一種太湖地區村落汙水處理與斷頭河浜水環境修複方法

2023-09-16 03:07:15

專利名稱：一種太湖地區村落汙水處理與斷頭河浜水環境修複方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理技術領域，具體涉及太湖周邊地區村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修復。
背景技術：
蘇南太湖水網地區，河流眾多，人們習慣將與農業生產和百姓日常生活相關的小河流(或人工小水渠)稱為「河浜」。近年來，隨著國家「村村通」交通規劃的實施和新農村建設規模不斷擴大，鄉村交通得到了長足發展，村內承載交通運輸的河浜逐漸失去其原有的航運功能，與之相應而產生的「填浜築路」的舉措使得多數河浜被填埋或攔腰截斷，成為斷頭河浜。
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太湖流域周邊地區村落多數依河浜兩岸分散而建，兩岸村民多將河浜內的河水作為生活、生產用水，然而由於村落地區居民居住較為分散，所產生的汙水大多通過雨水管道就近排入雨水收集管網，最後進入河浜，使得河浜成為納汙載體，而農村髒亂的周邊環境致使降雨時流入河浜的雨水徑流攜帶有大量的禽畜糞便以及農村生產、生活垃圾漂浮物，從而導致河浜水體汙染，影響附近居民的生活和身心健康。此外，這些汙水最終匯入太湖，力口重了太湖水體的汙染負荷。

發明內容
本發明目的是為解決太湖周邊地區村落與河浜環境汙染問題而提出的一種高效、低能耗處理方法。本發明所提供的汙水處理方法不需要額外建造村鎮汙水收集管網，通過村鎮現有雨水管網收集村落生活汙水和初期雨水，然後利用地埋式設施進行處理，同時依託斷頭河浜構建曝氣魚塘，依靠生物淨化浮島、魚塘底棲動物以及服務性魚類對尾水進行深度淨化，使最終出水指標不僅能達到且遠低於《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918-2002)一級B標準，河浜內水質可恢復至地表水環境質量標準(GB 3838-2002) IV - V類。本發明所述方法流程示意圖如圖I所示，如下
村落生活汙水和初期雨水通過村鎮雨水總管收集後，流經設有溢流口的溢流洩洪管至格柵，經格柵後匯入調節池。僅當降水量較大時，多餘的雨水致調節池達到最高水位線後，則通過溢流口直接排放過量雨水。調節池內汙水經由水泵提升至A/0集成式磚砌汙水處理設施，該設施為集厭氧一好氧一沉澱一消化為一體的地埋、磚砌式組合結構。設施中汙水首先在厭氧池內進行水解酸化，出水自流入接觸好氧池，由池底設置的潛流式曝氣機對汙水進行曝氣，經好氧處理後汙水流入沉澱池進行固液分離，部分上清液回流至厭氧池進行反硝化，回流量為原汙水流量的1-2倍，下層汙泥定期提升至汙泥池，汙泥池內進行微氧充氣攪拌，好氧消化後由當地環衛部門定期清理外運進行填埋或者用於當地農田堆肥，沉澱出水經清水池匯集後外排至曝氣魚塘進行生物強化處理，最後通過溢流壩溢流排放。本發明的有益效果是本發明採用A/Ο集成式磚砌汙水處理設施，充分利用村落內原有雨水收集管網，通過建設溢流洩洪管，收集生活汙水和初期雨水，同時依託河浜構建浮島、改建魚塘，形成河浜水環境原位修復體系。不僅處理了村落生活汙水，而且還收集並處理了村落初期雨水，從而從源頭消減了匯入太湖汙染負荷，保證了浜內魚塘放養環境，實現村落生活汙水治理、河浜生態環境修復、水產高效養殖三位於一體，具有建造簡單、耗資少，不佔用沿河周邊的土地，生態環境效益顯著等優點，符合農村地區居民生活習慣和當地經濟承受力，易於推廣。


圖I是太湖周邊村落生活汙水處理與斷頭河浜水環境原位修復工藝的流程圖； 圖中1-溢流洩洪管；2-格柵；3_調節池；4_厭氧池；5_接觸氧化池；6_沉澱池；7-汙
泥池；8_清水池；9_曝氣魚塘；10_溢流堰。
具體實施方式
·如圖1，本發明採用「A/0集成式磚砌、地埋式汙水處理設施+曝氣魚塘」集成工藝作為太湖周邊村落生活汙水處理與河浜水環境生態修複方法，地埋式微動力A/0為磚砌結構，主要包括厭氧池4、接觸氧化池5、沉澱池6、汙泥池7、清水池8五個連續不同的汙水處理構築物，曝氣魚塘9內設有淨化浮島。村落生活汙水和初期雨水通過村鎮雨水總管收集後，流經溢流洩洪管I (過量的雨、汙水自溢流口洩流)至格柵，經格柵2截留汙水中懸浮物、漂浮物及粒徑較大的顆粒，然後進入調節池3，用以調節汙水水質、水量及pH，而後經由水泵提升至厭氧池4進行水解酸化，出水自流入接觸氧化池5，由池底安置的潛流曝氣機對池內汙水進行曝氣，促使池中的微生物對汙水中的有機汙染物進行進一步降解，經沉澱池6沉降分離，部分上清液回流至厭氧池4，回流量為原汙水流量的1-2倍，下層汙泥提升至汙泥池7，經消化後外運或堆肥，沉澱出水匯入清水池8後排放至河浜，經由河浜內曝氣魚塘9及淨化浮島對尾水的深度處理，以進一步的去除汙水中的有機汙染物，同時改善河浜水環境，後經溢流堰10溢流排放，最終匯入太湖流域。以上連續不同處理單元的主要功能分述如下
