[发明专利]一种利用水葫芦净化生活污水的小型周年复合净化系统

说明书

技术领域

    本发明涉及一种生活污水净化与无害化排放系统，也可作为城市污水处理厂二级处理排放出水的深度处理，具体地说是一种利用水葫芦净化生活污水的小型周年复合净化系统。

背景技术

随着城镇化进展持续发展，城市规模快速扩张，新的小城镇不断涌现，给市政污水处理带来很大难题。一些小城镇由于规模小，财政压力大，难以被污水处理管网所覆盖，生活污水随意排入河道的现象比较普遍；大型城市虽然在污水处理方面不断加大投入，但往往仅能够对市政污水达到二级处理排放的标准，污水的深度处理由于技术要求和成本高，目前尚难被普及。根据国家标准，市政污水处理厂二级处理的污水中，仍含有0.5-1 mg L^-1的全磷，30 mg L^-1的硝酸盐，营养物质的含量仍较高。这一现状给我国脆弱的水生态系统带来很大威胁。

由于我国人口数量大，居住集中，对环境的压力大，使得水生态系统的环境容量小，对以养分原素如N、P等物质的输入比较敏感。据报道，在湖泊中，全磷含量达到0.05 mg L^-1就足以引发水华的爆发。据国家环保部的统计，我国与城镇相邻的小型湖泊污染严重，大型湖泊如滇池、太湖等水质也不容乐观，湖泊富营养化面积仍有增加趋势。这些湖泊的水质恶化，给当地水资源安全带来威胁，水华爆发甚至给一些地区的饮用水供应造成恐慌。

针对市政污水二级处理厂出水的深度处理技术和成本要求高、小城镇的市政污水处理难的问题，国内外已经开展了大量的研究，其中，人工湿地技术被认为是一种低成本、高效的市政污水处理系统，被联合国所推荐。限制该技术普及的一个很大原因在于，该技术主要依靠湿地植物及土壤微生物的作用净化污水中的氮，并通过植物吸收和沉淀作用除磷，这些过程依赖于当地气候条件；另外，对于表面流型人工湿地，易滋生蚊蝇等问题；而对于潜流型人工湿地，则易导致堵塞。我国在人工湿地方面也开展了大量的研究，并建立了一些示范性的人工湿地系统，并曾对浮床技术-一种利用浮材承载植物，使植物漂浮在污水水面，利用植物的吸收和根表微生物净化污水的技术-进行过大量的研究，对以上问题有一定程度的克服，但是，如何克服气候条件的限制，提高湿地系统的净化效率方面，仍报道的较少。基于湿地技术的市政污水净化系统周年运行效果差，效率低。另一方面，湿地植物的生长是污水中营养盐高效去除的重要机制，因此如何处理大量生长收获的湿地植物体，也是限制湿地系统的一大因素。我国研究者试图通过利用经济作物水培模式，引市政污水作为水培营养源，实现污水的净化和资源化相结合，解决如何处理大量生长收获的湿地植物体的问题。其中，被广泛采用的主要是黑麦草，但是，以市政污水为营养源水培的农产品供应市场，即使不存在污染物超标问题，在消费者心理上往往也难以接受，该途径并未真正走通。陆生植物相对于水生植物生长量的不足，也使得陆生植物在处理效率方面不如水生植物。而湿地植物，尤其是如水葫芦、水浮莲这些植物，对营养盐浓度需求低，生长迅速，是一种理想的营养盐吸收去除植物，但是也正由于生长迅速，植物体处理难，更担心流入环境而被人们有意回避。因此，人工湿地技术的普及，很大程度上受两个技术难题的影响：1如何克服低温季节如深秋、早春、冬季的气候条件限制；2如何克服湿地植物体处理难题。

市政污水富含营养盐这一点一直受人关注，然而，由于城镇卫浴设施的普及，使得市政污水中即使有害物质含量很低，也由于营养盐浓度过低，农用价值小，而难以真正被农业领域应用。国内外针对市政二级处理过程中磷素的回收，已经开展大量研究，其中通过制取鸟粪石回收磷素，已经在理论上建立了技术路线，获得成功试验规模的成功，但是对如何在相对浓度较低的市政二级出水，及普通生活污水中磷素的回收方面，目前没有报道。这类污水的磷回收，理论上可以采用阴离子交换树脂进行，但是在成本上往往有困难，这也是市政三级处理难普及的原因。

综上所述，目前在市政污水处理方面，尤其是城市污水处理厂二级处理的深度净化问题、未被市政污水管网覆盖地区的生活污水处理、污水中营养盐的资源化回收等方面，缺乏经济与技术上均可行的解决技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用水葫芦净化生活污水的小型周年复合净化系统，集市政污水处理、沼气生产、磷回收、加热保温系统综合系统的技术方案，以解决市政污水深度净化、营养盐资源回收、湿地植物处理与资源化、系统周年高效运行等方面的问题。