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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
復(fù)合型生態(tài)法污水處理及回用系統(tǒng)
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本項(xiàng)研究運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，以節(jié)能、減排、低碳為指導(dǎo)思想，將技術(shù)進(jìn)行有機(jī)組合形成污水處理與回用系統(tǒng)。該系統(tǒng)以基質(zhì)、微生物、植物為基本構(gòu)成要素，充分利用各要素對(duì)污染物的物理、化學(xué)和生物等的多重作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物同化分解和植物吸收等途徑，對(duì)污染物進(jìn)行有效去除或轉(zhuǎn)化。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析，典型城市污水經(jīng)該系統(tǒng)處理后，出水水質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)行各污水再生利用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)研究的主要成果已獲三項(xiàng)專(zhuān)利。
詳細(xì)介紹：
復(fù)合型生態(tài)法污水處理及回用系統(tǒng)的研究是為解決污水處理及回用問(wèn)題。 目前，最傳統(tǒng)的砂濾—消毒工藝，只能達(dá)到進(jìn)一步去除水中微細(xì)顆粒物和殺滅細(xì)菌的目的；膜分離—活性炭吸附—消毒工藝可進(jìn)一步去除二級(jí)生化處理廠未能去除的膠體物質(zhì)、部分重金屬和有機(jī)污染物等，出水可用于除飲用水外的直接接觸用水，但價(jià)格昂貴，且再生比較困難；初級(jí)生態(tài)處理盡管技術(shù)投資低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維持技術(shù)低，但抗負(fù)荷性差，適應(yīng)性弱，對(duì)于重金屬污染物吸收效率低。 基于此，本發(fā)明主要是開(kāi)發(fā)一種成本低、維護(hù)費(fèi)用少、適用范圍廣、處理效率高、抗負(fù)荷性強(qiáng)、適合市場(chǎng)化推廣的污水生態(tài)化綜合處理及回用系統(tǒng)，更好彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)和新型技術(shù)的不足。 本發(fā)明的運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，以節(jié)能、減排、低碳為指導(dǎo)思想，將技術(shù)進(jìn)行有機(jī)組合形成污水處理與回用系統(tǒng)。該系統(tǒng)以基質(zhì)、微生物、植物為基本構(gòu)成要素，充分利用各要素對(duì)污染物的物理、化學(xué)和生物等的多重作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物同化分解和植物吸收等途徑，對(duì)污染物進(jìn)行有效去除或轉(zhuǎn)化。目前已經(jīng)利用該系統(tǒng)原理建立了試驗(yàn)性處理設(shè)備，采用并典型性城市生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)行過(guò)多次模擬實(shí)驗(yàn)，取得了初步成果。并且，我們利用該技術(shù)參與了某市杏壇小區(qū)污水生態(tài)化處理項(xiàng)目的方案征集，初步設(shè)計(jì)出了整套針對(duì)住宅小區(qū)的生態(tài)化處理及回用系統(tǒng)。 本項(xiàng)研究的主要成果已獲三項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利授權(quán)，（專(zhuān)利號(hào)：ZL 201020120887.5，ZL 201020120813.1，ZL 201020120904.5）。

作品圖片

  • 復(fù)合型生態(tài)法污水處理及回用系統(tǒng)
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  • 復(fù)合型生態(tài)法污水處理及回用系統(tǒng)

作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的：開(kāi)發(fā)一種建設(shè)成本低、維護(hù)費(fèi)用少、適用范圍廣、處理效率高、抗負(fù)荷性強(qiáng)、適合市場(chǎng)化推廣的污水生態(tài)化綜合處理及回用系統(tǒng)，更好彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。 基本思路：從自然生態(tài)原理入手，將生態(tài)化處理技術(shù)進(jìn)行深層次重組，利用工程技術(shù)調(diào)整人工濕地反應(yīng)池三維結(jié)構(gòu)，建立人工基質(zhì)——微生物——植物復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，利用物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物同化分解和植物吸收等途徑，對(duì)污水進(jìn)行高效凈化，實(shí)現(xiàn)污水的無(wú)害化處理與資源化回用。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）建設(shè)成本低，低碳環(huán)保；（2）設(shè)置靈活，使用范圍廣；（3）處理效果好，易于實(shí)現(xiàn)污水資源化回用；（4）后期養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便，維護(hù)要求低；（5）氣候適應(yīng)性好。 技術(shù)關(guān)鍵：（1）人工濕地技術(shù)。將垂直流濕地與水平潛流濕地進(jìn)行三維層面立體重組，形成新的垂直流——水平潛流復(fù)合人工濕地，提高濕地系統(tǒng)適應(yīng)性； （2）生物填料技術(shù)。以蓮子殼和稻殼作為生物填料，微生物生長(zhǎng)于填料表面與空隙中，在立體空間上形成一系列復(fù)雜的膜——空隙系統(tǒng)。壽命長(zhǎng)、成本低，生物量高； （3）活性基質(zhì)技術(shù)。人工混配形成活性基質(zhì)，使人工濕地反應(yīng)池的植物——微生物——基質(zhì)構(gòu)成穩(wěn)定復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，提高處理率高；（4）超富集植物技術(shù)。配置成本低，生長(zhǎng)速度快，易于形成豐富的根系生物膜，對(duì)工業(yè)廢水中的重金屬及其他污染物有很強(qiáng)的吸收富集能力，同時(shí)還具有較好的景觀效果。 主要技術(shù)指標(biāo)：試驗(yàn)中，出水水質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)行各污水再生利用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