(1)格柵的主要功能是對汙水的雜質包括懸浮物、漂浮物及粒徑較大的顆粒物進行攔截，以保證後續工藝設備不受影響，其間距為40-50mm ；
(2)調節池單元內對汙水的水質與水量進行調節和均和，削減高峰時期的水力負荷，同時調節汙水的PH，粒徑較小的顆粒物此時期可發生沉降分離，從而達到汙水初步處理的效果，確保進行生化處理前水質與水量的穩定，其水力停留時間為4. 0-5. Oh。池體底部安置兩臺汙水提升泵(I用I備)，用以提升汙水至後續處理設備，水泵周邊安置鐵絲網，確保水泵正常運轉；
(3)厭氧池單元是利用厭氧菌及兼性厭氧菌通過硝化及反硝化作用，以去除汙水中難以降解的有機汙染物，其總水力停留時間為6. 0-8. Oh ；
(4)接觸氧化池單元內設半軟性填料，池底曝氣對汙水進行充氧，並使池體內汙水處於流動狀態，以保證汙水與汙水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在汙水與填料接觸不均的缺陷，池內可以保持很高的微生物濃度，將從缺氧池中流出的有機汙染物進一步通過生物氧化作用分解，其總水力停留時間為4. 0-6. Oh ；
(5)沉澱池單元設置在接觸氧化池後，主要是作為固液分離的場所。沉澱池設有水泵，用以使沉澱上清液回流至厭氧池，回流量為原汙水流量的1-2倍，下層汙泥定期提升至汙泥池，其總水力停留時間為I. 0-1. 5h ；
(6)汙泥池單元的主要功能是，由於系統產生的剩餘汙泥量較少，為了保證剩餘汙泥量的穩定，防止磷的釋放，汙泥池內進行微氧充氣攪拌，好氧消化後由當地環衛部門定期清理外運或者用於當地農田堆肥，其總水力停留時間為5-6d ；· (7)清水池單元主要是收集經生化處理的尾水，並外排至曝氣魚塘；
(8)曝氣魚塘單元內建有淨化浮島。魚塘設計水深1-1.5m，魚塘內水體停留3-5d，淨化浮島總面積佔魚塘水域面積的20%，單個浮島呈半橢圓形，設計長半軸長3. 0-3. 5m，設計短半軸長2. 0-2. 5m，浮島植物選用再立花、花葉蘆竹、菖蒲、千屈菜等，溼地浮體填料選用陶粒，同時代替植物種植土。按O. 03kg/m2的密度投放由石灰、粘土以及含有微生物製劑的腐殖質組成的底質改良劑，同時按O. 02kg/m2的密度投放螺、河蜆，按O. 5kg/m2的密度投放巨牡蠣，以達到對斷頭河浜進行底質改良和底棲動物控養的目的；魚塘內分別按300尾/畝、50尾/畝、100尾/畝的放養密度養殖白鰱、花鰱、鯽魚等服務性魚類，魚種投放規格均為IOOg/尾；魚塘底部增設曝氣機，每8小時間歇運行，每次曝氣30分鐘。曝氣魚塘單元主要利用這些生物強化措施對排入的尾水進行深度處理，同時使得河浜底泥中的有機汙染物在微生物和底棲動物的作用下得到持續的降解並無機化，富含氮磷元素的無機營養鹽以及底泥中所蘊含的有害氣體因此得到釋放，並藉助於由曝氣所產生的水流紊動而上浮，營養鹽經由河浜周邊及浮島內植物吸收，以此促進植物生長，有害氣體自水面溢出，保證了魚塘放養環境，增添的底棲動物擴展了河浜生態食物鏈，從而減少魚飼料的投加量，間接提高水體自淨的能力，最終達到村落內汙水水質淨化、河浜汙染修復治理、水產高效養殖的目的。以下提供5個實施例進一步說明本發明。實施例I
沿湖周邊村落48m3/d的生活汙水，依次流入上述處理單元。其中格柵間距為40mm ;調節池有效容積10. OOm3,總停留時間5. OOh ;厭氧池有效容積16. OOm3,總停留時間8. OOh ;接觸氧化池有效容積12. OOm3,總停留時間6. OOh ;沉澱池有效容積3. OOm3,總停留時間I. 50h ；汙泥池有效容積2. 16m3，總停留時間5d ;曝氣魚塘水深I. Om,水域面積240. OOm2,魚塘內放養白鰱108尾、花鰱18尾、鯽魚36尾；淨化浮島長半軸3. 0m，短半軸2. Om，浮島總面積
