专利名称：污水处理与利用生态塘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及污水处理系统，尤其涉及一种用于城镇污水、生活污水、有机工业废水、农业废水(包括农、副、牧、渔业产品)加工废水、畜禽养殖废水等的处理和利用，实现污水处理的资源化和生态化、污水中的营养物和水的循环利用、污水净化后的美化与景观化的污水处理与利用生态塘。
背景技术：
传统的稳定塘(或称氧化塘、生物净化塘)，被广泛地应用于城市污水和工业废水处理中。它们具有基建和运行费用低廉、易于维护运行、处理效果稳定等优点，但是也有占地面积大、恶臭气体污染周围环境、处理效果较差，难以达到严格的排放标准等缺点，尤其是出水悬浮固体(SS)因藻类过量繁殖而偏高和超标。因此，污水处理稳定塘正在沿着强化和高效的方向发展，即通过增加塘中的生物量，并通过活性生物体(或称活性污泥)的停留时间(SRT)跟水力停留时间(HRT)的分离来大幅度缩短稳定塘的水力停留时间，从原来的30-90天缩短至5-15天。同时通过曝气增氧和改进进水和出水的均匀布水系统，提高塘的容积利用率和单位容积的污染物处理负荷率，可大幅度提高污水在塘中的处理效率。
但是，这些稳定塘，包括强化的塘系统，均属藻菌共生系统，在其中只存在分解者生物—细菌、真菌以及生产者生物—藻类和其它水生植物，而没有足够数量的消费者生物，如鱼类、鸭、鹅等，将过量生产的藻类和其它水生植物消耗掉而维持塘中藻类数量的动态平衡，致使塘中藻菌共生系统在运行中往往出现藻类过多相应使出水SS偏高的现象。由此可见，它是不完善的生态系统，而其根本改进途径必须从完善其塘中生态系统着手。污水处理和利用生态塘就是沿着这样的思路开发出来的。
实用新型内容本实用新型是为了解决现有稳定塘因藻类数量繁殖过多，导致塘中藻菌共生系统的动态失衡，致使相应使出水的SS偏高的技术问题，提供一种具有完善生态系的污水处理与利用生态塘。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案是构造一种污水处理与利用生态塘，其包括依次串接的强化复合厌氧-兼性塘、曝气养殖塘、人工湿地和至少一级最后净化塘；所述强化复合厌氧-兼性塘的厌氧区和兼性区之间设有第一导流墙，兼性区和曝气养殖塘之间设有第二导流墙，曝气养殖塘和人工湿地之间设有顶部带有溢流堰的第一堤坝，人工湿地和最后净化塘之间设有顶部带有溢流堰的第二堤坝；所述强化复合厌氧-兼性塘的进水端顶部设有进水分布槽，多根与该进水分布槽连通的等间距和平行的进水支管向下伸到所述厌氧区的底部；所述最后净化塘出水端的顶部设有可与外部连通的出水槽，多根出水支管将该出水槽与最后净化塘连通。
其中，所述厌氧区的底部为污泥厌氧发酵坑，而上部为生物膜填料区。
所述的兼性区中设有生物膜填料并间隔安装有曝气机。
所述生物膜填料可以是高比表面积的辫帘式填料。
所述的第二导流墙为穿孔布水花墙。
所述厌氧区中污泥厌氧发酵坑的有效水深为5-6m，兼性区的有效水深为3-4m；所述曝气养殖塘的有效水深为2-4m，其中间隔安装有曝气机；所述人工湿地的有效水深为0.5m-1m；所述最后净化塘的有效水深为2-4m。
所述的曝气养殖塘可以是养鱼塘、养鸭塘、养鹅塘、养虾塘、养蟹塘和养贝塘中的任一种。
所述的人工湿地为地表径流人工湿地或潜流人工湿地。
本实用新型将藻菌共生系统和生态塘系统有机的结合起来，从而能高效地去除污水中的各种主要污染物，并使最后出水达到很高水质标准，可作多种用途的回收再用并实现水循环，同时还能将污水中的有机物和营养物通过在生态系统中的迁移转化而成为有价值的资源；还能将生态塘设计和建成风景优美和引人入胜的生态景观场所。
因此，污水处理与利用生态塘能起到多种作用一是污水净化和回收再用实现水循环；二是将污水中的有机物和营养物通过在塘生态系统中迁移转化最后成为水产品而实现资源化；三是将养鱼塘、人工湿地和最后净化塘进行自然化、美化和景观化设计、建造和运行，形成优美的生态景观，从而充分体现其环境效益、经济效益和社会效益。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中
