一种生活污水处理系统和方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种生活污水处理系统和方法。

背景技术

生活污水一般包括人畜粪便和厨房污水，农村的生活污水还包括化肥农药污水、养殖污水等，其污染物成分以氮、磷和有机物为主。

现有的生活污水处理系统包括依次连通的缺氧池、好氧池、沉淀装置和人工湿地，其中，好氧池用于对污水中有机物和氮营养盐进行硝化处理，产生的硝化污水通过管道回流至缺氧池进行反硝化除氮处理，经好氧池和缺氧池处理后再进入沉淀装置沉淀，产生的上清液进入人工湿地，由人工湿地净化吸收。

在上述生活污水处理系统中，污水经好氧池和缺氧池处理除去了污水中的大部分有机物和氮营养盐，再由沉淀装置沉淀后，沉淀出的上清液中有机物和氮营养盐含量进一步降低，最终进入人工湿地的污水难以保证人工湿地植物的营养摄取，导致现有人工湿地的植物矿物质缺失、根系扎根不稳、冬季容易枯萎或冻死，从而导致人工湿地对污水的净化能力降低，甚至出现水质反弹现象。另一方面，沉淀装置中产生的污泥含有大量有机物和氮磷营养盐，若将其投入下游的人工湿地会影响最终的水质，因此还需对污泥做另行处理。

发明内容

鉴于上述问题，有必要提出一种生活污水处理系统以解决或部分解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

本发明提出了一种生活污水处理系统，包括活性土壤湿地子系统、活性土壤再生子系统、沉淀装置、硝化液回流子系统和活性污泥回流子系统，其中：

活性土壤湿地子系统的出水口与活性土壤再生子系统的入水口连接；活性土壤再生子系统的出水口与沉淀装置的入水口连接；硝化液回流子系统的入口与活性土壤再生子系统连接，出口与活性土壤湿地子系统连接；活性污泥回流子系统的入口与沉淀装置连接，出口与活性土壤湿地子系统连接；

所述活性土壤湿地子系统用于对污水进行反硝化处理和植物净化吸收处理；

所述活性土壤再生子系统用于对已反硝化处理和植物净化吸收处理的污水进行硝化处理。

进一步的，所述活性土壤湿地子系统包括活性土壤层、滤料层、第一曝气子系统和灌溉子系统，其中：

所述活性土壤层覆盖于滤料层上；所述第一曝气子系统位于滤料层内；所述灌溉子系统位于活性土壤层内，该灌溉子系统的入水口分别与硝化液回流子系统和活性污泥回流子系统连接。

进一步的，所述活性土壤再生子系统包括生物选择器和第二曝气子系统，所述第二曝气子系统位于生物选择器之下。

进一步的，所述灌溉子系统包括灌溉主管和导流沟渠，其中：

灌溉主管的入水口分别与所述硝化液回流子系统和所述活性污泥回流子系统的出水口连接，灌溉主管的出水口与导流沟渠入水口连接。

进一步的，所述活性土壤湿地子系统还设有内回流子系统，所述内回流子系统连接于活性土壤湿地子系统的出水口与灌溉子系统的入水口之间。

进一步的，所述活性土壤湿地子系统还设有布水集水子系统，所述布水集水子系统包括布水管路和集水管路，其中：

所述布水管路连接在活性土壤湿地子系统入水口与滤料层入水口之间，所述集水管路连接在滤料层出水口与活性土壤湿地子系统出水口之间。

进一步的，所述滤料层包括碎石滤料层和卵石滤料层，所述碎石滤料层位于卵石滤料层之下，所述第一曝气子系统位于碎石滤料层内。

另一方面，本发明还公开了一种生活污水处理方法，包括以下步骤：

将生活污水引入活性土壤湿地子系统，进行反硝化处理和植物净化吸收处理；

将已反硝化处理和植物净化吸收处理的污水引入活性土壤再生子系统，进行硝化处理，产生硝化污水和活性污泥，所述硝化污水回流至活性土壤湿地子系统，所述活性污泥进入沉淀装置；

所述活性污泥在沉淀装置中进行泥水分离，分离出的沉淀污泥回流至活性土壤湿地子系统。

进一步的，所述生活污水处理方法在所述将生活污水引入活性土壤湿地子系统之前还包括：将生活污水引入人工格栅，除去大颗粒物；所述除去大颗粒物的污水进入调节池，进行水质水量调节。