48.OOm20 汙水的 CODcr 從 183. 00mg/L 降至 28. 00mg/L,總氮從 55. 40mg/L 降至 17. 70mg/L,總磷從I. 59mg/L降至0. 926mg/L,氨氮從42. 80mg/L降至0. 318mg/L,其去除率分別達到84. 70%,68. 05%,41. 76%和99. 26%，出水指標值均低於《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918-2002) 一級B標準，河浜溢流出水達到地表水環境質量標準(GB 3838-2002)IV - V類水體的水質要求。實施例2
沿湖周邊村落65m3/d的生活汙水，依次流入上述處理單元。其中格柵間距為40mm ;調節池有效容積12. 95m3，總停留時間4. 78h ;厭氧池有效容積20. 18m3，總停留時間7. 45h ；接觸氧化池有效容積15. 52. OOm3,總停留時間5. 73h ;沉澱池有效容積3. 71m3，總停留時間I. 37h ;汙泥池有效容積2. 16m3,總停留時間5d ;曝氣魚塘水深I. 0m，水域面積279. 50m2，魚塘內放養白鰱126尾、花鰱21尾、鯽魚42尾；淨化浮島長半軸3. 2m,短半軸2. 3m,浮島總面積 55. 90m2。汙水的 CODcr 從 192. 53mg/L 降至 26. 30mg/L,總氮從 52. 63mg/L 降至 17. 96mg/L,總磷從I. 32mg/L降至O. 75mg/L,氨氮從44. 56mg/L降至O. 628mg/L,其去除率分別達到86. 34%,65. 87%,43. 15%和98. 59%，出水指標值均低於《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918-2002) 一級B標準，河浜溢流出水達到地表水環境質量標準(GB 3838-2002)IV - V類水體的水質要求。實施例3
沿湖周邊村落82m3/d的生活汙水，依次流入上述處理單元。其中格柵間距為40mm ;調節池有效容積15. 44m3,總停留時間4. 52h ;厭氧池有效容積23. 85m3,總停留時間6. 98h ;接觸氧化池有效容積19. OOm3,總停留時間5. 56h ;沉澱池有效容積4. 37m3,總停留時間I. 28h ；汙泥池有效容積2. 16m3，總停留時間5d ;曝氣魚塘水深I. 2m，水域面積273. 33m2，魚塘內放養白鰱123尾、花鰱20尾、鯽魚41尾；淨化浮島長半軸3. 3m,短半軸2. 3m,浮島總面積54. 67m2。汙水的 CODcr 從 179. 24mg/L 降至 26. 28mg/L,總氮從 58. 78mg/L 降至 17. 50mg/L,總磷從I. 45mg/L降至O. 795mg/L,氨氮從39. 13mg/L降至O. 732mg/L,其去除率分別達到85. 34%,70. 23%,45. 17%和98. 13%，出水指標值均低於《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918-2002) 一級B標準，河浜溢流出水達到地表水環境質量標準(GB 3838-2002)IV - V類水體的水質要求。實施例4
沿湖周邊村落96m3/d的生活汙水，依次流入上述處理單元。其中格柵間距為40mm ;調節池有效容積16. 92. OOm3,總停留時間4. 23h ;厭氧池有效容積25. 92m3,總停留時間6. 48h ；接觸氧化池有效容積21. 20m3,總停留時間5. 30h ;沉澱池有效容積4. 52m3，總停留時間I. 13h ;汙泥池有效容積2. 16m3，總停留時間5d ;曝氣魚塘水深I. 5m，水域面積230. 40m2，魚塘內放養白鰱104尾、花鰱17尾、鯽魚35尾；淨化浮島長半軸3. 0m，短半軸2. 2m，浮島總面積 46. 08m2。汙水的 CODcr 從 200. 57mg/L 降至 25. 71mg/L,總氮從 50. 95mg/L 降至 18. 40mg/L,總磷從I. 84mg/L降至O. 930mg/L,氨氮從38. 42mg/L降至O. 822mg/L,其去除率分別達到87. 18%,63. 88%,49. 45%和97. 86%，出水指標值均低於《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918-2002) 一級B標準，河浜溢流出水達到地表水環境質量標準(GB 3838-2002)IV - V類水體的水質要求。實施例5
