农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置及其应用的利记博彩app

本发明属于环境工程污水处理技术领域，具体涉及一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置及其应用。

背景技术：

目前，我国城镇生活污水的污染已基本得到控制，但随着人民生活水平的提高及城乡一体化的发展，农村地区的水污染情况越来越严重。同时，由于我国农村传统上对水污染治理的认知度较低，长期形成的排水习惯及治理经费不足、配套管网建设缺失、运行管理水平相对较低等原因，使得农村生活污水治理难度很大，大量未经处理的农村生活污水随意排放，成为我国河流、湖泊的主要污染源之一，如太湖地区主要入湖污染物中，25.1%的氮、60%的磷源于农村生活污水。生活污水的排放破坏了农村生态环境，阻碍了农村经济社会的持续发展，因此迫切需要对农村生活污水进行处理。

另一方面，经生物处理后的农村生活污水尾水中氮磷浓度仍然较高，如江浙地区tn浓度为10~30mg/l，tp浓度为2~5mg/l，尾水直接排入水体，仍将污染水体。每年经污水排放而流失的大量氮磷是农业生产所必须的营养物质，因此应进行农村生活污水的资源化利用，以促进农村污水的可持续治理。

此外，由于生活污水中可能含有残留的抗生素等药品及其降解中间产物、微量消毒副产物、化妆品等有害微量有机污染物，甚至在排水过程中可能受到重金属等污染，如将生活污水，或经生物处理后的生活污水直接用于蔬菜灌溉，水中的微量有机污染物、重金属等将在蔬菜内富集，从而导致蔬菜质量不符合相关标准。因此，在对农村污水进行资源化利用的过程中，应采用合理的利用方式，预先去除污水中可能存在的微量有机物、重金属等污染物，实现污水中氮磷资源的安全利用。

技术实现要素：

解决的技术问题：针对上述因污水排放而造成大量氮磷元素流失的现象，本发明提供一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置及其应用，能够在实现污水有效净化的同时实现氮磷的资源化利用，并获得一定的经济收益。

技术方案：一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置，所述装置从左到右依次包括生物滤池、前置潜流人工湿地、水培蔬菜系统和后置潜流人工湿地，所述生物滤池的底端一侧设有生活污水进水口，所述生物滤池的底端另一侧与所述前置潜流人工湿地的底端相接，所述前置潜流人工湿地从上到下依次包括植物、细砂层、粗砂层和砾石层；所述水培蔬菜系统的顶端一侧与前置潜流人工湿地的顶端相接，所述水培蔬菜系统包括水培床、水生植物和定植板，所述定植板设于水培床顶端，水生植物的根部穿过定植板进入水培床；所述后置潜流人工湿地的顶端与水培蔬菜系统的顶端另一侧相接，所述后置潜流人工湿地从上到下依次设有蔬菜或景观植物、土壤层、细砂层、粗砂层和砾石与破碎加气混凝土砌块混合层，所述后置潜流人工湿地还设有排水口，所述排水口设于砾石与破碎加气混凝土砌块混合层的底端、后置潜流人工湿地的右侧。

作为优选，所述细砂层的厚度为15~20cm，细砂粒径为2~4mm；所述粗砂层的厚度为15~20cm，粒径为4~8mm；砾石层的厚度为20~25cm，粒径为8~12mm。

作为优选，所述植物为西伯利亚鸢尾、美人蕉、凤眼莲和茭白中的一种或者多种。

作为优选，所述水培蔬菜系统中水培床的有效水深为10~15cm，超高（池壁高与水面高的差值）为5~10cm，不填充任何基质。

作为优选，所述水生植物按季节区分，夏秋季4月~10月种植空心菜，春冬季11、12月及1、2、3月种植水芹，种植密度为100~150株/m²，每次收割所述水生植物种植面积的1/4。

