CN104944711B - 基于水生态***的水处理方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于水生态***的水处理方法及其装置。该水处理方法包括如下步骤：(1)污水经格栅和/或沉砂池预处理后，导出；(2)出水导入藻类反应器进行反应；(3)反应后的混合液导入食藻虫反应器进行反应；(4)分离反应后的混合液中的食藻虫后，将水导入人工湿地***，或，将反应后的混合液导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理***，处理后出水即可。该水处理方法，可以将生活污水或其他废水直接处理成地表II‑III类水，直接排放不会对自然水体造成污染，是一种低成本、高效、资源化的处理方法，且水处理过程中无剩余污泥等二次污染产生，低碳环保。
Description
技术领域
本发明涉及水体治理技术，特别是涉及一种基于水生态***的水处理方法及其装置。
背景技术
水处理的主要方法有物理、化学、生物法，具体工艺分别包括：过滤、混凝沉淀、活性污泥法、生物膜法、膜处理、高级氧化技术等，以及各种处理方法的改进与组合应用。其中，活性污泥法、生物膜法被广泛应用于污水处理的二级处理中，膜处理、高级氧化技术主要应用于水处理的深度处理中。
目前，各种废水处理的最高排放标准为城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标，经城镇污水厂处理后的出水仍然是劣V类水质，排入自然水体后仍会造成富营养化的污染问题。此外，应用最广泛的活性污泥法与生物膜法不可避免的产生剩余污泥，剩余污泥面临高额的处理处置费用，且填埋处置还需占地，造成土地资源的浪费。膜处理等技术应用于深度处理中可以提高城镇污水厂的出水水质，但其造价、运行费用高。
目前而言，暂无一种可以低成本、低能耗、高出水水质的污水处理方法。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于水生态***的水处理方法。
一种基于水生态***的水处理方法，包括如下步骤：
(1)污水经格栅和/或沉砂池预处理后，导出；
(2)将步骤(1)的出水导入藻类反应器进行反应，反应后的混合液导出；
(3)将步骤(2)的混合液导入食藻虫反应器进行反应，反应后的混合液导出；
(4)分离步骤(3)混合液中的食藻虫后，将水导入人工湿地***，处理后出水即可，或，
将步骤(3)混合液导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理***，处理后出水即可。
在其中一个实施例中，步骤(2)所述反应的条件为：光照强度为3000-10000LX(勒克斯)；水温10-30℃；pH 7-9，于所述条件下，反应至混合液中的叶绿素a含量为100～400μg/L或藻类数量为6000万个～1.5亿个/L时导出，所述反应期间需进行间歇曝气。
在其中一个实施例中，所述间歇曝气的方法为：每隔1-6h曝气4-10h。由此有效保证藻类生长所需的二氧化碳与氧气量。
在其中一个实施例中，步骤(3)所述反应的条件为：水温5-35℃，pH5-9，反应时间4-24h。
在其中一个实施例中，步骤(1)的出水导入前，所述藻类反应器中藻类的数量为500-3000万个/L。
在其中一个实施例中，步骤(2)的混合液导入前，所述食藻虫反应器中食藻虫的数量为100-600mg/L。
在其中一个实施例中，所述藻类为可食用藻类或产油藻类。具有经济利用价值同时易于被食藻虫利用。
在其中一个实施例中，步骤(4)所述分离食藻虫的方法为重力法、离心法或过滤法。
在其中一个实施例中，所述人工湿地***包括层叠的填料层和挺水植物层，以及附着于所述填料层的微生物。
本发明还提供一种基于水生态***的水处理装置，包括依次连接的格栅、沉砂池、养有藻类的藻类反应器、养有食藻虫的食藻虫反应器和水体深度处理装置，其中，所述水体深度处理装置为养有水生植物、水生动物和微生物的生态水处理池，或，依次连接的虫水分离器和人工湿地***。
本发明的原理及优点如下：
生活污水或其他废水中通常含有大量的有机物、氮、磷、无机盐等物质，其是污染物的同时，也是可以被生物、微生物利用营养物质，本发明在此基础上，经过实验探索，得出一种基于水生态***的水处理方法，其原理如下：
(1)污水先经格栅和/或沉砂池进行预处理，以此去除废水中的杂物、垃圾、颗粒物质、细颗粒物、砂石等等；
(2)而后将出水导入至养有藻类的反应器中，在本发明所述的温度、pH值、光照、二氧化碳、氧气等条件下，藻类充分利用废水中的有机物、氮、磷等污染物作为生长所需的营养物质，大量生长繁殖，由此将废水中污染物转化为藻类物质；
(3)将藻类与废水混合液导入养殖有食藻虫的反应器中，食藻虫以藻类为主要食物，在本发明所述的温度、pH值等条件下，保证食藻虫在对数生长期生长繁殖，经过自身新陈代谢与繁殖，快速去除水体中藻类，同时食藻虫大量生长繁殖，由此藻类物质转化为食藻虫；