沿湖周邊村落115m3/d的生活汙水，依次流入上述處理單元。其中格柵間距為40mm ;調節池有效容積19. 17m3,總停留時間4. OOh ;厭氧池有效容積28. 75m3,總停留時間6. OOh ;接觸氧化池有效容積23. 96m3，總停留時間5. OOh ;沉澱池有效容積4. 79m3，總停留時間I. OOh ；汙泥池有效容積2. 16m3，總停留時間5d ;曝氣魚塘水深I. 5m,水域面積245. 33m2，魚塘內放養白鰱111尾、花鰱18尾、鯽魚37尾；淨化浮島長半軸3. 5m，短半軸2. 5m，浮島總面積
49.07m2。汙水的 CODcr 從 168. 24mg/L 降至 29. 68mg/L,總氮從 57. 12mg/L 降至 17. 45mg/L,總磷從2. 03mg/L降至O. 979mg/L,氨氮從40. 96mg/L降至O. 369mg/L,其去除率分別達到82. 36%,69. 45%,51. 76%和99. 10%,出水指標值均低於《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918-2002) 一級B標準，河浜溢流出水達到地表水環境質量標準(GB 3838-2002)IV - V類水體的水質要求。
權利要求
1.一種村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，村落生活汙水和初期雨水通過村鎮雨水總管收集後，流經設有溢流口的溢流洩洪管至格柵，經格柵後匯入調節池；調節池內汙水經由水泵提升至A/ο集成式磚砌汙水處理設施，該設施中汙水首先在厭氧池內進行水解酸化，出水自流入接觸好氧池，由池底設置的潛流式曝氣機對汙水進行曝氣，經好氧處理後汙水流入沉澱池進行固液分離，部分上清液回流至厭氧池進行反硝化，回流量為原汙水流量的1-2倍，下層汙泥定期提升至汙泥池，汙泥池內進行微氧充氣攪拌，好氧消化後外運或堆肥，沉澱出水經清水池匯集後外排至曝氣魚塘進行生物強化處理，最後通過溢流壩溢流排放。
2.根據權利要求I所述的村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，格柵間距為40-50mm。
3.根據權利要求I所述的村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，調節池單元內水力停留時間為4. 0-5. Oh ;池體底部安置汙水提升泵。
4.根據權利要求3所述的村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，厭氧池單元是利用厭氧菌及兼性厭氧菌通過硝化及反硝化作用，以去除汙水中難以降解的有機汙染物，其總水力停留時間為6. 0-8. Oh。
5.根據權利要求4所述的村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，接觸氧化池單元內設半軟性填料，池底曝氣對汙水進行充氧，並使池體內汙水處於流動狀態，其總水力停留時間為4. 0-6. Oh。
6.根據權利要求5所述的村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，沉澱池單元設置在接觸氧化池後，其總水力停留時間為I. 0-1. 5h。
7.根據權利要求6所述的村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，汙泥池單元總水力停留時間為5-6d。
8.根據權利要求7所述的村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法，其特徵在於，曝氣魚塘單元內建有淨化浮島。
全文摘要
本發明屬於汙水處理技術領域，具體涉及太湖周邊地區村落汙水處理與斷頭河浜水環境原位修複方法。該方法是汙水和雨水通過村鎮雨水總管收集後，經溢流洩洪管至格柵後匯入調節池；再經由水泵提升至A/O集成式磚砌汙水處理設施，該設施中汙水經厭氧池、接觸好氧池處理後流入沉澱池進行固液分離，部分上清液回流至厭氧池進行反硝化，下層汙泥定期提升至汙泥池，汙泥池內好氧消化後沉澱外運或堆肥，沉澱出水經清水池匯集後外排至曝氣魚塘進行生物強化處理，最後通過溢流壩溢流排放。該方法實現村落生活汙水治理、河浜生態環境修復、水產高效養殖三位於一體，具有建造簡單、耗資少，不佔用沿河周邊的土地，生態環境效益顯著等優點，易於推廣。
文檔編號C02F9/14GK102897978SQ20121039277
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者張文藝, 鄭澤鑫, 佔明飛, 李仁霞, 戴如娟 申請人:常州大學