作为优选，所述土壤层的厚度为15~20cm；砾石与破碎加气混凝土砌块混合层的厚度为15~20cm，粒径为8~16mm。

基于所述装置在农村生活污水中氮磷资源化安全利用中的应用。

进一步的，所述应用包括以下步骤：

步骤一.农村生活污水经管网收集后，分周期进入生物滤池进行预处理，布水周期为20~25min，布水时间为3.5~4.5min，水力负荷为6~7.2m³/(m²·d)；

步骤二.预处理后的尾水从底端流入前置潜流人工湿地，水力停留时间为40~48h；

步骤三.前置潜流人工湿地顶端的出水流入水培蔬菜系统，水力停留时间为10~15h；

步骤四.水培蔬菜系统的出水流入所述后置潜流人工湿地的顶端进行再次净化，水力停留时间为40~48h后从所述后置潜流人工湿地底端的出水口流出。

作为优选，所述步骤一中布水周期为20min，布水时间为4min，水力负荷为6.6m³/(m²·d)。

作为优选，所述步骤二中水力停留时间为40h；所述步骤三中水力停留时间为12h；所述步骤四水力停留时间为40h。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置及其应用，将生物滤池技术、人工湿地技术与水培蔬菜系统技术有机结合，各单元功能分区明确，运行稳定可靠，具体效果如下：

1、具有较高的脱氮除磷效率；

2、建设成本和运行成本低，易于维护；

3、将污水治理和农业生产有机结合，不仅实现了污水的有效净化，而且实现了污水中的氮磷资源化利用；

4、在保证出水达到一级a标准的同时，大量产出无毒无害的水芹菜和空心菜，不仅有效利用了污水中的氮磷等营养元素，并且带来了可观的经济效益。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明所述装置结构示意图。

图中：1.生物滤池；2.前置潜流人工湿地；3.水培蔬菜系统；4.后置潜流人工湿地；5.生活尾水进水口；6.细砂层；7.粗砂层；8.砾石层；9.植物；10.水生植物；11.定植板；12.水培床；13.土壤层；14.砾石与破碎加气混凝土砌块混合层；15.蔬菜或景观植物；16.排水口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置，参照图1和图2，所述装置从左到右依次包括生物滤池1、前置潜流人工湿地2、水培蔬菜系统3和后置潜流人工湿地4，所述生物滤池1的底端一侧设有生活污水进水口5，所述生物滤池1的底端另一侧与所述前置潜流人工湿地2的底端相接。

所述前置潜流人工湿地2从上到下依次包括植物9、细砂层6、粗砂层7和砾石层8。所述植物9为美人蕉，所述细砂层6的厚度为15cm，细砂粒径为2~4mm。所述粗砂层7的厚度为15cm，粒径为4~8mm。所述砾石层8的厚度为20cm，粒径为8~12mm。

所述水培蔬菜系统3的顶端一侧与前置潜流人工湿地2的顶端相接，所述水培蔬菜系统3的顶端一侧与前置潜流人工湿地2的顶端相接，所述水培蔬菜系统3包括水培床12、水生植物10和定植板11，所述水培床12的有效水深为10cm，超高（池壁高与水面高的差值）为5cm，不填充任何基质。所述定植板11设于水培床12顶端，水生植物10的根部穿过定植板11进入水培床12。所述水生植物10按季节区分，夏秋季4月~10月种植空心菜，春冬季11、12月及1、2、3月种植水芹，种植密度为100株/m²，每次收割所述水生植物10种植面积的1/4。

所述后置潜流人工湿地4的顶端与水培蔬菜系统3的顶端另一侧相接，所述后置潜流人工湿地4从上到下依次设有蔬菜和景观植物15、土壤层13、细砂层6、粗砂层7和砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14，所述土壤层13的厚度为15cm，砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14的厚度为15cm，粒径为8mm。所述后置潜流人工湿地4还设有排水口16，所述排水口16设于砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14的底端、后置潜流人工湿地4的右侧。

一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置的应用，包括如下步骤：

步骤一.农村生活污水经管网收集后，分周期进入生物滤池1进行预处理，布水周期为20min，布水时间为3.5min，水力负荷为6m³/(m²·d)，通过微生物降解等作用去除污水中的大部分有机物以及部分氮磷。

