申请日2017.11.22
公开(公告)日2018.02.23
IPC分类号C02F3/32; C02F3/34
摘要
本发明提供了一种污水处理厂尾水人工湿地处理系统，至少包括浅水多级跌水渠、人工组合单元湿地、潜流湿地及生物稳定塘;所述浅水多级跌水渠包含水渠及多级跌水坝，所述人工组合单元湿地包括好氧硝化区、缺氧反硝化区及沉淀区，所述潜流湿地包括进水渠、微生物反应区、湿地植物及出水渠，所述生物稳定塘设有水生植物系统及水生动物系统，污水依次经过所述浅水多级跌水渠、人工组合单元湿地、潜流湿地及生物稳定塘，所述浅水多级跌水渠内种植矮化常绿苦草及挺水植物，所述人工组合单元湿地的好氧硝化区及缺氧反硝化区间隔排布若干微生物生长基单元，所述潜流湿地微生物反应区为由上至下、粒径由小至大的石灰石、火山岩及砾石。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，按照污水流向依次包括浅水多级跌水渠、人工组合单元湿地、潜流湿地及生物稳定塘;其中，
所述浅水多级跌水渠包含水渠及多级跌水坝;
所述人工组合单元湿地包括好氧硝化区、缺氧反硝化区及沉淀区;
所述潜流湿地包括进水渠、微生物反应区、湿地植物及出水渠;
所述生物稳定塘设有水生植物系统及水生动物系统;
并且，
所述浅水多级跌水渠内种植矮化常绿苦草及挺水植物;
所述人工组合单元湿地的好氧硝化区及缺氧反硝化区还间隔排布若干微生物生长基单元，若干所述微生物生长基单元包括反硝化区缺氧型单元模块和硝化区好氧型单元模块两类;所述人工组合单元湿地还包括漂浮植物及底栖动物，所述漂浮植物满铺种植于所述人工组合单元湿地的水面，所述底栖动物放养于所述人工组合单元湿地的所述沉淀区的底部;
所述潜流湿地的水流为垂直向下水流，所述潜流湿地的微生物反应区为由上至下粒径由小至大的种植土、石灰石、火山岩及砾石;
所述生物稳定塘的水生植物系统分为挺水植物及沉水植物，所述沉水植物包括矮化常绿苦草、轮叶黑藻、伊乐藻、金鱼藻及马来眼子菜的一种以上，所述生物稳定塘的水生动物系统包括刮食性底栖动物和/或滤食性鱼类。
2.如权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述浅水多级跌水渠分为两级跌水，通过跌水砾石坝实现跌水，每级跌水高差30cm;所述跌水渠水深60cm以下，主要种植矮化常绿苦草，岸边点缀种植挺水植物;所述浅水多级跌水渠采用土池结构。
3.如权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述好氧硝化区内沿水平向还间隔排布若干硝化区好氧型单元模块，所述缺氧反硝化区内沿水平向还间隔排布若干反硝化区缺氧型单元模块，所述硝化区好氧型单元模块、所述反硝化区缺氧型单元模块均还包括有填料支架，所述硝化区好氧型单元模块和所述反硝化区缺氧型单元模块中的所述填料支架上分别设有不同种类的脱氮填料，所述曝气装置安装于所述硝化区好氧型单元模块的所述填料支架之下。
4.如权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述好氧硝化区内设有曝气装置，所述好氧硝化区还设有进气主管，所述进气主管与所述曝气装置连接，所述进气主管连接鼓风机进行供气;所述缺氧反硝化区还包括补充碳源装置，所述补充碳源装置通过管道连接污水厂未经处理的污水原水，作为所述缺氧反硝化区的补充碳源。
5.如权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述人工组合单元湿地还包括池底结构，所述好氧硝化区、缺氧反硝化区和所述沉淀区均位于所述池底结构上侧，所述池底结构外周设有周边结构;所述人工组合单元水深2.5米。
