申请日2016.04.15
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F3/32; C02F3/34; C02F101/16
摘要
本发明提供一种强化脱氮农村生活污水人工湿地系统及净化方法。所述系统，包括至少一湿地床，所述湿地床采用红砖和秸秆作为填充物装填形成，由下向上填充物的粒径逐渐变小，在湿地床表面添加了脱氮菌液和/或在湿地床内部添加了脱氮菌液。所述方法，在前述湿地床上方布放生活污水，在湿地床底部获得净化水，在布放生活污水之前，在湿地床表面添加脱氮菌液和/或在湿地床内部添加脱氮菌液。本发明的系统及方法通过在湿地床表面均匀喷洒脱氮菌液和/或内部注入脱氮菌液，进行强化脱氮，可以增强系统脱氮功能。
权利要求书
1.一种强化脱氮农村生活污水人工湿地系统，包括至少一湿地床，所述湿地床采用红砖和秸秆作为填充物装填形成，由下向上填充物的粒径逐渐变小，其特征在于，在湿地床表面添加了脱氮菌液和/或在湿地床内部添加了脱氮菌液。
2.如权利要求1所述的人工湿地系统，其特征在于，所述湿地床由下向上包括：
一承托层，厚度为5cm，由粒径为3-5cm的粘土红砖填充构成;
一第二层，厚度为5cm，由粒径为1-3cm的粘土红砖填充构成;
一第三层，厚度为70cm，由粒径为0.5-1cm的粘土红砖填充构成;
一上层，厚度为20cm，由粘土红砖与秸秆的混合物填充构成，粒径均小于0.5cm，粘土红砖：秸秆的重量比为10:1。
3.如权利要求1或2所述的人工湿地系统，其特征在于，湿地床表面脱氮菌液的添加量为每平米添加0.2-0.5L;湿地床内部脱氮菌液的添加量为每3立方米添加1.5-2.5L。
4.如权利要求1或2所述的人工湿地系统，其特征在于，所述湿地床设有用于向所述湿地床内部注入脱氮菌液的多用途管道，所述多用途管道包括竖直管道和水平管道，所述竖直管道竖直插入所述湿地床内，上方超出所述湿地床的上表面，下方与所述水平管道连通，所述水平管道上设有若干小孔。
5.如权利要求4所述的人工湿地系统，其特征在于，所述竖直管道竖直插入所述湿地床内50-80cm，每平米铺设1根，所述水平管道上的小孔直径为2mm，各孔间距为50mm，所述水平管道长1.8m。
6.如权利要求1或2所述的人工湿地系统，其特征在于，所述人工湿地系统还包括布水管、集水箱、排水箱和配水箱，其中在所述湿地床上方设置布水管，将污水运输到所述湿地床上方并释放;在所述湿地床下游连接集水箱，用于收集经湿地床净化后的净化水;在所述集水箱下游设置排水箱，用于收集经过人工湿地系统后所排放的污水;所述布水管上游连接配水箱，所述配水箱中设置有前处理过滤装置。
7.一种强化脱氮农村生活污水净化方法，用湿地床对生活污水进行净化，其中，所述湿地床采用红砖和秸秆作为填充物装填形成，由下向上填充物的粒径逐渐变小，在湿地床上方布放生活污水，在湿地床底部获得净化水，其特征在于，在布放生活污水之前，在湿地床表面添加脱氮菌液和/或在湿地床内部添加脱氮菌液。
8.如权利要求7所述的净化方法，其特征在于，湿地床表面脱氮菌液的添加量为在每个配水期的第一天，每平米添加0.2-0.5L;湿地床内部脱氮菌液的添加量为在每个配水期的第一天，每3立方米添加1.5-2.5L。
9.如权利要求7所述的净化方法，其特征在于，向湿地床表面均匀喷洒脱氮菌液，和/或通过湿地床中设置的多用途管道向湿地床内部注入脱氮菌液。
10.如权利要求9所述的净化方法，其特征在于，在配水期对多用途管道每天曝气，在落干期对多用途管道每天曝气，在非曝气时间自然复氧。
说明书
一种强化脱氮农村生活污水人工湿地系统及净化方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理技术，特别涉及一种用于农村生活污水处理的人工湿地系统及净化方法。
背景技术