步骤二.预处理后的尾水从底端进入前置潜流人工湿地2，水力停留时间为40h，尾水在湿地床的内部流动，因而可以充分利用填料表面的生物膜、丰富的植物根系及填料截留等作用对尾水进行预处理，通过吸附、过滤、沉淀、植物吸收和微生物降解等去除尾水中可能存在的有机物、微量重金属及少部分氮磷。

步骤三.经前置潜流人工湿地2处理后的尾水依然含有大部分氮磷及部分有机物，从前置潜流人工湿地2顶端的出水口也是水培蔬菜系统3的进水口流入水培蔬菜系统3，水力停留时间为10h，通过水生植物9根系过滤、蔬菜吸收、微生物降解等途径去除预处理水中的氮磷及有机物，实现氮磷资源化利用，同时产出蔬菜，获得经济收益，在污水排放要求不高的区域，水培蔬菜系统的出水可直接排放。

步骤四.水培蔬菜系统3的出水中仅有少部分氮磷及有机物，最后进入后置潜流人工湿地4的顶端进行再次净化，水力停留时间为40h，湿地填料和湿地植物对水中剩余的污染物质再次净化，起到了把关作用，保证了优良的出水水质，从而使出水达到一级a标准，出水从所述后置潜流人工湿地4底端的出水口16流出。

实施例2

一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置，参照图1和图2，所述装置从左到右依次包括生物滤池1、前置潜流人工湿地2、水培蔬菜系统3和后置潜流人工湿地4，所述生物滤池1的底端一侧设有生活污水进水口5，所述生物滤池1的底端另一侧与所述前置潜流人工湿地2的底端相接。

所述前置潜流人工湿地2从上到下依次包括植物9、细砂层6、粗砂层7和砾石层8。所述植物9为凤眼莲，所述细砂层6的厚度为20cm，细砂粒径为2~4mm。所述粗砂层7的厚度为20cm，粒径为4~8mm。所述砾石层8的厚度为25cm，粒径为8~12mm。

所述水培蔬菜系统3的顶端一侧与前置潜流人工湿地2的顶端相接，所述水培蔬菜系统3的顶端一侧与前置潜流人工湿地2的顶端相接，所述水培蔬菜系统3包括水培床12、水生植物10和定植板11，所述水培床12的有效水深为15cm，池壁高与水面高的差值为10cm，不填充任何基质。所述定植板11设于水培床12顶端，水生植物10的根部穿过定植板11进入水培床12。所述水生植物10按季节区分，夏秋季4月~10月种植空心菜，春冬季11、12月及1、2、3月种植水芹，种植密度为150株/m²，每次收割所述水生植物10种植面积的1/4。

所述后置潜流人工湿地4的顶端与水培蔬菜系统3的顶端另一侧相接，所述后置潜流人工湿地4从上到下依次设有蔬菜和景观植物15、土壤层13、细砂层6、粗砂层7和砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14，所述土壤层13的厚度为20cm，砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14的厚度为20cm，粒径为16mm。所述后置潜流人工湿地4还设有排水口16，所述排水口16设于砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14的底端、后置潜流人工湿地4的右侧。

一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置的应用，包括如下步骤：

步骤一.农村生活污水经管网收集后，分周期进入生物滤池1进行预处理，布水周期为25min，布水时间为4.5min，水力负荷为7.2m³/(m²·d)，通过微生物降解等作用去除污水中的大部分有机物以及部分氮磷。

步骤二.预处理后的尾水从底端进入前置潜流人工湿地2，水力停留时间为48h，尾水在湿地床的内部流动，因而可以充分利用填料表面的生物膜、丰富的植物根系及填料截留等作用对尾水进行预处理，通过吸附、过滤、沉淀、植物吸收和微生物降解等去除尾水中可能存在的有机物、微量重金属及少部分氮磷。