图1为本实用新型较佳实施例并联装置平面图；图2为
图1A-A向的剖面图；图3为
图1B-B向的剖面放大图；图4为
图1C-C向的剖面放大图；图5为
图1D-D向的剖面放大图；图6为
图1E-E向的剖面放大图；图7为
图1F-F向的剖面放大图。
具体实施方式
图1和图2示出了本实用新型较佳实施例并联装置的基本结构，该污水处理与利用生态塘，起包括依次串接的强化复合厌氧-兼性塘、曝气养殖塘3、人工湿地4和至少一级最后净化塘5。强化复合厌氧-兼性塘的厌氧区1和兼性区2之间设有第一导流墙6，兼性区2和曝气养殖塘3之间设有第二导流墙7-穿孔布水花墙，曝气养殖塘3和人工湿地4之间设有顶部带有溢流堰8的第一堤坝9，人工湿地4和最后净化塘5之间设有顶部带有溢流堰8的第二堤坝10。
如
图1和图2所示，强化复合厌氧-兼性塘的厌氧区1由底部的污泥厌氧发酵坑15和上部的生物膜填料16区构成，本实施例生物膜填料为高比表面积的辫帘式填料。厌氧区1的进水端为进水堤坝18，其顶部设有进水分布槽11，并通过一进水总管19与外部的预处理设施(格栅沉沙池)的出水管连接。多根与进水分布槽11连通的等间距和平行的进水支管12，沿着进水堤坝18的内坡向下伸到污泥厌氧发酵坑15的底部，进水支管12的末端以喇叭口的形式伸到污泥厌氧发酵坑，而喇叭口距污泥厌氧发酵坑的底面为0.2m至0.4m，本实施例取为0.3m。对于占地面积大的污泥厌氧发酵坑，可以在每根进水支管的末端对称地放置多个喇叭口伸到污泥发酵坑底部。兼性区2中设有生物膜填料16，曝气机17沿兼性区2的轴向间隔设置，并沿其宽度方向设置两台曝气机17。
经过预处理的污水通过进水总管19与进水分布槽11，首先流入强化复合厌氧-兼性塘中，其进水首先经多根进水支管12进入污泥发酵坑15的底部(参阅图3)，然后自下而上地流经污泥发酵发酵坑，它按上向流厌氧污泥床反应器的原理工作，将上升的污水与其中的厌氧活性污泥充分接触，并使其中的有机污染物发生厌氧反应，如水解、酸化等液化反应，将污水中的有机化合物降解为挥发性脂肪酸、醛、醇类等中间产物，以及发生甲烷发酵等气化反应，将污水中的有机物转化为CH4、CO2、H2、N2等气体，它们从塘中逸出进入大气，从而污水中的部分有机物完成全过程的去除。水解、酸化的液化中间产物，如挥发性脂肪酸、醇、醛等，进入强化兼性塘后，在曝气好氧区进行氧化降解形成最后产物，如H2O、CO2、NH4+-N、NO3--N、NO2--、PO43-等。它们随强化厌氧-兼性塘(或强化兼性糖)出水进入其后的曝气养鱼塘。
经过厌氧区1处理的污水溢过第一导流墙6，该导流墙保证厌氧区1的底部进水依次由下而上地流经污泥发酵坑15和其上部的生物膜填料16区后再进入其后的兼性区2。兼性塘2的缺氧区，在生物膜填料16上的生物膜中、悬浮污泥和底泥中含有兼性厌氧菌和兼性菌，尤其是真菌和霉菌，它们能有效地降解难以好氧生物降解的有机化合物(如木质素、纤维素、农药、合成洗涤剂等)而转化为易于生物降解有机物，使BOD5/COD比值提高。易降解的中间产物进入好氧区后便容易被好氧菌氧化降解为最后产物CO2、H2O、NH4+-N、PO43-等。它们进入养鱼塘后也参与藻类等水生植物的光合过程。
强化厌氧塘-兼性塘，在其污泥厌氧发酵坑15中还能使重金属与硫化物发生化合反应而形成难溶的金属硫化物沉淀物而从污水中去除，防止其进入后续的养鱼塘或其它水产养殖塘，从而保障了养殖的水产品免受重金属污染。
强化复合厌氧-兼性塘的主要设计参数水力停留时间(HRT)2-3天；污泥厌氧发酵坑的HRT＝0.5-1天，水深5-6m；兼性塘区水深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