(4)食藻虫与废水混合液可直接导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理***，食藻虫是水生动物的饵料，由此污染物最终转化为水生动物，实现污染物质的资源化，废水中剩余的营养盐等污染物质在水生植物、微生物的作用下被去除；或，将混合液中的食藻虫分离后，水导入至包括水生植物和微生物的人工湿地***，同理去除废水中的剩余污染物，而分离得到的食藻虫可用作喂养鱼虾等水生动物的饵料或其他用途，实现资源化利用。同时，人工湿地***和生态处理***还具有一定景观作用。
污水经由上述步骤处理后，水质达到地表II-III类水，可排放入自然水体或作为水资源利用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述基于水生态***的水处理方法，通过生态***食物链原理，将污染物转化为食藻虫、水生动植物等，可以将生活污水或其他废水直接处理成地表II-III类水，直接排放不会对自然水体造成污染，反而可以直接作为水资源利用，是一种低成本、高效、资源化的处理方法，且水处理过程中无剩余污泥等二次污染产生，低碳环保。
本发明所述基于水生态***的水处理装置，结构简单，便于实际应用。
附图说明
图1为本发明所述基于水生态***的水处理装置示意图；
图2为本发明所述基于水生态***的水处理方法的流程图，其中，
格栅10，格栅进水口101，格栅出水口102；
沉砂池20，沉砂池进水口201，沉砂池出水口202，搅拌装置203；
藻类反应器30，藻类反应器进水口301，藻类反应器出水口302，人工光照***303，曝气***304，加热***305；
食藻虫反应器40，食藻虫反应器进水口401，食藻虫反应器出水口402，加热***403；
生态水处理池50，生态水处理池进水口501，生态水处理池出水口502，沉水植物503，漂浮及浮叶植物504，水生动物505，挺水植物506，微生物507；
虫水分离器60，虫水分离器进水口601，虫水分离器出水口602，分离***603，食藻虫收集装置604；
人工湿地***70，人工湿地进水口701，人工湿地出水口702，挺水植物层703，填料层704，微生物706(附着生长在填料层704上)；
消毒装置80。
具体实施方式
本发明所述食藻虫是一种经改良驯化的专门以藻类、有机颗粒物为食的大型溞类浮游动物。
以下结合具体实施例对本发明的基于水生态***的水处理方法及其装置作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例一种基于水生态***的水处理装置(如图1所示)，包括依次连接的格栅10、沉砂池20、养有藻类的藻类反应器30、养有食藻虫的食藻虫反应器40、水体深度处理装置和消毒装置80，其中，所述水体深度处理装置为养有水生植物、水生动物和微生物的生态水处理池50，其中，
所述沉砂池20设置有搅拌装置203(包括电机及螺旋桨)；所述藻类反应器30设置有人工光照***303、曝气***304和加热***305；所述食藻虫反应器40也设置有加热***403。
一种基于水生态***的水处理方法，采用上述水处理装置，包括如下步骤(流程图见图2)：
(1)生活污水(来源由市政管网收集的生活污水)经格栅进水口101进入格栅10，去除废水中的杂物、垃圾、大颗粒物质等，然后由格栅出水口102导出；
(2)出水经管道由沉砂池进水口201导入沉砂池20中，细颗粒物、砂石等被去除，由沉砂池出水口202导出；
(3)出水经管道由藻类反应器进水口301导入藻类反应器30中进行反应，所述藻类反应器30中藻类(可食用藻类)的数量为500万个/L，通过人工光照***303和加热***305，控制藻类反应器中的反应条件为：5000LX强度的人工光照，温度在10-30摄氏度，温度较低时可进行加热，同时维持水体的pH为7-9，使藻类能够快速生长，每日需通过曝气***304间歇曝气：每隔2h曝气6h，当检测藻类反应器中藻类数量约为1亿个/L时，将藻类和水一起经由藻类反应器出水口302导出；
在藻类反应器中，藻类利用废水中的有机物、氮、磷等污染物作为生长所需的营养物质，保持在对数生长期大量生长繁殖，将废水中污染物转化为藻类物质；
(4)出水经管道由食藻虫反应器进水口401导入食藻虫反应器40中进行反应，所述食藻虫反应器40中食藻虫的数量为200mg/L，通过加热***403维持水体温度5-35摄氏度，同时维持水体的pH为5-9，反应12h，将食藻虫和水一起经由食藻虫反应器出水口402导出；
在食藻虫反应器中，食藻虫以藻类为食，经过自身新陈代谢与繁殖，去除水体中藻类，同时食藻虫大量生长繁殖，藻类转化为食藻虫；