步骤三.经前置潜流人工湿地2处理后的尾水依然含有大部分氮磷及部分有机物，从前置潜流人工湿地2顶端的出水口也是水培蔬菜系统3的进水口流入水培蔬菜系统3，水力停留时间为15h，通过水生植物9根系过滤、蔬菜吸收、微生物降解等途径去除预处理水中的氮磷及有机物，实现氮磷资源化利用，同时产出蔬菜，获得经济收益，在污水排放要求不高的区域，水培蔬菜系统的出水可直接排放。

步骤四.水培蔬菜系统3的出水中仅有少部分氮磷及有机物，最后进入后置潜流人工湿地4的顶端进行再次净化，水力停留时间为48h，湿地填料和湿地植物对水中剩余的污染物质再次净化，起到了把关作用，保证了优良的出水水质，从而使出水达到一级a标准，出水从所述后置潜流人工湿地4底端的出水口16流出。

实施例3

一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置，参照图1和图2，所述装置从左到右依次包括生物滤池1、前置潜流人工湿地2、水培蔬菜系统3和后置潜流人工湿地4，所述生物滤池1的底端一侧设有生活污水进水口5，所述生物滤池1的底端另一侧与所述前置潜流人工湿地2的底端相接。

所述前置潜流人工湿地2从上到下依次包括植物9、细砂层6、粗砂层7和砾石层8。所述植物9为茭白，所述细砂层6的厚度为15cm，细砂粒径为2~4mm。所述粗砂层7的厚度为15cm，粒径为4~8mm。所述砾石层8的厚度为20cm，粒径为8~12mm。

所述水培蔬菜系统3的顶端一侧与前置潜流人工湿地2的顶端相接，所述水培蔬菜系统3的顶端一侧与前置潜流人工湿地2的顶端相接，所述水培蔬菜系统3包括水培床12、水生植物10和定植板11，所述水培床12的有效水深为10cm，池壁高与水面高的差值为10cm，不填充任何基质。所述定植板11设于水培床12顶端，水生植物10的根部穿过定植板11进入水培床12。所述水生植物10按季节区分，夏秋季4月~10月种植空心菜，春冬季11、12月及1、2、3月种植水芹，种植密度为100~150株/m²，每次收割所述水生植物10种植面积的1/4。

所述后置潜流人工湿地4的顶端与水培蔬菜系统3的顶端另一侧相接，所述后置潜流人工湿地4从上到下依次设有蔬菜和景观植物15、土壤层13、细砂层6、粗砂层7和砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14，所述土壤层13的厚度为20cm，砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14的厚度为20cm，粒径为8~16mm。所述后置潜流人工湿地4还设有排水口16，所述排水口16设于砾石与破碎加气混凝土砌块混合层14的底端、后置潜流人工湿地4的右侧。

一种农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置的应用，包括如下步骤：

步骤一.农村生活污水经管网收集后，分周期进入生物滤池1进行预处理，布水周期为20min，布水时间为4min，水力负荷为6.6m³/(m²·d)，通过微生物降解等作用去除污水中的大部分有机物以及部分氮磷。

步骤二.预处理后的尾水从底端进入前置潜流人工湿地2，水力停留时间为40h，尾水在湿地床的内部流动，因而可以充分利用填料表面的生物膜、丰富的植物根系及填料截留等作用对尾水进行预处理，通过吸附、过滤、沉淀、植物吸收和微生物降解等去除尾水中可能存在的有机物、微量重金属及少部分氮磷。

步骤三.经前置潜流人工湿地2处理后的尾水依然含有大部分氮磷及部分有机物，从前置潜流人工湿地2顶端的出水口也是水培蔬菜系统3的进水口流入水培蔬菜系统3，水力停留时间为12h，通过水生植物9根系过滤、蔬菜吸收、微生物降解等途径去除预处理水中的氮磷及有机物，实现氮磷资源化利用，同时产出蔬菜，获得经济收益，在污水排放要求不高的区域，水培蔬菜系统的出水可直接排放。