进一步的，所述生活污水处理方法还包括：将所述已反硝化处理和植物净化吸收处理的污水回流至所述活性土壤湿地子系统。

基于上述技术方案，本发明较现有技术而言的有益效果为：

本发明公开的生活污水处理系统中，活性土壤再生子系统对污水中有机物进行硝化处理，产生硝化污水和活性污泥；所述硝化污水通过硝化液回流子系统回流至上游的活性土壤湿地子系统，在活性土壤湿地子系统中进行反硝化处理，并由土壤中植物和微生物净化吸收；所述活性污泥进入沉淀装置进行泥水分离，分离出沉淀污泥和上清液；所述沉淀污泥通过活性污泥回流子系统回流至活性土壤湿地子系统，为活性土壤湿地子系统的植物补充氮、磷、有机物等植物必须营养元素，促进植物生长，同时也对表层流失土壤进行补充；所述上清液进入后续单元进行处理。本方案解决了现有技术中人工湿地植物生长不良的问题，提高了湿地植物冬季生存率，进而提高了湿地的污水处理效率；并且，该方案解决了现有技术中生活污水处理系统的污泥去向问题，完成了对污泥的内部消化。

附图说明

图1是本发明实施例一中，一种生活污水处理系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一中，生活污水处理系统中活性土壤湿地子系统的结构示意图；

图3是本发明实施例二中，一种生活污水处理方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，一种生活污水处理系统，包括活性土壤湿地子系统10、活性土壤再生子系统20、沉淀装置30、硝化液回流子系统40和活性污泥回流子系统50，其中：

活性土壤湿地子系统10的出水口与活性土壤再生子系统20的入水口连接；活性土壤再生子系统20的出水口与沉淀装置30的入水口连接；硝化液回流子系统40的入口与活性土壤再生子系统20连接，出口与活性土壤湿地子系统10连接；活性污泥回流子系统50的入口与沉淀装置30连接，出口与活性土壤湿地子系统10连接。

所述活性土壤湿地子系统用于对污水进行反硝化处理和植物净化吸收处理。

所述活性土壤再生子系统用于对已反硝化处理和植物净化吸收处理的污水进行硝化处理。

所述硝化处理产生的硝化污水通过硝化液回流子系统40回流至活性土壤湿地子系统10；产生的活性污泥经沉淀装置30沉淀后通过活性污泥回流子系统50回流至活性土壤湿地子系统10。

本种生活污水处理系统的具体工作原理如下：

生活污水进入活性土壤湿地子系统10。

活性土壤湿地子系统10表面由植被覆盖，植物吸收污水中的有机物、氮营养盐、磷营养盐，合成ATP(腺苷三磷酸)、DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)等植物有机成分，通过对植物的收割将碳、氮、磷等植物必需的营养元素从系统中除去，可提高活性土壤湿地子系统10的污水处理效率。同时，土壤中微生物可对污水中有机物进行降解和吸收。

活性土壤湿地子系统10在表层植被的覆盖下，下层空间为少氧环境，通过对下层空间的处理使其有利于微生物着床繁殖，流经活性土壤湿地子系统10的污水在好氧微生物、兼氧微生物和植物根系的吸收作用下其氧气含量进一步降低，使下层空间形成缺氧环境，从而使厌氧微生物可以对污水中的硝酸盐和铵盐进行反硝化化学反应。活性土壤湿地子系统10通过硝化液回流子系统40与活性土壤再生子系统20相通，活性土壤再生子系统20产生的硝化污水经硝化液回流子系统40回流至活性土壤湿地子系统10，由厌氧微生物的反硝化作用达到脱氮效果。

经过活性土壤湿地子系统10处理后的污水进入活性土壤再生子系统20。

活性土壤再生子系统20具备现有技术中好氧池单元的功能，由好氧微生物对污水中有机物进行硝化处理，产生的硝化污水通过硝化液回流子系统40回流至活性土壤湿地子系统10，由植物净化吸收，并由厌氧微生物进行反硝化处理；产生的老化活性污泥以及悬浮活性污泥形成浊液进入沉淀装置30。

活性土壤再生子系统20处理后的活性污泥浊液进入沉淀装置30中进行泥水分离。

沉淀装置30中分离出的的底部沉淀污泥通过活性污泥回流子系统50回流至活性土壤湿地子系统10，所述沉淀污泥经由活性土壤再生子系统20的好氧菌繁殖着床，含有大量有机物、氮盐、磷盐等植物必需营养元素，有利于活性土壤湿地子系统10表层植物的生长，同时也对表层流失土壤进行补充；沉淀装置30中分离出的上清液进入后续处理单元。

