基本信息
- 项目名称：
- 复合型生态法污水处理及回用系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本项研究运用生态学原理，以节能、减排、低碳为指导思想，将技术进行有机组合形成污水处理与回用系统。该系统以基质、微生物、植物为基本构成要素，充分利用各要素对污染物的物理、化学和生物等的多重作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解和植物吸收等途径，对污染物进行有效去除或转化。经过试验分析，典型城市污水经该系统处理后，出水水质优于现行各污水再生利用的国家标准。本项研究的主要成果已获三项专利。
- 详细介绍：
- 复合型生态法污水处理及回用系统的研究是为解决污水处理及回用问题。 目前，最传统的砂滤—消毒工艺，只能达到进一步去除水中微细颗粒物和杀灭细菌的目的；膜分离—活性炭吸附—消毒工艺可进一步去除二级生化处理厂未能去除的胶体物质、部分重金属和有机污染物等，出水可用于除饮用水外的直接接触用水，但价格昂贵，且再生比较困难；初级生态处理尽管技术投资低、运转费用低、维持技术低，但抗负荷性差，适应性弱，对于重金属污染物吸收效率低。 基于此，本发明主要是开发一种成本低、维护费用少、适用范围广、处理效率高、抗负荷性强、适合市场化推广的污水生态化综合处理及回用系统，更好弥补传统技术和新型技术的不足。 本发明的运用生态学原理，以节能、减排、低碳为指导思想，将技术进行有机组合形成污水处理与回用系统。该系统以基质、微生物、植物为基本构成要素，充分利用各要素对污染物的物理、化学和生物等的多重作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解和植物吸收等途径，对污染物进行有效去除或转化。目前已经利用该系统原理建立了试验性处理设备，采用并典型性城市生活污水和工业废水进行过多次模拟实验，取得了初步成果。并且，我们利用该技术参与了某市杏坛小区污水生态化处理项目的方案征集，初步设计出了整套针对住宅小区的生态化处理及回用系统。 本项研究的主要成果已获三项国家专利授权，（专利号：ZL 201020120887.5，ZL 201020120813.1，ZL 201020120904.5）。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：开发一种建设成本低、维护费用少、适用范围广、处理效率高、抗负荷性强、适合市场化推广的污水生态化综合处理及回用系统，更好弥补现有技术的不足。 基本思路：从自然生态原理入手，将生态化处理技术进行深层次重组，利用工程技术调整人工湿地反应池三维结构，建立人工基质——微生物——植物复合生态系统，利用物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解和植物吸收等途径，对污水进行高效净化，实现污水的无害化处理与资源化回用。 创新点： （1）建设成本低，低碳环保；（2）设置灵活，使用范围广；（3）处理效果好，易于实现污水资源化回用；（4）后期养护简便，维护要求低；（5）气候适应性好。 技术关键：（1）人工湿地技术。将垂直流湿地与水平潜流湿地进行三维层面立体重组，形成新的垂直流——水平潜流复合人工湿地，提高湿地系统适应性； （2）生物填料技术。以莲子壳和稻壳作为生物填料，微生物生长于填料表面与空隙中，在立体空间上形成一系列复杂的膜——空隙系统。寿命长、成本低，生物量高； （3）活性基质技术。人工混配形成活性基质，使人工湿地反应池的植物——微生物——基质构成稳定复合生态系统，提高处理率高；（4）超富集植物技术。配置成本低，生长速度快，易于形成丰富的根系生物膜，对工业废水中的重金属及其他污染物有很强的吸收富集能力，同时还具有较好的景观效果。 主要技术指标：试验中，出水水质优于现行各污水再生利用的国家标准。
科学性、先进性