水资源在我们国家比较紧缺，人均水资源仅为世界人均占有量的1/4。据中国环境状况公报显示，国内水环境污染比较严重，特别是江河流域已经遭到污染。随着生活质量的提高，生活源污染已经占到总污染的主要部分，且呈现逐年增加的趋势。农村人口在我国占据很大比重，目前我国农村人口居住比较分散，人口数量较多，几乎没有任何生活污水收集和处理措施，农村生活污水几乎直接排放，造成了水体的严重污染。据统计每年我国农村生活污水产生量80多亿吨。我国大多数农村生活水平相对落后，适合处理农村生活污水的污水处理工艺不多，寻找和研发适合农村分散生活处理的工艺是目前处理农村生活的重中之重。
除了生活污水，目前农村建筑废弃垃圾以及田间秸秆等农村生活废弃物产生量大且处理模式落后，还以直接丢弃、随意堆放为主，几乎占到产生量的80%。据资料统计全国建筑垃圾每年产生量高达4亿吨;2005年全国秸秆总产生量达到84183.12万吨。废弃物的不当处理，不仅对农村的村容村貌造成影响，而且主要是对大气、土壤和水体造成污染，严重威胁到居民的身心健康。如何将农村生活废弃物，如农村生活污水、废弃建筑垃圾、田间秸秆进行无害化处理资源化利用是当前新农村建设以及美丽乡村建设的重要内容。
目前对于生活污水的处理技术有很多，主要包括传统活性污泥法、A/O法，氧化沟法等等。但根据我国农村地域、人口居住分布以及经济条件来说，人工湿地比其他传统的处理方法具有更多的优势。人工湿地具有投资低、运行和管理费用低、对水量和水质变化适应能力强等特点，它与天然湿地类似，充分利用基质-微生物和植物复合生态系统实现对污水的净化。
人工湿地有多种,如何发挥人工湿地的污水处理功效，达到处理要求，选择湿地类型，在人工湿地的设计中，基质、植物和水是设计的主要因素。但目前选择基质和植物，以及确定水流方式的体系还不够完善。对于处理我国分散式农村生活污水处理的湿地设计研究还处于起步过程。
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
人工湿地与传统污水处理厂相比具有投资少、运行成本低等明显优势，在农村地区，由于人口密度相对较小，人工湿地同传统污水处理厂相比，一般投资可节省1/3—1/2。在处理过程中，人工湿地基本上采用重力自流的方式，处理过程中基本无能耗，运行费用低，在人口密度较低的农村地区，建设人工湿地比传统污水处理厂更加经济。
我国应用用于农村污水的人工湿地不多，目前文献报道的湿地基质或是价格较贵，例如活性炭，砾石，石英砂等，或是净化污水的效果不是很好，例如河沙等，都不尽如人意。因而如何选择基质，使其适用于农村生活污水净化，不仅价格低廉，而且还能实现很好的污水净化效果，是业界亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强化脱氮农村生活污水人工湿地系统及净化方法，其可以对农村生活污水进行净化并增强系统脱氮功能。
本发明的强化脱氮农村生活污水人工湿地系统，包括至少一湿地床，所述湿地床采用红砖和秸秆作为填充物装填形成，由下向上填充物的粒径逐渐变小，在湿地床表面添加了脱氮菌液和/或在湿地床内部添加了脱氮菌液。
优选地，所述湿地床由下向上包括：
一承托层，厚度为5cm，由粒径为3-5cm的粘土红砖填充构成;
一第二层，厚度为5cm，由粒径为1-3cm的粘土红砖填充构成;
一第三层，厚度为70cm，由粒径为0.5-1cm的粘土红砖填充构成;
一上层，厚度为20cm，由粘土红砖与秸秆的混合物填充构成，粒径均小于0.5cm，粘土红砖：秸秆的重量比为10:1。
优选地，湿地床表面脱氮菌液的添加量为每平米添加0.2-0.5L;湿地床内部脱氮菌液的添加量为每3立方米添加1.5-2.5L。
优选地，所述湿地床设有用于向所述湿地床内部注入脱氮菌液的多用途管道，所述多用途管道包括竖直管道和水平管道，所述竖直管道竖直插入所述湿地床内，上方超出所述湿地床的上表面，下方与所述水平管道连通，所述水平管道上设有若干小孔。