图1和图2所示，经兼性区2处理后的出水流过穿孔布水花墙7进入间隔安装有曝气机17的曝气养鱼塘3(参阅图4、图5)，而穿孔布水花墙7的作用是汪洋鱼塘中均匀分布进水。进水中含有的无机营养盐，如CO2、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和PO43-等，为其中的藻类和其它水生植物的生长和繁殖提供了丰富的营养物，它们直接参与藻类等水生植物的光合过程并转化成藻类等新细胞的组成物质；这些新生长和繁殖的藻类和其它水生植物，以及由微型藻类作饵料而繁殖起来的原生动物、后生动物，浮游动物和底栖动物等，都作为鱼类的饵料促进鱼的生长和繁殖，最后以成鱼收获而离开塘系统，由此完成污水中有机物和营养物在食物链中的迁移转化，并从污水中去除。
也可在生态塘系统中设置养鸭、鹅塘、养虾塘、养蟹塘、养贝塘等，并在其中建立相应的食物链实现污染物在其中的迁移转化和去除。同时实现污水处理资源化，最后将污水中的有机物和营养物转化成鱼、虾、贝、鸭等产品作为有价值的资源予以收获和收益。
由此可见，生态塘系统，在以日光辐照提供的太阳能作为初始能源的推动下，将进入其中污水的有机污染物和营养物，在通过种植水生植物、养殖水产和水禽等措施而形成食物链中，进行其能量和物质形态的迁移和转化，最后既从污水中去除了有机物和营养物，完成污水的净化，同时也收获了水产品而有所收益。
曝气养鱼塘3主要设计参数水深2-4m、HRT＝3-5天，有多余土地时，也可有更长的水力停留时间；代表性污染物去除率SS70-80％，COD70-80％，BOD575-85％，TN60-70％，NH3-N70-80％，TP60-70％.
如
图1和图2所示，经曝气养鱼塘3处理后的出水流过一溢流堰8进入人工湿地4(参阅图5)。由于养鱼或其它等水产养殖，在净化污水的同时，也会由于其排泄物而对塘水造成二次污染，因此必须在其后设置人工湿地以去除其二次污染物和剩余污染物。本实施例采用地表径流(SF)人工湿地(处理污水＞10000m3/d时)，也可采用潜流人工湿地(SSF)(处理流量＜10000m3/d)。在人工湿地上种植和生长的沼生植物，如芦苇、蒲草、香蒲等，其浸没在水中的茎部分和根，在其表面上生长有生物膜，他们能有效地降解有机物和营养物，并且其降解产物，如CO2、NH4+-N、NO2--N、NO3--N和PO43-等能直接被芦苇等根系吸收而促进其生长和繁殖。芦苇等根系的好氧和缺氧区中的微生物(硝化菌和反硝化菌)能发生硝化和反硝化，以及在生物膜中发生的同步硝化-反硝化，都能有效地去除总氮和氨氮。通过植物的吸收、土壤的吸附和化学沉淀反应，以及除磷菌的综合作用，人工湿地也能有效地除磷。在人工湿地中通过生物膜中原生动物和后生动物的扑食、过滤截留等机理，也能有效地去除病原微生物。设计合理的人工湿地，其出水水质可达GB18918-2002(城镇污水处理厂污染物排放标准)1A或1B标准。
设置有塘区的地表径流人工湿地，还可在其中养殖鱼、虾、蟹等水产，以消耗其中的剩余生物膜、底泥、底栖动物、浮游动物等，以使进水得到进一步净化的同时，也收获可观的水产品。
人工湿地主要设计参数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
图1和图2所示，经人工湿地4处理后的出水再流过一溢流堰8进入最后净化塘5(参阅图6)。它是生态塘系统的最后单元塘，起最后净化作用。通过其中的微生物将进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，若通过2-3级串联净化塘(HRT＞3d)的净化，最后出水的COD≤20mg/L；BOD5≤5mg/L；SS≤5mg/L；NH3-N≤2mg/L；TP≤1mg/L。
最后净化塘的主要任务和功能，是去除病原微生物，设计良好的多级串联净化塘的去除大肠菌总数和细菌总数的效率达到3-4log(99.9％～99.99％)；由厌氧塘、兼性塘、养鱼塘、人工湿地和净化塘组成的生态塘系统的细菌总数和大肠菌总数的总去除率达5-6log(99.999％～99.9999％)。
