王寶貞, 王琳, 王麗, 劉碩, 王淑梅, 王進, 王黛 申請人:王寶貞