6.如权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述好氧硝化区、所述缺氧反硝化区内还设有横向隔断结构，所述横向隔断结构的下端与所述人工组合单元湿地的池底连接，上端略高于常水位，所述横向隔断结构的长度为整个横向长度的75%;所述横向隔断结构分为多组，延长污水在所述硝化反硝化区内的停留时间;所述沉淀区内投有高分子聚合铁盐或者铝盐。
7.如权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述人工组合单元湿地还包括飘浮植物及底栖动物，所述漂浮植物满铺种植于所述人工组合单元湿地表面，所述漂浮植物主要是聚草及香菇草，所述底栖动物放养于所述人工组合单元湿地的所述沉淀区的底部，所述底栖动物主要是环棱螺及无齿蚌。
8.如权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述潜流湿地为垂直潜流湿地，包括进水渠、微生物反应区及出水渠，还包括进水布水管路及出水集水管路，所述的进水布水管路、出水集水均采用PVC材质;所述的微生物反应区从上往下共5层，依次为：种植土层、土工布层、石灰石层、火山岩填料层和砾石层;所述种植土层设置作为湿地植物种植基质，其上种植一种或多种湿地植物;所述土工布层采用120g/m2土工布;所述进水布水管路由所述进水渠穿过所述潜流湿地池壁并埋设于所述火山岩填料层的顶部，并采用管道打孔补水形式布水，所述进水布水管路穿过池壁;所述的出水集水管路位于所述砾石层的底部并且设有多个孔，通过打孔的所述出水集水管路进行集水并穿过湿地池壁进入集水渠;所述进水渠及出水渠分别设置于湿地两侧;所述潜流湿地的池底采用混凝土结构建造，池壁采用砖砌结构;所述的种植土层上种植有湿地植物。
9.如权利要求8所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述的砾石层由下往上砾石粒径依次变小，最底层砾石粒径为3cm～5cm，最上层砾石粒径为1cm～1.5cm，所述砾石层高度为40cm;所述火山岩层，粒径为5mm，高度为50cm;所述的石灰石层粒径为3mm～5mm，高度为40cm。
10.如权利要求8所述的污水处理厂尾水人工湿地处理系统，其特征在于，所述生物稳定塘包括水生植物系统及水生动物系统;所述水生植物系统以沉水植物为主、挺水植物为辅，所述沉水植物占80%以上，以矮化常绿苦草为主，种植面积占整个生物稳定塘面积的50%，其他沉水植物选自轮叶黑藻、伊乐藻、金鱼藻及马来眼子菜的一种以上，以套种的方式种植于所述生物稳定塘的中心位置;所述水生动物系统包括底栖动物及鱼类，所述底栖动物主要放养环棱螺、无齿蚌及青虾，所述鱼类放养主要以滤食性鱼类鲢鱅为主，辅以少量肉食性鱼类及杂食性鱼类;所述生物稳定塘水深1.5米。
说明书
一种污水处理厂尾水人工湿地处理系统
技术领域
本发明涉及水污染治理领域，特别是用于污水处理厂尾水处理的人工湿地处理系统。
背景技术
污水处理厂尾水直接排入到附近水体中不仅会对区域水环境质量产生危害，也会直接威胁到人民生活环境。尾水深度处理工程建设实施后对减轻集聚区自来水供求压力、改善群众生活质量具有重要意义。
传统的人工湿地系统对于污染物物质的净化主要通过土壤、微生物及植物组成的稳定生态系统的良好净化作用而得以降解及用填料表面生长的生物膜、丰富根系及表层土的填料截流等作用提供处理能力和效果。
传统的人工湿地类型及技术存在以下不足：
(1)传统湿地负荷较小，停留时间短，大部分在3-5天左右，占地面积大;