本发明公开的生活污水处理系统中，活性土壤再生子系统对污水中有机物进行硝化处理，产生硝化污水和活性污泥；所述硝化污水通过硝化液回流子系统回流至上游的活性土壤湿地子系统，在活性土壤湿地子系统中进行反硝化处理，并由土壤中植物和微生物净化吸收；所述活性污泥进入沉淀装置进行泥水分离，分离出沉淀污泥和上清液；所述沉淀污泥通过活性污泥回流子系统回流至活性土壤湿地子系统，为活性土壤湿地子系统的植物补充氮、磷、有机物等植物必须营养元素，促进植物生长，同时也对表层流失土壤进行补充；所述上清液进入后续单元进行处理。本方案解决了现有技术中人工湿地植物生长不良的问题，提高了湿地植物冬季生存率，进而提高了湿地的污水处理效率；并且，该方案解决了现有技术中生活污水处理系统的污泥去向问题，完成了对污泥的内部消化。

在一些实施例中，如图2所示，所述活性土壤湿地子系统10包括活性土壤层11、滤料层12、第一曝气子系统13和灌溉子系统14，其中：

活性土壤层11覆盖于滤料层12之上，用于种植植物；滤料层12位于活性土壤层11之下，可以由不同粒径的碎石构筑成过滤床层，用于好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生物着床繁殖；第一曝气子系统13位于滤料层12内，用于调节滤料层12的氧气含量；灌溉子系统14位于活性土壤层11内，其入水口分别与硝化液回流子系统40和活性污泥回流子系统50连接，用于导流和灌溉。

本实施例在活性土壤湿地子系统的表层土壤之下设置滤料层和曝气子系统，有利于好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生物着床繁殖，并通过曝气子系统控制滤料层的氧气含量调节滤料层中的微生物化学反应，提高了活性土壤湿地子系统对污水处理的效率；另一方面，曝气子系统可以通过曝气疏通被堵塞的输水管道，从而起到防止活性土壤湿地子系统堵塞的效果。并且，本实施例在活性土壤湿地子系统的表层土壤上设置了灌溉子系统，有利于对回流到活性土壤层的硝化污水和污泥浊液进行导流和灌溉。

在一些实施例中，所述活性土壤再生子系统20包括生物选择器(图中未示出)和第二曝气子系统(图中未示出)，第二曝气子系统位于生物选择器之下，用于控制活性土壤再生子系统20内氧气含量，生物选择器置于第二曝气子系统之上，用于给好氧微生物着床繁殖。

本实施例在活性土壤再生子系统中设置生物选择器和曝气子系统，有利于好氧微生物着床繁殖，并通过曝气子系统为活性土壤再生子系统补充氧气，提高了好氧微生物的硝化反应效率。

在一些实施例中，所述灌溉子系统14包括灌溉主管(图中未示出)和导流沟渠(图中未示出)，导流沟渠分布于活性土壤层11表层，其入水口与灌溉主管的出水口相连，灌溉主管的入水口分别与硝化液回流子系统40和活性污泥回流子系统50相连，出水口与导流沟渠入水口相连。本方案可使灌溉子系统的导流更均匀、灌溉效率更高。

在一些实施例中，如图1所示，所述活性土壤湿地子系统10还设有内回流子系统15，所述内回流子系统15通过管道连接于活性土壤湿地子系统10的出水口与活性土壤层11之间。活性土壤湿地子系统10出水口的污水可以通过内回流子系统15回流至活性土壤湿地子系统10的活性土壤层11，并逐渐渗透至滤料层12，起到对活性土壤湿地子系统10的灌溉作用，同时也可对污水起到循环处理的效果。

在一些实施例中，所述活性土壤湿地子系统10设有布水集水子系统(图中未示出)，所述布水集水子系统包括布水管路和集水管路，布水管路入口与活性土壤湿地子系统10入水口连接，布水管路出口与滤料层12入水口连接，集水管路入口与滤料层12出水口连接，集水管路出口与活性土壤湿地子系统10出水口连接。污水经布水集水子系统均匀流经滤料层12，加强了滤料层12对污水处理的效率。

优选的，所述布水管路出口位于滤料层12底层，所述集水管路入口位于滤料层12顶层。本优选方案通过将污水布水至滤料层12底层，然后在滤料层12顶层进行收集，使污水能够与滤料层12进行充分的接触。