优选地，所述竖直管道竖直插入所述湿地床内50-80cm，每平米铺设1根，所述水平管道上的小孔直径为2mm，各孔间距为50mm，所述水平管道长1.8m。
其中，所述人工湿地系统还包括布水管、集水箱、排水箱和配水箱，其中在所述湿地床上方设置布水管，将污水运输到所述湿地床上方并释放;在所述湿地床下游连接集水箱，用于收集经湿地床净化后的净化水;在所述集水箱下游设置排水箱，用于收集经过人工湿地系统后所排放的污水;所述布水管上游连接配水箱，所述配水箱中设置有前处理过滤装置。
本发明的强化脱氮农村生活污水净化方法，用湿地床对生活污水进行净化，其中，所述湿地床采用红砖和秸秆作为填充物装填形成，由下向上填充物的粒径逐渐变小，在湿地床上方布放生活污水，在湿地床底部获得净化水，在布放生活污水之前，在湿地床表面添加脱氮菌液和/或在湿地床内部添加脱氮菌液。
优选地，湿地床表面脱氮菌液的添加量为在每个配水期的第一天，每平米添加0.2-0.5L;湿地床内部脱氮菌液的添加量为在每个配水期的第一天，每3立方米添加1.5-2.5L。
优选地，向湿地床表面均匀喷洒脱氮菌液，和/或通过湿地床中设置的多用途管道向湿地床内部注入脱氮菌液。
优选地，在配水期对多用途管道每天曝气，在落干期对多用途管道每天曝气，在非曝气时间自然复氧。
本发明具有以下优点和积极意义：
本发明的人工湿地系统所采用的基质主要为农村的废弃的秸秆或建筑垃圾，不仅可以净化污水，也可以将农村废弃物变废为宝。另外本发明中，生长于此基质的水生植物可以是水生蔬菜，例如水芹菜，空心菜等，不仅可以对污水起到净化作用，而且会对农民产生经济价值。
本发明可有效的处理农村生活污水，特别是针对小型户用农村生活污水，工艺简单，建造方便，适宜于农村分散生活污水处理，可以对农村生活污水进行就地处理，还具有环境生态效益。
充分利用农村废弃红砖，废弃秸秆为湿地基质，通过系统对农村生活污水的净化，不仅将生活污水净化，而且将农村废弃物进行资源化利用，变为人工土(指上部80-100cm的基质将变为人工土,有效解决农村固体废物的无害化、减量化处理及资源化利用问题)，达到废弃物进行以废制废，变废为宝的目的。
相对于现有的人工湿地来说，本发明的湿地基质采用农村的废弃的秸秆或建筑垃圾，价格低廉，但是污水净化效果好。
本发明中，通过在湿地床表面喷洒脱氮菌液和/或内部注入脱氮菌液，进行强化脱氮，可以增强系统脱氮功能。并且，利用多用途管道，还可以在对污水进行净化的同时，将湿地床内部的气体排出，防止产生臭味。进一步，使多用途管道自然复氧或曝气充氧，可以减少系统在较长时间浸水状态下的自我能力恢复时间和系统堵塞现象。
本发明的有益效果可以从以下具体应用实例得到证实：
具体应用实例一：
天津蓟县某农村生活废水，污水中CODcr 208mg/L,NH3-N 33.4mg/L,TN45mg/L,TP 2.8mg/L,经本发明处理，水力负荷为0.2m3/(m2.d),出水CODcr小于50mg/L,NH3-N小于3mg/L,TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。净化装置运行2个月稳定，植物生长良好，出水水质稳定，净化装置出水达到《城镇污水处理厂污水排放标准(GB18918-2002)》一级A。
具体实例二：
天津西青某农村生活废水(含分散养殖废水)，污水中CODcr 435mg/L,NH3-N 78.6mg/L,TN 101mg/L,TP 9.5mg/L,经本发明处理，水力负荷为0.2m3/(m2.d),出水CODcr小于50mg/L,NH3-N小于3mg/L,TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。净化装置运行2个月稳定，植物生长良好，出水水质稳定，净化装置出水达到《城镇污水处理厂污水排放标准(GB18918-2002)》一级A。