(2)传统湿地处理效率较低，湿地内的氧源主要通过植物的光合作用及根系的输送或者通过水位高差跌流富氧，在春夏两季植物生长旺盛的时期，在保证足够停留时间的前提下，可以达到相应的处理效果;秋冬季气温较低时，由于植物的枯萎及微生物活性的降低，溶解氧往往不足以满足有机物的氧化及氨氮的硝化反应，同时在厌氧环境下，湿地也没有足够的碳源来实现氮的反硝化反应，湿地处理效率会显著下降，其无法对污染物质进行有效净化，出水水质无法稳定达标，湿地对于污水厂尾水处理效果也很难达到地表Ⅳ类标准;
(3)传统湿地在秋冬季节由于植物的枯萎及腐烂，处理效率降低，同时植物的腐烂可能导致污染物的重新释放。
发明内容
本发明提供一种用于污水处理厂尾水处理的人工湿地处理系统，该人工湿地处理系统大幅度节约了占地，同时处理水效率提高尤其是秋冬季处理效率提高，从而能够实现处理过的水常年稳定达到地表水环境质量标准Ⅳ类标准。
本发明的技术方案如下：
一种污水处理厂尾水人工湿地处理系统，按照污水流向依次包括浅水多级跌水渠、人工组合单元湿地、潜流湿地及生物稳定塘;其中，
所述浅水多级跌水渠包含水渠及多级跌水坝;
所述人工组合单元湿地包括好氧硝化区、缺氧反硝化区及沉淀区;
所述潜流湿地包括进水渠、微生物反应区、湿地植物及出水渠;
所述生物稳定塘设有水生植物系统及水生动物系统;
并且，
所述浅水多级跌水渠内种植矮化常绿苦草及挺水植物;
所述人工组合单元湿地的好氧硝化区及缺氧反硝化区还间隔排布若干微生物生长基单元，若干所述微生物生长基单元包括反硝化区缺氧型单元模块和硝化区好氧型单元模块两类;所述人工组合单元湿地还包括漂浮植物及底栖动物，所述漂浮植物满铺种植于所述人工组合单元湿地的水面，所述底栖动物放养于所述人工组合单元湿地的所述沉淀区的底部;
所述潜流湿地的水流为垂直向下水流，所述潜流湿地的微生物反应区为由上至下粒径由小至大的种植土、石灰石、火山岩及砾石;
所述生物稳定塘的水生植物系统分为挺水植物及沉水植物，所述沉水植物包括矮化常绿苦草、轮叶黑藻、伊乐藻、金鱼藻及马来眼子菜的一种以上，所述生物稳定塘的水生动物系统包括刮食性底栖动物和/或滤食性鱼类。
优选地，所述浅水多级跌水渠分为两级跌水，通过跌水砾石坝实现跌水，每级跌水高差30cm;所述跌水渠水深60cm以下，主要种植矮化常绿苦草，岸边点缀种植挺水植物;所述浅水多级跌水渠采用土池结构。
优选地，所述好氧硝化区内沿水平向还间隔排布若干硝化区好氧型单元模块，所述缺氧反硝化区内沿水平向还间隔排布若干反硝化区缺氧型单元模块，所述硝化区好氧型单元模块、所述反硝化区缺氧型单元模块均还包括有填料支架，所述硝化区好氧型单元模块和所述反硝化区缺氧型单元模块中的所述填料支架上分别设有不同种类的脱氮填料，所述曝气装置安装于所述硝化区好氧型单元模块的所述填料支架之下。
优选地，所述好氧硝化区内设有曝气装置，所述好氧硝化区还设有进气主管，所述进气主管与所述曝气装置连接，所述进气主管连接鼓风机进行供气;所述缺氧反硝化区还包括补充碳源装置，所述补充碳源装置通过管道连接污水厂未经处理的污水原水，作为所述缺氧反硝化区的补充碳源。
优选地，所述人工组合单元湿地还包括池底结构，所述好氧硝化区、缺氧反硝化区和所述沉淀区均位于所述池底结构上侧，所述池底结构外周设有周边结构;所述人工组合单元水深2.5米。
优选地，所述好氧硝化区、所述缺氧反硝化区内还设有横向隔断结构，所述横向隔断结构的下端与所述人工组合单元湿地的池底连接，上端略高于常水位，所述横向隔断结构的长度为整个横向长度的75%;所述横向隔断结构分为多组，延长污水在所述硝化反硝化区内的停留时间;所述沉淀区内投有高分子聚合铁盐或者铝盐。
优选地，所述人工组合单元湿地还包括飘浮植物及底栖动物，所述漂浮植物满铺种植于所述人工组合单元湿地表面，所述漂浮植物主要是聚草及香菇草，所述底栖动物放养于所述人工组合单元湿地的所述沉淀区的底部，所述底栖动物主要是环棱螺及无齿蚌。
