申请日2013.07.05
公开(公告)日2013.10.09
IPC分类号C02F11/12; C02F11/02
摘要
一种辐流式人工湿地污泥处理系统及其方法，该系统包括污泥进水管、调节池和至少一个人工湿地污泥处理池。人工湿地污泥处理池的池体内部自下到上依次铺设有用于收集污泥渗滤液的砾石排水层、用于净化污泥渗滤液的过滤层，以及用于泥水分离的沙层，沙层之上为干化污泥形成的泥饼层，泥饼层之上为待处理的污泥层，池体内部还种植有湿地植物。本可以使污泥得到充分的干化处理，处理后的污泥体积可缩减到原来的4%～30%，污泥中有机物在人工湿地内经过厌氧消化和好氧消化作用，污泥中可挥发性有机物含量可减少20%～30%。本发明的人工湿地污泥处理技术具有污泥减量化和稳定化处理效果显著、建设运行费用低、环境友好等优点。
权利要求书
1.一种辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：包括污泥进水管(1)、调节池(2)和至少一个人工湿地污泥处理池;
所述人工湿地污泥处理池的池体(16)内部自下到上依次铺设有用于收集污泥渗滤液的砾石排水层(7)、用于净化污泥渗滤液的过滤层(8)，以及用于泥水分离的沙层(9)，沙层(9)之上为干化污泥形成的泥饼层(10)，泥饼层(10)之上为待处理的污泥层(11)，池体(16)内部还种植有湿地植物(14)，池体上部有一圈环绕池体设置的布水渠(3)，布水渠(3)的入水口由管路与调节池(2)连接，布水渠(3)上均匀布置有朝向池内的污泥进水口(4)，池体(16)底部的砾石排水层(7)内横向设有渗滤液集水管(12)，渗滤液集水管(12)上分布有穿孔(15)，渗滤液集水管(12)一端与向外伸出池体的渗滤液排出管(5)连接，一端与向上伸出池体的通气管(13)连接。
2.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述人工湿地污泥处理池为两个以上，两个以上人工湿地污泥处理池并联并与调节池(2)连接;
所述人工湿地污泥处理池的总面积由全年污泥处理总量确定或服务人口总数确定，单个池体面积为5～1000 m2，池体深度为2～5m，池底有1%-2%的坡度，坡向集水管;
所述全年污泥处理总量的计算公式为： ;
其中，S-每人每日排出的污泥量[L/(人d)]， N-设计人口数(人);
人工湿地污泥处理池的总面积计算公式为：;
其中，A为人工湿地总面积(m2)，1.2~1.4为安全系数，V为全年污泥处理总量(m3)，h为人工湿地池体深度(m)。
3.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述池体(16)为圆形或方形，池体(16)的材质为混凝土、砖砌、泥土、塑料或金属。
4.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述湿地植物(14)为芦苇、香蒲、水葱、黄菖蒲或千屈菜。
5.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述池体(16)底部铺设有防渗膜(6)，防渗膜(6)为土工膜或防水涂层。
6.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述砾石排水层(7)、过滤层(8)和沙层(9)分别为粒径30～60mm的砾石、粒径2～10mm的砾石或陶粒、粒径0.5～1mm的沙，其铺设厚度分别为10～25cm、10～80cm、10～30cm。
7.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述渗滤液集水管(12)为PVC管，其上的穿孔(15)孔径为5～50mm，孔间距为2～10cm，两排孔分别与水平面呈45度角，集水管以0.2%～0.5%的坡度坡向排水口;或者渗滤液集水管(12)为未上釉的陶土管。