最后净化塘主要设计参数HRT＝2-3天，水深2-4m、出水水质SS≤5mg/L，BOD5≤5mg/L，COD≤20mg/L，TN≤10mg/L；NH3-N≤2mg/L，TP≤0.5mg/L，细菌总数≤100cfu/ml，大肠菌总数≤1000cfu/L。
最后净化塘中的水质良好，清澈透明，可构成优美的水景景观，为此可在其中种植观赏性水生植物，如荷、莲等，也可放养适量的观赏性鱼类，如锦鲤、红鲤等，使其成为优美的景观湖。
最后净化塘5的出水端为出水堤坝21，其顶部设有出水槽13，多根出水支管14将该出水槽与最后净化塘5连通，出水槽13通过出水总管13将处理后的水排出。
这样污水处理与利用生态塘起到多种作用一是污水净化和回收再用实现水循环；二是将污水中的有机物和营养物通过在塘生态系统中迁移转化最后成为水产品而实现资源化；三是将养鱼塘、人工湿地和最后净化塘进行自然化、美化和景观化设计、建造和运行，形成优美的生态景观。
权利要求1.一种污水处理与利用生态塘，其特征在于包括依次串接的强化复合厌氧-兼性塘、曝气养殖塘(3)、人工湿地(4)和至少一级最后净化塘(5)；所述强化复合厌氧-兼性塘的厌氧区(1)和兼性区(2)之间设有第一导流墙(6)，兼性区(2)和曝气养殖塘(3)之间设有第二导流墙(7)，曝气养殖塘(3)和人工湿地(4)之间设有顶部带有溢流堰(8)的第一堤坝(9)，人工湿地(4)和最后净化塘(5)之间设有顶部带有溢流堰(8)的第二堤坝(10)；所述强化复合厌氧-兼性塘的进水端顶部设有进水分布槽(11)，多根与该进水分布槽连通的等间距和平行的进水支管(12)向下伸到所述厌氧区(1)的底部；所述最后净化塘(5)出水端的顶部设有可与外部连通的出水槽(13)，多根出水支管(14)将该出水槽与最后净化塘(5)连通。
2.根据权利要求1所述的污水处理与利用生态塘，其特征在于所述厌氧区(1)的底部为污泥厌氧发酵坑(15)，而上部为生物膜填料(16)区。
3.根据权利要求2所述的污水处理与利用生态塘，其特征在于所述的兼性区(2)中设有生物膜填料(16)并间隔安装有曝气机(17)。
4.根据权利要求3所述的污水处理与利用生态塘，其特征在于所述生物膜填料(16)为高比表面积的辫帘式填料。
5.根据权利要求4所述的污水处理与利用生态塘，其特征在于所述的第二导流墙(7)为穿孔布水花墙。
6.根据权利要求5所述的污水处理与利用生态塘，其特征在于所述厌氧区(1)中污泥厌氧发酵坑(15)的有效水深为5-6m，兼性区(2)的有效水深为3-4m；所述曝气养殖塘(3)的有效水深为2-4m，其中间隔安装有曝气机(17)；所述人工湿地(4)的有效水深为0.5m-1m；所述最后净化塘(5)的有效水深为2-4m。
7.根据权利要求1至6任一项所述的污水处理与利用生态塘，其特征在于所述的曝气养殖塘(3)为养鱼塘、养鸭塘、养鹅塘、养虾塘、养蟹塘和养贝塘的任一种。
8.根据权利要求1至6任一项所述的污水处理与利用生态塘，其特征在于所述的人工湿地(4)为地表径流人工湿地或潜流人工湿地。
专利摘要一种污水处理与利用生态塘，其包括依次串接的强化复合厌氧－兼性塘、曝气养殖塘、人工湿地和至少一级最后净化塘。强化复合厌氧－兼性塘的厌氧区和兼性区之间设有第一导流墙，兼性区和曝气养殖塘之间设有第二导流墙，曝气养殖塘和人工湿地之间设有顶部带有溢流堰的第一堤坝，人工湿地和最后净化塘之间设有顶部带有溢流堰的第二堤坝。强化复合厌氧－兼性塘的进水端顶部设有进水分布槽，多根与该进水分布槽连通的进水支管伸到厌氧区的底部。最后净化塘出水端的顶部设有可与外部连通的出水槽，多根出水支管将该出水槽与最后净化塘连通。本实用新型将藻菌共生系统和生态塘系统有机的结合起来，从而能高效地净化污水，并可实现水资源的循环利用。
文档编号C02F3/32GK2883355SQ200620014590
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月8日 优先权日2006年9月8日
发明者王宝贞, 王琳, 王丽, 刘硕, 王淑梅, 王进, 王黛 申请人:王宝贞