优选地，所述潜流湿地为垂直潜流湿地，包括进水渠、微生物反应区及出水渠，还包括进水布水管路及出水集水管路，所述的进水布水管路、出水集水均采用PVC材质;所述的微生物反应区从上往下共5层，依次为：种植土层、土工布层、石灰石层、火山岩填料层和砾石层;所述种植土层设置作为湿地植物种植基质，其上种植一种或多种湿地植物;所述土工布层采用120g/m2土工布;所述进水布水管路由所述进水渠穿过所述潜流湿地池壁并埋设于所述火山岩填料层的顶部，并采用管道打孔补水形式布水，所述进水布水管路穿过池壁;所述的出水集水管路位于所述砾石层的底部并且设有多个孔，通过打孔的所述出水集水管路进行集水并穿过湿地池壁进入集水渠;所述进水渠及出水渠分别设置于湿地两侧;所述潜流湿地的池底采用混凝土结构建造，池壁采用砖砌结构;所述的种植土层上种植有湿地植物。
优选地，所述的砾石层由下往上砾石粒径依次变小，最底层砾石粒径为3cm～5cm，最上层砾石粒径为1cm～1.5cm，所述砾石层高度为40cm;所述火山岩层，粒径为5mm，高度为50cm;所述的石灰石层粒径为3mm～5mm，高度为40cm。
优选地，所述生物稳定塘包括水生植物系统及水生动物系统;所述水生植物系统以沉水植物为主、挺水植物为辅，所述沉水植物占80%以上，以矮化常绿苦草为主，种植面积占整个生物稳定塘面积的50%，其他沉水植物选自轮叶黑藻、伊乐藻、金鱼藻及马来眼子菜的一种以上，以套种的方式种植于所述生物稳定塘的中心位置;所述水生动物系统包括底栖动物及鱼类，所述底栖动物主要放养环棱螺、无齿蚌及青虾，所述鱼类放养主要以滤食性鱼类鲢鱅为主，辅以少量肉食性鱼类及杂食性鱼类;所述生物稳定塘水深1.5米。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明开发了一种污水厂尾水人工湿地处理系统，在该系统中，污水依次经过浅层多级跌水渠、人工组合单元湿地、潜流湿地、生物稳定塘，通过浅层多级跌水渠初步沉淀充氧，进入人工组合单元湿地，实现污水硝化反硝化，以及飘浮植物底栖动物的立体净化去除污水中的总氮及氨氮，在人工组合单元湿地沉淀区投加高分子聚合铁盐或者铝盐，达到除磷效果，此单元占地面积小，可对实现污水厂尾水总氮、氨氮及总磷实现强效处理，以减小后续人工湿地的负荷，极大的节约占地面积;污水经人工组合单元湿地处理后再进入潜流湿地通过火山岩、石灰石等滤料以及植物根系的过滤、沉淀、吸收及附着微生物的综合作用进一步降低污水中的BOD、总氮、氨氮及总磷，最终污水进入生物稳定塘，通过生物稳定内人工构建的水生生态系统的净化，实现污水的最终净化，使出水达到地表水环境质量标准Ⅳ类标准。
本发明人工湿地处理系统的人工组合单元湿地以污水厂尾水作为补充碳源、以陶粒及火山岩为填料，占地面积小，且对污水厂一级A出水有很强的去除总氮及氨氮的效果;同时，前部的浅层多级跌水渠不仅可以起到初步沉淀的效果，而且通过跌流形式充氧，可以减小后期硝化反应的充氧能耗;后部的潜流湿地可以对在沉淀区通过投加高分子聚合铁盐或者铝盐的方式未沉淀去除的磷起到拦截、吸附及过滤的效果，其内部的石灰石填料有很高效的净化磷的能力，而其内部的另一种火山岩填料可以进一步对总氮进行去除，最终的生物稳定塘停留时间能够比较长。综上，本发明通过人工构建的水生生态系统可以实现污水的最终净化。
本发明具有减少人工湿地占地面积、提高人工湿地处理效率、防止人工湿地堵塞的优点，特别是在减少占地面积的同时改变了传统人工湿地秋冬季处理效果差的缺点，实现了污水中污染物质的全面净化，使污水厂尾水经过本发明处理后能够在一年中的任何时候以及常年稳定达到地表水环境质量标准Ⅳ类标准。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。