復(fù)合型生態(tài)法污水處理及回用系統(tǒng)作為一種新型污水處理技術(shù)是具有一定的先進(jìn)性的，可以更好彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。與初級(jí)的生態(tài)處理技術(shù)相比，占地面積可以節(jié)約50%以上，單位面積處理效率可以提高60%以上，出水水質(zhì)穩(wěn)定；在基本技術(shù)框架下，針對(duì)不同的情況，可以靈活調(diào)整技術(shù)方案，利用技術(shù)集成手段，針對(duì)特殊情況也可以形成適應(yīng)性很好的處理方案；完全采用自然式技術(shù)方法對(duì)污水進(jìn)行凈化處理，無(wú)二次污染。 利用某市杏壇小區(qū)生活污水進(jìn)行試驗(yàn)，典型城市污水經(jīng)該系統(tǒng)處理后，主要污染物COD、BOD、SS、氮氨、TP、硫化物的出水濃度范圍分別為16-32mg/L、7.8-14.3mg/L、3.3-6.7mg/L、6.1-11.7mg/L、0.21-0.41mg/L、0.18-0.34mg/L，出水水質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)行各污水再生利用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)示范工程檢驗(yàn)，該系統(tǒng)用于污水處理及回用具有建設(shè)成本低、維護(hù)費(fèi)用少、適用范圍廣、處理效率高、抗負(fù)荷性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。 詳細(xì)技術(shù)性分析說(shuō)明和參考文獻(xiàn)資料請(qǐng)見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

本作品曾作為《熠潔環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書(shū)》的核心技術(shù)參加2010中國(guó)挑戰(zhàn)杯大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽，獲國(guó)家銅獎(jiǎng)。 本作品已入圍2011“挑戰(zhàn)杯”河北省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽終審決賽，獲一等獎(jiǎng)。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段，已建立模擬反應(yīng)池，并引入典型性城市生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)行過(guò)多次模擬實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

院校科研部門(mén)代理

作品可展示的形式

模型 圖紙 圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

應(yīng)用中，在基本技術(shù)框架下，針對(duì)不同的情況，通過(guò)具體分析，可以靈活調(diào)整技術(shù)方案，利用技術(shù)集成手段，均可以形成適應(yīng)性很好的處理方案。 通過(guò)我們整理和分析建立模擬系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)如果采用復(fù)合型生態(tài)法污水處理及回用系統(tǒng)，與現(xiàn)有非生態(tài)處理技術(shù)相比可以節(jié)約10%的建設(shè)費(fèi)用，減少1/2—1/3操作人員，噸水耗電降低到0.1Kwh以下，直接運(yùn)行費(fèi)用可以從0.7-0.8元降至0.3元以下， 80%以上的污水經(jīng)過(guò)處理后可以實(shí)現(xiàn)回用，省去了大量新購(gòu)水費(fèi)和污水排放費(fèi)。 以一個(gè)日處理量2000噸的污水處理站為例，保守的估計(jì)，每年可以為客戶(hù)節(jié)約270萬(wàn)元以上的費(fèi)用： 建設(shè)費(fèi)用 200萬(wàn)×10%＝20萬(wàn) 水資源費(fèi) 1600×365×3.3＝192.72萬(wàn)元 污水排放費(fèi) 1600×365×0.8＝46.72萬(wàn)元 運(yùn)行費(fèi)用 2000×365×0.4＝29.2萬(wàn) 我國(guó)每年的污水處理耗電量保守估計(jì)在200億kWh以上，污水生態(tài)化處理每年可以為我國(guó)自然減碳1185萬(wàn)噸。

同類(lèi)課題研究水平概述

采用生態(tài)—生物法處理污水是近年來(lái)發(fā)展很快的一種新技術(shù)，它是利用人工基質(zhì)、培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動(dòng)，對(duì)水體中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化的技術(shù)。 國(guó)外學(xué)者從不同方面對(duì)生態(tài)—生物法凈化污水作用進(jìn)行了研究。James（Ecological Engineering,2000,14:33-47）認(rèn)為N的去除占主導(dǎo)地位的是細(xì)菌的降解作用，而非水生植物的吸收作用；Brix指出在人工濕地中，水生植物占據(jù)著舉足輕重的地位，其生長(zhǎng)發(fā)育直接影響到出水的水質(zhì)；Jurgen Kern用蘆葦床處理生活污水試驗(yàn)中，COD、TN、TP等的去除率變化在80-90%之間；Thaer發(fā)現(xiàn)水中植物對(duì)受污染河水中的Mn和Zn具有較高的富集能力；Hansen等利用兔腳草、貓尾草、鹽水沼澤簏草屬等植物凈化硒（Se）石油煉制廢水，對(duì)硒（Se）的去除率可達(dá)89%。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)生態(tài)—生物法凈化污水作用也進(jìn)行了廣泛研究，但大多限于試驗(yàn)研究階段。王旭明利用水芹在室內(nèi)凈化污水，3天內(nèi)水芹對(duì)TN、TP的吸收率分別達(dá)到66.7%、73.7%。，而且凈化率隨溫度的提高還會(huì)增加；丁廷華所用的蘆葦濕地系統(tǒng)示范工程，在處理水量為500m3/d、水力負(fù)荷為5cm/d的條件下，對(duì)BOD5、TN的去除率達(dá)到85.8%、64.6%。程靜等利用鳳眼蓮、水浮蓮、水花生、槐葉萍、細(xì)綠萍對(duì)生活污水和畜牧場(chǎng)污水進(jìn)行4d凈化處理，凈化效率依次為鳳眼蓮>水浮蓮>水花生>槐葉萍、細(xì)綠萍；沈治蕊）等對(duì)南京煦園采用了以水培經(jīng)濟(jì)植物為主的生態(tài)工程方法治理污水；井艷文等利用生物浮床技術(shù)在什剎海后門(mén)橋-金錠橋段進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果均表明，該法對(duì)污水有較好的凈化作用。
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