申请日2011.11.16
公开(公告)日2012.06.13
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种具有污水处理的环境工程，特别是指具有污水处理功能的人工湿地。本发明采用如下技术方案：一种具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：包括有由植物及填料构成的湿地主体，所述湿地主体上设有加温功能装置、好氧功能装置、添加碳源反硝化功能装置、物化吸附功能装置和排泥功能装置，所述添加碳源反硝化功能装置包括有中空过滤腔体和置于该中空过滤腔体的中空部的碳源物质，所述物化吸附功能装置包括有中空过滤腔体和置于该中空过滤腔体的中空部的细颗粒物化吸附填料。通过上述方案，本发明克服现有技术存在的问题，提供一种使湿地具有去除效率高、运行稳定、不易堵塞等优点的新型的具有污水处理功能的人工湿地。
权利要求书
1.一种具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：包括有由植物及填料构成的湿地主体，所述湿地主体上设有加温功能装置、好氧功能装置、添加碳源反硝化功能装置、物化吸附功能装置和排泥功能装置，其中加温功能装置包括有中空过滤腔体、太阳能热水器、循环水泵和喷洒头，所述过滤腔体的底端通过管道与太阳能热水器连接，太阳能热水器与喷洒头连接，循环水泵连接在管道上以至构成过滤腔体的中空部的水经过太阳能热水器后从喷洒头中喷出，所述好氧功能装置包括有中空过滤腔体、置于过滤腔体中空部的填料、曝气机和曝气管，所述的曝气管一端连接在曝气机上，另一端置于好氧功能装置的过滤腔体的中空部的底部，所述添加碳源反硝化功能装置包括有中空过滤腔体和置于该中空过滤腔体的中空部的碳源物质，所述物化吸附功能装置包括有中空过滤腔体和置于该中空过滤腔体的中空部的细颗粒物化吸附填料。
2.根据权利要求1所述的具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：所述的湿地主体上方设置有由透光材料制成的保温棚。
3.根据权利要求1或2所述的具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：所述加温功能装置的中空过滤腔体包括有壁面开孔的外壳体、壁面开孔的内壳体及置于外壳体和内壳体之间的夹层填料，所述加温功能装置的中空过滤腔体整体形状为圆锥状或圆柱状，所述氧功能装置、添加碳源反硝化功能装置和物化吸附功能装置中的各自的中空过滤腔体与加温功能装置的中空过滤腔体结构一致。
4.根据权利要求3所述的具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：所述加温功能装置、好氧功能装置、添加碳源反硝化功能装置和物化吸附功能装置中的中空过滤腔体的外壳体和内壳体之间成可拆卸连接，所述的夹层填料均可拆卸的设置在外壳体和内壳体之间的夹层中。
5.根据权利要求3或4所述的具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：所述的内、外壳体由钢筋混凝土或塑料或不锈钢制成，且内、外壳体表面开孔率在30%以上，孔直径在3 cm以下，所述的夹层填料为天然砾石、石英沙、塑料填料、矿渣中的一种或几种组合，粒径直径大于内、外壳体孔直径。
6.根据权利要求1或2所述的具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：所述好氧功能装置的中空过滤腔体内的填料为悬浮状微生物或附着微生物的填料，所述添加碳源反硝化功能装置的碳源物质为发酵或未发酵的秸秆、树皮、干草等天然生物质，也可以为人工合成的甲醇、葡萄糖、淀粉化学药品，所述物化吸附功能装置的细颗粒物化吸附填料为水化硅酸钙、石灰石、海绵铁、粉煤灰、天然沸石、麦饭石中的一种或几种组合。
7.根据权利要求1或2所述的具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：所述的排泥功能装置包括有过滤腔体、抽泥真空泵和排泥斗，排泥斗设置在过滤腔体底部，抽泥真空泵设置在排泥斗的排泥管道上。
说明书
一种具有污水处理功能的人工湿地
技术领域
本发明涉及一种具有污水处理的环境工程，特别是指具有污水处理功能的人工湿地。
背景技术
人工湿地作为一种低成本的生活污水处理技术手段，在我国广大的农村、小城镇已经得到广泛应用，对控制面源污染、防治水体富营养化等做出了重要的贡献。