8.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述池体(16)顶部设有弓形塑料棚。
9.根据权利要求1所述的辐流式人工湿地污泥处理系统，其特征在于：所述池体(16)内设有滗水器或撇水口。
10.一种采用如权利要求1～9任意一项所述一种辐流式人工湿地污泥处理系统的污泥干化和稳定化处理方法，其特征在于处理步骤如下：
步骤一，污水处理厂产生的污泥经污泥进水管(1)进入调节池(2)内，从调节池(2)向人工湿地污泥处理池(16)内连续泵入污泥，至池体最大容量或设定水位，随后停止污泥的泵人，进入处理阶段;
步骤二，处理阶段结束后，在人工湿地污泥处理池(16)内形成一层干化的泥饼层(10)，湿地植物(14)不断生长使泥饼层(10)中增加很多细的裂缝，同时防止大的裂缝出现;
步骤三，将下一批污泥泵入到已干化的泥饼层(10)上，污泥通过泥饼层(10)和填料的渗滤作用，以及植物的蒸腾作用，降低污泥水分含量，同时污泥中的有机物通过微生物降解作用得到稳定化处理;处理阶段中经渗滤液集水管(12)收集的污泥渗滤液由渗滤液排出管(5)排出池体，并经通气管(13)向人工湿地污泥处理池(16)内部通入氧气，促进有机物的降解;
步骤四，循环步骤一至三，人工湿地污泥处理池内反复经过污泥泵入和处理阶段，湿地中干化的泥饼厚度不断增加，当泥饼层(10)的厚度距离池体顶部20～50cm时，停止循环操作，放置两个月至一年，使污泥中水分进一步降低;
步骤五，处理后的干污泥用铲车运出，铲除干污泥时将湿地植物(14)的根系留在人工湿地污泥处理池内。
说明书
辐流式人工湿地污泥处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种人工湿地污泥处理系统，以及采用该系统的污泥处理方法。
背景技术
“十一五”期间，我国污水处理产业得到了迅速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，带来了污泥产量迅猛增长。截止2012年底，全国污水处理厂3300多座，日处理污水量达1.42亿吨，污泥产生量超过3000万吨/日。大量的污泥若不经过妥善处理，随意堆放会造成严重的二次污染问题。
通常污水处理厂产生的污泥主要成分是水，以流体状态存在，其中固体含量仅占0.5～2%，而固体中大部分为微生物残体，固体中有机组分占50～80%。因此，污泥处理的主要目的时降低污泥中的水分，减少污泥总体积，并将污泥中有机组分稳定化处理。污水处理厂现有的污泥处理工艺一般包括浓缩(专利号CN 100579924C)、脱水(CN 101784490 B)、厌氧消化(CN 100351187C)、好氧消化(CN101717173B)等，污泥处理费用昂贵，一般能占到整个污水处理厂运行费用的20%～60%。
发明内容
本发明提供辐流式人工湿地污泥处理系统及其方法，要解决污泥处理费用高，处理效率低，大量污泥得不得即时有效处理的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种辐流式人工湿地污泥处理系统，包括污泥进水管、调节池和至少一个人工湿地污泥处理池;
所述人工湿地污泥处理池的池体内部自下到上依次铺设有用于收集污泥渗滤液的砾石排水层、用于净化污泥渗滤液的过滤层，以及用于泥水分离的沙层，沙层之上为干化污泥形成的泥饼层，泥饼层之上为待处理的污泥层，池体内部还种植有湿地植物，池体上部有一圈环绕池体设置的布水渠，布水渠的入水口由管路与调节池连接，布水渠上均匀布置有朝向池内的污泥进水口，池体底部的砾石排水层内横向设有渗滤液集水管，渗滤液集水管上分布有穿孔，渗滤液集水管一端与向外伸出池体的渗滤液排出管连接，一端与向上伸出池体的通气管连接。
所述人工湿地污泥处理池为两个以上，两个以上人工湿地污泥处理池并联并与调节池连接;
所述人工湿地污泥处理池的总面积由全年污泥处理总量确定或服务人口总数确定，单个池体面积为5～1000 m2，池体深度为2～5m，池底有1%-2%的坡度，坡向集水管;
