申请日2012.03.12
公开(公告)日2012.08.15
IPC分类号C02F3/30; C02F3/32
摘要
本发明公开一种叠层人工湿地污水处理系统，属于污水处理技术领域，包括分别装有填料的上层垂直流人工湿地和下层水平流人工湿地，其中两者之间隔有土工膜且通过穿过该土工膜的过水管连通，上层垂直流人工湿地包括：进水口、与进水口连通且位于上层垂直流人工湿地上部的布水管、分别位于上层垂直流人工湿地下部和底部的若干曝气管和若干集水管，下层水平流人工湿地的顶部面积大于上层垂直流人工湿地的顶部面积，形成用于种植物的下层种植区，下层种植区带有出水管。本发明的系统用于处理农村生活污水，具有占地面积小，治理效果好等优点。
权利要求书
1.一种叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于，包括分别装有填 料的上层垂直流人工湿地和下层水平流人工湿地，其中两者之间隔有土工 膜(6)且通过穿过该土工膜(6)的过水管(7)连通，其中
所述的上层垂直流人工湿地包括：
进水口(1)、与所述的进水口(1)连通且位于上层垂直流人工湿地 上部的布水管(2)、分别位于上层垂直流人工湿地下部和底部的若干曝气 管(4)和若干集水管(3)，
所述的下层水平流人工湿地的顶部面积大于上层垂直流人工湿地的 顶部面积，形成用于种植植物的下层种植区(11)，所述的下层种植区(11) 带有出水管(10)。
2.根据权利要求1所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的下层水平流人工湿地内设有若干折流挡板(8)，所述的折流挡板(8) 将下层水平流人工湿地阻隔成沿水平向的折流通道。
3.根据权利要求2所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的折流挡板(8)的间距设为2-3m。
4.根据权利要求2所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的过水管(7)位于折流通道的上游，所述的下层种植区(11)位于 折流通道的下游。
5.根据权利要求1所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的上层垂直流人工湿地的顶部面积和下层水平流人工湿地的顶部面 积的比为1∶1.3-1.5。
6.根据权利要求1所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的曝气管(4)的间距设为0.5-1m。
7.根据权利要求1所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的集水管(3)的间距设为1-1.5m。
8.根据权利要求1所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的上层垂直流人工湿地内的填料为级配填料，其粒径由下至上递减。
9.根据权利要求1所述的叠层人工湿地污水处理系统，其特征在于， 所述的下层水平流人工湿地内的填料为级配填料，其粒径由下至上递减。
说明书
一种叠层人工湿地污水处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种叠层人工湿地污水处理 系统。
背景技术
生活污水不经处理的肆意排放，可造成地表水径流的严重污染，还可 污染水源水质，增加城市的供水风险和处理成本，并造成农村生活用水困 难。但与此同时，由于受自然条件的限制，农村生活污水具有分散、不易 收集的特点，因地制宜开发较为适合的高效低耗农村生活污水处理工艺就 显得尤为重要。
人工湿地技术具有低能耗、低维修、污水处理与美化景观相结合的特 点，被广泛应用于农村生活污水的处理。但是该技术依然存在脱氮除磷效 果差，运行不稳定，占地面积大、寿命短等问题。
公告号为CN1173888C的发明专利公开了一种人工湿地污水处理装 置，由自上而下重叠而成的阶梯状多级人工子湿地床构成，每一级子湿地 床均有一个或多个出水口将经处理过的污水流入下一级子湿地床。采用该 装置进行污水处理，相比单层的人工湿地或其他处理工艺具有占地面积 小，应用范围广等优点，但是该处理装置内部为中空状态，各子人工湿地 的重叠处不能被有效利用，为提高净化效果势必需要增加子人工湿地的层 数，相应的就需要扩大占用空间;另外该装置中污水始终在植物根系处即 好氧环境中进行处理，对污水中总氮的去除效果有限。
发明内容
本发明提供了一种叠层人工湿地污水处理系统，治污效率高，对污水 中总氮的去除效果明显，有效利用装置空间，占地面积小，环境效益好。