目前大部分人工湿地在应用过程中，存在着以下一些问题：1、人工湿地的除磷功能主要通过填料的物化吸附得以实现，一般来说，填料越细小，其对磷的物化吸附效果越好，但填料过细又容易引起人工湿地的堵塞，因此在人工湿地的实际应用中，往往选择除磷填料的粒径较大，如申请号为200910236388.4、专利号为ZL200610096747.7的发明专利所述，这就在一定程度上降低了人工湿地的除磷功能，另一方面，对于常见的已实际应用的人工湿地来说，填料吸磷饱和之后，如需要更换填料时，则往往要对整个湿地中的填料进行更换，从而会由于破坏植物、施工量大等困难而难以实施;2、冬季运行时，过低的气温会引起人工湿地植物死亡而影响处理效果，甚至会引起冰冻而使人工湿地无法正常运行;3、人工湿地在经过一段时间的运行之后，往往会在其底部积累一些沉积物，而传统人工湿地对这些沉积物的去除往往没有很好的技术手段;4、传统人工湿地在设置曝气装置时，往往是将其放置在人工湿地填料的中间，从而使得水-气两相的传质过程会由于占居湿地中大部分空间的固相填料的存在而降低水、气等流体的湍流状态而使得传质过程受到影响，且不利于曝气设备的检修更换;5、传统人工湿地由于碳源不足、没有相对稳定的强化缺氧反硝化脱氮区域等因素，而使其脱氮能力较差，为解决该问题，申请号为200910026475.7等发明做法是通过直接投放树枝、木屑、秸秆等生物质到人工湿地中，但这些生物质的直接加入容易引起人工湿地的堵塞。
发明内容
本发明克服现有技术存在的问题，提供一种使湿地具有去除效率高、运行稳定、不易堵塞等优点的新型的具有污水处理功能的人工湿地。
实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有污水处理功能的人工湿地，其特征在于：包括有由植物及填料构成的湿地主体，所述湿地主体上设有加温功能装置、好氧功能装置、添加碳源反硝化功能装置、物化吸附功能装置和排泥功能装置，其中加温功能装置包括有中空过滤腔体、太阳能热水器、循环水泵和喷洒头，所述过滤腔体的底端通过管道与太阳能热水器连接，太阳能热水器与喷洒头连接，循环水泵连接在管道上以至构成过滤腔体的中空部的水经过太阳能热水器后从喷洒头中喷出，所述好氧功能装置包括有中空过滤腔体、置于过滤腔体中空部的填料、曝气机和曝气管，所述的曝气管一端连接在曝气机上，另一端置于好氧功能装置的过滤腔体的中空部的底部，所述添加碳源反硝化功能装置包括有中空过滤腔体和置于该中空过滤腔体的中空部的碳源物质，所述物化吸附功能装置包括有中空过滤腔体和置于该中空过滤腔体的中空部的细颗粒物化吸附填料。
通过采用上述方案，可以达到以下目的：1、加温功能装置可以保证人工湿地在冬季实现对生活污水的高效净化效率，从而解决传统人工湿地在我国北方冬季难以维持正常运行的难题;2、好氧功能装置、反硝化添加碳源功能装置及物化吸附功能装置的存在，大大提高传统人工湿地的脱氮除磷效率;3、排泥装置的存在，可定期对人工湿地内部的淤泥进行高效清除，比起传统人工湿地来说，不仅延长了人工湿地的使用寿命，而且管理维护更便捷、快速、高效。
本发明的进一步设置是：所述的湿地主体上方设置有由透光材料制成的保温棚;所述加温功能装置的中空过滤腔体包括有壁面开孔的外壳体、壁面开孔的内壳体及置于外壳体和内壳体之间的夹层填料，所述加温功能装置的中空过滤腔体整体形状为圆锥状或圆柱状，所述氧功能装置、添加碳源反硝化功能装置和物化吸附功能装置中的各自的中空过滤腔体与加温功能装置的中空过滤腔体结构一致;所述加温功能装置、好氧功能装置、添加碳源反硝化功能装置和物化吸附功能装置中的中空过滤腔体的外壳体和内壳体之间成可拆卸连接，所述的夹层填料均可拆卸的设置在外壳体和内壳体之间的夹层中;所述的内、外壳体由钢筋混凝土或塑料或不锈钢制成，且内、外壳体表面开孔率在30%以上，孔直径在3 cm以下，所述的夹层填料为天然砾石、石英沙、塑料填料、矿渣中的一种或几种组合，粒径直径大于内、外壳体孔直径;所述好氧功能装置的中空过滤腔体内的填料为悬浮状微生物或附着微生物的填料，所述添加碳源反硝化功能装置的碳源物质为发酵或未发酵的秸秆、树皮、干草等天然生物质，也可以为人工合成的甲醇、葡萄糖、淀粉化学药品，所述物化吸附功能装置的细颗粒物化吸附填料为水化硅酸钙、石灰石、海绵铁、粉煤灰、天然沸石、麦饭石中的一种或几种组合;所述的排泥功能装置包括有过滤腔体、抽泥真空泵和排泥斗，排泥斗设置在过滤腔体底部，抽泥真空泵设置在排泥斗的排泥管道上。
本发明进一步设置的目的是：可使得溶解态及细小的颗粒污染物可在各功能装置和人工湿地主体填料层间自由交换，而大颗粒的污染物则不能由人工湿地内部进入各功能装置或从各功能装置进入人工湿地，另外各功能装置的中空过滤腔体特殊结构可使较细小粒径的物化吸附填料能被投加到人工湿地中，实现对溶解态氨氮和磷的去除，从而解决传统人工湿地中为避免堵塞难以使用细小物化吸附填料而牺牲吸附容量将其制成大块填料的难题;可以在添加天然或发酵的秸秆、树叶、干草等反硝化碳源时，通过特殊结构的拦截，降低碳源添加引起人工湿地堵塞的可能性;可以避免因曝气增氧而大量繁殖的微生物进入人工湿地填料内部引起堵塞，同时通过中空过滤腔体所形成的相对独立区域，可提高曝气的效果;同时通过中空过滤腔体的夹层填料的过滤作用，使得进入太阳能热水器的加热循环污水相对干净，避免了因污水进入可能引起的热水器堵塞。另外中空过滤腔体具有活动性，内壳体及夹层填料可随时从外壳体中取出，实现对内壳体内空间中投加的物化吸附填料、反硝化碳源等材料的更换，同时可实现对内壳体内生长的微生物及夹层填料拦截的悬浮物等实现清洗。