- 复合型生态法污水处理及回用系统作为一种新型污水处理技术是具有一定的先进性的，可以更好弥补现有技术的不足。与初级的生态处理技术相比，占地面积可以节约50%以上，单位面积处理效率可以提高60%以上，出水水质稳定；在基本技术框架下，针对不同的情况，可以灵活调整技术方案，利用技术集成手段，针对特殊情况也可以形成适应性很好的处理方案；完全采用自然式技术方法对污水进行净化处理，无二次污染。 利用某市杏坛小区生活污水进行试验，典型城市污水经该系统处理后，主要污染物COD、BOD、SS、氮氨、TP、硫化物的出水浓度范围分别为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，出水水质优于现行各污水再生利用的国家标准。经示范工程检验，该系统用于污水处理及回用具有建设成本低、维护费用少、适用范围广、处理效率高、抗负荷性强等优势。 详细技术性分析说明和参考文献资料请见说明书。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品曾作为《熠洁环保科技有限责任公司创业计划书》的核心技术参加2010中国挑战杯大学生创业计划竞赛，获国家铜奖。 本作品已入围2011“挑战杯”河北省大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛，获一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段，已建立模拟反应池，并引入典型性城市生活污水和工业废水进行过多次模拟实验。
技术转让方式
- 院校科研部门代理
作品可展示的形式
- 模型 图纸 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 应用中，在基本技术框架下，针对不同的情况，通过具体分析，可以灵活调整技术方案，利用技术集成手段，均可以形成适应性很好的处理方案。 通过我们整理和分析建立模拟系统的实验数据，我们发现如果采用复合型生态法污水处理及回用系统，与现有非生态处理技术相比可以节约10%的建设费用，减少1/2—1/3操作人员，吨水耗电降低到0.1Kwh以下，直接运行费用可以从0.7-0.8元降至0.3元以下， 80%以上的污水经过处理后可以实现回用，省去了大量新购水费和污水排放费。 以一个日处理量2000吨的污水处理站为例，保守的估计，每年可以为客户节约270万元以上的费用： 建设费用 200万×10%＝20万 水资源费 1600×365×3.3＝192.72万元 污水排放费 1600×365×0.8＝46.72万元 运行费用 2000×365×0.4＝29.2万 我国每年的污水处理耗电量保守估计在200亿kWh以上，污水生态化处理每年可以为我国自然减碳1185万吨。
同类课题研究水平概述
- 采用生态—生物法处理污水是近年来发展很快的一种新技术，它是利用人工基质、培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水体中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术。 国外学者从不同方面对生态—生物法净化污水作用进行了研究。James（Ecological Engineering,2000,14:33-47）认为N的去除占主导地位的是细菌的降解作用，而非水生植物的吸收作用；Brix指出在人工湿地中，水生植物占据着举足轻重的地位，其生长发育直接影响到出水的水质；Jurgen Kern用芦苇床处理生活污水试验中，COD、TN、TP等的去除率变化在80-90%之间；Thaer发现水中植物对受污染河水中的Mn和Zn具有较高的富集能力；Hansen等利用兔脚草、猫尾草、盐水沼泽簏草属等植物净化硒（Se）石油炼制废水，对硒（Se）的去除率可达89%。 近年来，国内学者对生态—生物法净化污水作用也进行了广泛研究，但大多限于试验研究阶段。王旭明利用水芹在室内净化污水，3天内水芹对TN、TP的吸收率分别达到66.7%、73.7%。，而且净化率随温度的提高还会增加；丁廷华所用的芦苇湿地系统示范工程，在处理水量为500m3/d、水力负荷为5cm/d的条件下，对BOD5、TN的去除率达到85.8%、64.6%。程静等利用凤眼莲、水浮莲、水花生、槐叶萍、细绿萍对生活污水和畜牧场污水进行4d净化处理，净化效率依次为凤眼莲>水浮莲>水花生>槐叶萍、细绿萍；沈治蕊）等对南京煦园采用了以水培经济植物为主的生态工程方法治理污水；井艳文等利用生物浮床技术在什刹海后门桥-金锭桥段进行试验，结果均表明，该法对污水有较好的净化作用。