一种叠层人工湿地污水处理系统，包括分别装有填料的上层垂直流人 工湿地和下层水平流人工湿地，其中两者之间隔有土工膜且通过穿过该土 工膜的过水管连通，其中
所述的上层垂直流人工湿地包括：
进水口、与所述的进水口连通且位于上层垂直流人工湿地上部的布水 管、分别位于上层垂直流人工湿地下部和底部的若干曝气管和若干集水 管，
所述的下层水平流人工湿地的顶部面积大于上层垂直流人工湿地的 顶部面积，形成用于种植植物的下层种植区，所述的下层种植区带有出水 管。
所述的下层水平流人工湿地内设有若干折流挡板，所述的折流挡板将 下层水平流人工湿地阻隔成沿水平向的折流通道;所述的折流挡板的间距 设为2-3m;所述的过水管位于折流通道的上游，所述的下层种植区位于 折流通道的下游。经上层垂直流人工湿地处理过的污水含有一定的溶解氧 水平、较低的有机污染物浓度、较低的氨氮浓度和较高的硝态氮浓度，在 下层水平流人工湿地中，随着污水在水平方向的流动，由于微生物的活动， 污水中含有的氧会被逐渐消耗，而又不能得到补充，因此会沿着水流路径 依次形成兼氧/厌氧环境，为污水中的硝态氮进行反硝化脱氮提供了环境条 件，在下层水平流人工湿地中设置若干折流挡板可延长水流在下层水平流 人工湿地中的流经路径，延长污水在下层水平流人工湿地中的停留时间， 即延长反硝化脱氮的时间，强化污水的处理效果。
所述的上层垂直流人工湿地的顶部面积和下层水平流人工湿地的顶 部面积的比为1∶1.3-1.5。下层水平流人工湿地的顶部面积超出部分形成下 层种植区，在下层种植区内种植根系发达的湿地植物，发达的植物根系为 污水流经折流通道下游即下层种植区时重新提供好氧环境，在好氧微生 物、填料及湿地植物的共同作用下对污水进行进一步的净化。
所述的曝气管的间距设为0.5-1m。
所述的集水管的间距设为1-1.5m。
所述的上层垂直流人工湿地内的填料为级配填料，其粒径分布为 20-70mm，由下至上递减;优选地，所述的填料为石料、砂和陶粒的混合 物;更优选地，所述的石料为卵石、沸石和砾石中的至少一种，其粒径为 20-50mm。
所述的下层水平流人工湿地内的填料为级配填料，其粒径分布为 30-50mm，由下至上递减;优选地，所述的填料为火山岩、牡蛎壳、蚌壳 的混合物。火山岩、牡蛎壳和蚌壳含有丰富的钙离子，在生物诱导作用下， 对磷具有较强的吸附固化作用，除磷效果明显。
本发明的技术原理：
(1)上层垂直流人工湿地设置有曝气管网实现对污水的鼓风充氧， 在好氧微生物的作用下，污水中的有机污染物得到生物降解，氨氮通过微 生物的硝化作用得到去除;
(2)经过上层垂直流人工湿地处理后污水中的有机污染物大部分得 到生物降解，氨氮大部分转化为硝酸盐氮，经收集后进入下层水平流人工 湿地中，由于下层水平流人工湿地的前端没有氧气输入，在微生物的呼吸 作用下，逐渐形成兼氧/厌氧环境，硝酸盐氮在兼氧/厌氧环境中被微生物 通过反硝化过程生成氮气而去除，同时消耗部分有机污染物;
(3)在下层水平流人工湿地内部填充有火山岩、牡蛎壳、蚌壳的混 合物，由于火山岩、牡蛎壳和蚌壳含有丰富的钙离子，在生物诱导作用下， 对磷具有较强的吸附固定作用，除鳞效果明显;
(4)在下层水平流人工湿地的下层种植区种植有根系发达的湿地植 物，在植物根系的输氧作用下，下层水平流人工湿地的下层种植区重新形 成好氧环境，在好氧微生物、填料及湿地植物的共同作用下对污水进行进 一步的净化。
本发明的有益效果：
本发明通过叠层设计，减少了人工湿地的占地面积，湿地系统的曝气 管可将空气送入鼓风叠层人工湿地的上层垂直流人工湿地内部，形成好氧 环境，从而提高上层垂直流人工湿地的有机物和氨氮去除能力，在鼓风叠 层人工湿地的下层水平流湿地内部随着污水的流动逐渐形成兼氧/厌氧环 境，强化了湿地的反硝化脱氮过程，同时在下层水平流湿地中填充火山岩、 牡蛎壳、蚌壳等吸磷填料，强化系统对污水中磷的去除，在下层水平流湿 地的下层种植区种植有根系发达的湿地植物，在湿地植物根系输氧的作用 下下层水平流湿地的下层种植区形成好氧环境，消除了污水在厌氧环境下 形成的异味，进一步改善了系统的出水水质。
本发明独特的结构设计使系统能交替出现好氧、兼氧、厌氧、好氧状 态，具有良好的脱氮除磷能力，对污水中总氮的去除能力强，且占地面积 较小、水力负荷和污染负荷较高，运行及投资成本也较低，农村生活污水 经该湿地系统处理后，出水化学需氧量(CODcr)、氨氮(NH3-N)、总氮 (TN)及总磷(TP)能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)的一级B标准。