步骤四.水培蔬菜系统3的出水中仅有少部分氮磷及有机物，最后进入后置潜流人工湿地4的顶端进行再次净化，水力停留时间为40h，湿地填料和湿地植物对水中剩余的污染物质再次净化，起到了把关作用，保证了优良的出水水质，从而使出水达到一级a标准，出水从所述后置潜流人工湿地4底端的出水口16流出。

实施例4

某农村生活污水cod浓度为200~300mg/l，tn浓度为20~30mg/l，氨氮浓度为15~25mg/l，tp浓度为2~4mg/l，采用实施例3所述的农村生活污水中氮磷资源化安全利用装置。

农村生活污水首先进入生物滤池1进行预处理，经生物滤池1处理过的污水由进水口进入前置潜流人工湿地2，停留时间为40h；经前置潜流人工湿地2预处理后的生活污水进入水培蔬菜系统3，停留时间为12h；经水培蔬菜系统3处理后，含有少量氮磷及有机物的尾水进入后置潜流人工湿地4，停留时间为40h。

生物滤池采用周期性进水方式，其布水周期为20min，布水时间选取取4min，水力负荷取6.6m³/(m²•d)；前置潜流人工湿地尺寸为1.4m×0.2m×0.7m，有效水深为0.55m，湿地种植的植物为西伯利亚鸢尾。水培蔬菜系统尺寸为2.6m×0.2m×0.2m，有效水深为0.1m，后置潜流人工湿地尺寸为1.4m×0.2m×0.7m，有效水深为0.55m，湿地种植的植物同样为西伯利亚鸢尾。

另外，水培蔬菜系统3不填充任何基质，按季节种植水生植物，夏秋季（4月-10月）种植空心菜，春冬季（11、12月及1、2、3月）种植水芹，种植密度为100~150株/m²。水生蔬菜采用1/4收割方式进行收割，收割周期为每月一次。

监测数据表明，经生物滤池预处理后的农村生活污水尾水中cod浓度为40~60mg/l，tn浓度为10~20mg/l，氨氮浓度为5~10mg/l，tp浓度为1~3mg/l，去除了进水中的大部分有机物及部分氮磷；尾水经前置潜流人工湿地处理后，进入水培蔬菜系统的进水中各项指标的含量均低于标准值（参照农业灌溉水质标准），故预处理水可作为水培蔬菜系统内蔬菜生长的营养液。

农村生活污水经过本发明所述装置处理后排出，处理后水体的cod浓度为25~35mg/l，tn浓度为5~10mg/l，氨氮浓度为0.5~2.5mg/l，tp浓度为0.2~0.5mg/l，处理效果稳定而良好。同时，参照《江苏省农办质｛2013｝17号、dz/t0064-1993》，对水培蔬菜系统内的水芹菜和空心菜进行安全性评价，结果表明水芹菜、空心菜内重金属、微量有机污染物等指标均符合国家标准。

与其他传统工艺相比，本发明在保证出水达到一级a标准的同时，大量产出无毒无害的水芹菜以及空心菜，不仅有效利用了污水中的氮磷等营养元素，并且带来了可观的经济收益。

综上所述，本发明采用不同的工艺组合，从生物滤池到前置人工湿地到水培蔬菜系统再到后置人工湿地，达到了农村生活污水中氮磷资源化安全利用的目的。生物滤池通过微生物降解等作用去除污水中的大部分有机物以及部分氮磷；前置人工湿地通过吸附、过滤、沉淀、植物吸收和微生物降解等去除尾水中可能存在的有机物、微量重金属及少部分氮磷；水培蔬菜系统主要通过水生植物吸收去除预处理水中的氮磷元素，实现氮磷资源化利用，并同时去除有机物等污染物质；后置潜流人工湿地内的填料和植物对水中剩余的污染物质再次净化，起到了把关作用，保证了优良的出水水质，从而使出水达到一级a标准。组合技术的单元功能分区明确，运行稳定可靠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。