所述全年污泥处理总量的计算公式为： ;
其中，S-每人每日排出的污泥量[L/(人d)]， N-设计人口数人;
人工湿地污泥处理池的总面积计算公式为：;
其中，A为人工湿地总面积m2，1.2~1.4为安全系数，V为全年污泥处理总量m3，h为人工湿地池体深度m。
所述池体为圆形或方形，池体的材质为混凝土、砖砌、泥土、塑料或金属;
所述池体内部的湿地植物为芦苇、香蒲、水葱、黄菖蒲或千屈菜。
所述池体底部铺设有防渗膜，防渗膜为土工膜或防水涂层。
所述砾石排水层、过滤层和沙层分别为粒径30～60mm的砾石、粒径2～10mm的砾石或陶粒、粒径0.5～1mm的沙，其铺设厚度分别为10～25cm、10～80cm、10～30cm。
所述渗滤液集水管可为PVC管，其上的穿孔孔径为5～50mm，孔间距为2～10cm，两排孔分别与水平面呈45度角，集水管以0.2%～0.5%的坡度坡向排水口;渗滤液集水管也可为未上釉的陶土管。
所述池体顶部可设有弓形塑料棚。
所述池体内可设有滗水器或撇水口。
这种采用辐流式人工湿地污泥处理系统的污泥干化和稳定化处理方法，处理步骤如下：
步骤一，污水处理厂产生的污泥经污泥进水管进入调节池内，从调节池向人工湿地污泥处理池内连续泵入污泥，至池体最大容量或设定水位，随后停止污泥的泵人，进入处理阶段;
步骤二，处理阶段结束后，在人工湿地污泥处理池内形成一层干化的泥饼层，湿地植物不断生长使泥饼层中增加很多细的裂缝，同时防止大的裂缝出现;
步骤三，将下一批污泥泵入到已干化的泥饼层上，污泥通过泥饼层和填料的渗滤作用，以及植物的蒸腾作用，降低污泥水分含量，同时污泥中的有机物通过微生物降解作用得到稳定化处理;处理阶段中经渗滤液集水管收集的污泥渗滤液由渗滤液排出管排出池体，并经通气管向人工湿地污泥处理池内部通入氧气，促进有机物的降解;
步骤四，循环步骤一至三，人工湿地污泥处理池内反复经过污泥泵入和处理阶段，湿地中干化的泥饼厚度不断增加，当泥饼层的厚度距离池体顶部20～50cm时，停止循环操作，放置两个月至一年，使污泥中水分进一步降低;
步骤五，处理后的干污泥用铲车运出，铲除干污泥时将湿地植物的根系留在人工湿地污泥处理池内。
本发明的有益效果如下：
本发明的组成结构包括污泥进水管、调节池、人工湿地污泥处理池，污泥由进水管进入调节池，然后经过布水管进入人工湿地污泥处理池内。污泥在人工湿地污泥处理池中通过沙层进行泥水分离，渗滤液通过沙层进入过滤层净化，在排水层内通过集水管收集，之后经过排水管排出。而污泥在沙层之上沉积，形成干化的泥饼层，经过几轮污泥处理后，最终泥饼层用铲车运出。
人工湿地污泥处理池池底的防渗层用于防止渗滤液污染周边土壤，当人工湿地为土池时，通过土工膜进行防渗，若人工湿地池为混凝土结构，敷防水涂层。砾石排水层用于收集污泥渗滤液。砾石过滤层用于净化渗滤液。沙层用于泥水分离，将污泥隔离在沙层之上，而污泥渗滤液能够通过沙层渗入到下方的砾石过滤层。泥饼层不是铺设的，而是经过几轮污泥处理后，由干化的污泥堆积形成。泥饼层的形成能够促进后续污泥的过滤干化以及有机组分的降解。渗滤液集水管铺设在砾石排水层中，为穿孔花管或未上釉的陶土管，用于收集污泥渗滤液。通气管一端与大气相通，一端连接渗滤液集水管，用于向湿地内部通入氧气，以有易于污染物的降解。
池体顶部可设有弓形塑料棚，雨天关闭遮雨，冬季温度低的夜间关闭保温。池体内可设有滗水器或撇水口，将难于下渗的上清液排出，排出的上清液进入泥饼层厚度较小或刚铲除了泥饼层的湿地内处理，或进入专门的人工湿地污水处理系统进行处理。
本发明通过植物的蒸腾作用和基质填料的渗滤作用，使得污泥得到充分的干化和稳定化处理，处理后的污泥体积可缩减到原来的4%～30%，污泥中可挥发性有机物含量可减少20%～30%。辅流式人工湿地污泥处理系统，使污泥分布更均匀，避免单边进水造成的污泥堆积在进水一侧的现象。与现有的污泥处理技术相比，该人工湿地污泥处理技术具有污泥减量化和稳定化处理效果显著、建设运行费用低、环境友好等优点。