在一些实施例中，如图2所示，所述滤料层12包括碎石滤料层121和卵石滤料层122，所述碎石滤料层121位于卵石滤料层122之下，所述第一曝气子系统13位于碎石滤料层121内。本实施例将粒径较小的卵石置于滤料层上层，卵石间空隙较小，可以更好的支撑活性土壤层，且利于植物根系扎根；将粒径较大的碎石置于滤料层下层，碎石间空隙较大小，以便于下层曝气系统曝气。

实施例二

一种生活污水处理方法，可以应用于实施例一中的生活污水处理系统，如图1和图3所示，包括以下步骤：

S01，将生活污水引入活性土壤湿地子系统10，对污水进行反硝化处理和植物净化吸收处理。

具体的，活性土壤湿地子系统10表面由植被覆盖，植物吸收污水中的有机物、氮营养盐、磷营养盐，合成ATP(腺苷三磷酸)、DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)等植物有机成分，通过对植物的收割将碳、氮、磷等植物必需的营养元素从系统中除去，可提高活性土壤湿地子系统10的污水处理效率。同时，土壤中微生物可对污水中有机物进行降解和吸收。

活性土壤湿地子系统10在表层植被的覆盖下，下层空间为少氧环境，通过对下层空间的处理使其有利于微生物着床繁殖，流经活性土壤湿地子系统10的污水在好氧微生物、兼氧微生物和植物根系的吸收作用下其氧气含量进一步降低，使下层空间形成缺氧环境，从而使厌氧微生物可以对污水中的硝酸盐和铵盐进行反硝化化学反应，将其还原成氮气和水，从而达到脱氮效果。

S02，将已反硝化处理和植物净化吸收处理的污水引入活性土壤再生子系统20，进行硝化处理，产生硝化污水和活性污泥，所述硝化污水回流至活性土壤湿地子系统10，所述活性污泥进入沉淀装置30。

具体的，活性土壤再生子系统20为有氧环境，通过好氧菌的作用大幅度降解水体中有机污染物，生成的硝化污水经硝化液回流子系统40回流至活性土壤湿地子系统10中，进行反硝化脱氮反应，产生的活性污泥形成浊液进入沉淀装置30。

S03，所述活性污泥在沉淀装置30中进行泥水分离，分离出的沉淀污泥回流至活性土壤湿地子系统10。

具体的，活性土壤再生子系统20产生的老化活性污泥以及悬浮活性污泥形成浊液进入沉淀装置30中进行泥水分离，分离出的底部污泥回流至活性土壤湿地子系统10的表面，为表面植物补充氮盐、磷盐、有机物等必要营养，以增加植物的存活率，同时也对流失土壤进行补充；分离出的上清液进入后续单元。

本实施例公开的生活污水处理方法中，将活性土壤再生子系统中产生的硝化液回流至活性土壤湿地子系统，在活性土壤湿地子系统中进行反硝化处理，并由土壤中植物和微生物净化吸收；将沉淀装置中分离出的底部沉淀污泥回流至活性土壤湿地子系统，为活性土壤湿地子系统的植物补充氮、磷、有机物等植物必须营养元素，促进了植物生长，同时也对表层流失土壤进行补充；沉淀装置中分离出的上清液进入后续处理单元。本方案解决了现有技术中人工湿地植物生长不良的问题，提高了湿地植物冬季生存率，进而提高了湿地的污水处理效率；并且，该方案解决了现有技术中生活污水处理系统的污泥去向问题，完成了对污泥的内部消化。

在一些实施例中，结合图3所示，在步骤S01中所述将生活污水引入活性土壤湿地子系统之前还包括：对污水进行预处理，除去污水中大颗粒杂质，并进行水质水量调节。本步骤有助于后续污水处理单元的稳定性。

在一些实施例中，结合图2所示，所述生活污水处理方法还包括：将所述已反硝化处理和植物净化吸收处理的污水回流至所述活性土壤湿地子系统10表面的活性土壤层11。

具体的，将活性土壤湿地子系统10出水口的污水通过内回流子系统15回流至活性土壤湿地子系统10的活性土壤层11，起到对活性土壤层11的灌溉作用；所述污水在重力作用下逐渐渗透至滤料层12中，由滤料层12继续处理。

本实施例可起到对活性土壤湿地子系统的灌溉作用，同时也对污水起到循环处理的效果。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式级似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。