(5)出水经管道由生态水处理池进水口501导入生态水处理池50，所述生态水处理池50养有水生植物(包括沉水植物503(苦草)，漂浮及浮叶植物504(睡莲)和挺水植物506(美人蕉))、水生动物505(鳜鱼)和微生物507(硝化细菌、反硝化细菌等)，而后水经由生态水处理池出水口502导出；
该生态处理***以水生动物、水生植物、微生物组成完整生态***，食藻虫是水生动物的饵料，最终将污染物转化为水生动物，实现污染物质的资源化，废水中剩余的污染物质在水生植物、微生物的作用下被去除，同时，该生态处理***还具有一定景观作用；
(6)出水经管道进入消毒装置80中进行消毒后，即完成水处理。
消毒处理后水体水质达到地表II-III类水，可排放入自然水体或作为水资源利用。
实施例2
本实施例一种基于水生态***的水处理装置(如图1所示)，将实施例1所述水处理装置中的水体深度处理装置替换为依次连接的虫水分离器60和人工湿地***70，其余装置同实施例1。
一种基于水生态***的水处理方法(流程图见图2)，污水来自市政管网收集的生活污水，采用上述水处理装置，步骤同实施例1，区别在于：
步骤(2)所述光照的强度为3000LX，所述间歇曝气的方法为每隔6h曝气10h；
步骤(4)的出水经管道由虫水分离器进水口601进入虫水分离器60，通过分离***603(离心分离器)将食藻虫和水分离，分离的食藻虫进入食藻虫收集装置604，可作为喂养鱼虾的饵料，最终将污染物质转化为水生动物，实现资源化利用，水经管道由人工湿地进水口701导入人工湿地***70，该人工湿地***70包括层叠的填料层704(陶粒等)和挺水植物层703(美人蕉、再力花)，以及附着在填料层的微生物706(硝化细菌、反硝化细菌)和在人工湿地的水生植物和微生物的作用下，剩余营养盐等污染物质被去除，而后出水由人工湿地出水口702导出，进入消毒装置80中进行消毒后，即完成水处理。
消毒处理后水体水质达到地表II-III类水，可排放入自然水体或作为水资源利用。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于水生态***的水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)污水经格栅和/或沉砂池预处理后，导出；
(2)将步骤(1)的出水导入藻类反应器进行反应，反应后的混合液导出；
(3)将步骤(2)的混合液导入食藻虫反应器进行反应，反应后的混合液导出；
(4)分离步骤(3)混合液中的食藻虫后，将水导入人工湿地***，处理后出水即可，或，
将步骤(3)混合液导入包含水生动物、水生植物以及微生物的生态处理***，处理后出水即可。
2.根据权利要求1所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的条件为：光照强度为3000-10000LX；水温10-30℃；pH 7-9，于所述条件下，反应至混合液中的叶绿素a含量为100～400μg/L或藻类数量为6000万个～1.5亿个/L时导出，所述反应期间需进行间歇曝气。
3.根据权利要求2所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，所述间歇曝气的方法为：每隔1-6h曝气4-10h。
4.根据权利要求1所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，步骤(3)所述反应的条件为：水温5-35℃，pH5-9，反应时间4-24h。
5.根据权利要求1所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，步骤(1)的出水导入前，所述藻类反应器中藻类的数量为500-3000万个/L。
6.根据权利要求1所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，步骤(2)的混合液导入前，所述食藻虫反应器中食藻虫的数量为100-600mg/L。
7.根据权利要求1所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，所述藻类为可食用藻类或产油藻类。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，步骤(4)所述分离食藻虫的方法为重力法、离心法或过滤法。
9.根据权利要求1-7任一项所述的基于水生态***的水处理方法，其特征在于，所述人工湿地***包括层叠的填料层和挺水植物层，以及附着于所述填料层的微生物。
10.一种基于水生态***的水处理装置，其特征在于，包括依次连接的格栅、沉砂池、养有藻类的藻类反应器、养有食藻虫的食藻虫反应器和水体深度处理装置，其中，所述沉砂池设置有搅拌装置；所述水体深度处理装置为养有水生植物、水生动物和微生物的生态水处理池，或，依次连接的虫水分离器和人工湿地***。
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