申请日2005.09.02
公开(公告)日2007.03.07
IPC分类号C02F3/00; C02F3/32; C02F3/30
摘要
本发明涉及一种景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，将经过预处理的城市污水按照前后顺序通过由垂直流人工湿地和水平潜流人工湿地组成的复合潜流人工湿地，湿地出水进入生态集水沟，然后即可进入地表水体。本发明具有独特的除氮效果，污水经过沉淀池或储存沉淀塘等预处理后，进入垂直流湿地系统，污水中的TSS和BOD得到有效去除的同时达到较好的硝化，出水进入水平潜流系统，由于其氧传输能力比较差，系统内环境以厌缺氧环境为主，主要的除污过程是废水中硝酸盐发生反硝化反应，使污水中的TN得到有效的去除;湿地植物生物量大且比较美观，湿地周边采用竹板墙，美化了周围环境，有效的防止了对地表水的污染，特别是对氮污染的明显削减。
权利要求书
1.一种景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，其特征在于：将经 过预处理的城市污水按照前后顺序通过由垂直流人工湿地和水平潜流人工 湿地组成的复合潜流人工湿地，湿地出水进入生态集水沟，然后即可进入 地表水体。
2.按照权利要求1所述的景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，其 特征在于：所述垂直流人工湿地系统可设置为2～10个单元并联。
3.按照权利要求1所述的景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，其 特征在于：所述水平潜流人工湿地的出水流入生态集水沟中，其出水口处 的出水管伸出湿地后向上弯折30-90度，同时弯折部份可沿出水管的轴向旋 转。
4.按照权利要求1所述的景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，其 特征在于：所述系统中的垂直流人工湿地后可以再串联有垂直流湿地，其 中串联的二级垂直流湿地面积为一级垂直流湿地的1/2～1/3。
5.按照权利要求1所述的景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，其 特征在于：所述垂直流人工湿地面积要大于水平潜流人工湿地，面积比为 2～6∶1，处理每单位量污水所需要的土地面积为4～8m2/(m3·d)。
6.按照权利要求1所述的景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，其 特征在于：所述垂直流人工湿地的水从上向下流，水平潜流人工湿地的进 水端底面高于出水端底面，其坡度为0.5～8%;湿地内的填充物粒径可为 0.1～80mm，其可为土壤、石子、炉渣、沙子和/或陶粒，它们的的排布方式 可为粒径级配或均匀级配。
7.按照权利要求1所述的景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，其 特征在于：所述垂直流湿地采用多孔管加压布水方式，湿地深度为40-70cm。
说明书
一种景观型复合潜流人工湿地污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水生态处理，具体地说是一种景观型复合潜流人工湿地 污水处理方法。
背景技术
人工湿地是20世纪70年代末发展起来的一种污水处理技术，具有鲜 明特色和优势，很快被世界各地所接受，现在已被广泛地应用于生活污水、 暴雨径流、工业废水、农业径流、酸性采矿废水和垃圾渗滤液等各种废水 的处理。人工湿地是一种人为设计能够实现自然湿地生态过程的污水处理 系统，它充分利用湿地植物、土壤及其微生物来去除污水中的污染物，同 其他自然处理系统一样，具有重要的污水处理和资源恢复功能。
人工湿地根据水面的位置可分为两种类型：表流人工湿地和潜流人工 湿地;与表流人工湿地相比潜流湿地保温效果好，处理效果受气候、季节 的影响较小，并且运行过程中管理得当可以有效的防止蚊蝇滋生和臭味产 生，但投资比表流湿地要大的多，目前国内外多采用潜流人工湿地处理污 水。潜流人工湿地根据主导水流还可分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人 工湿地。
水平潜流系统最初被人们采用，目前也有大量运行的例子，在被用于 二级处理时，能够有效地去除污水中的BOD和TSS，由于氧传输量小除氮 效果比较差，对经过硝化处理的废水能够有效地反硝化除氮，用于三级处 理时可以达到良好的硝化效果。总体来说，水平流系统由于其过滤能力可 以去除TSS和病原菌，BOD的去除与氧气传输量密切相关，BOD、TSS和 病原菌可以达到较高的去除率，具有反硝化功能;缺点就是氧气传输力差， 所以硝化能力差，对氨氮和TN的去除率比较低。
垂直流系统具有很高的氧气传输能力，不仅可以有效地去除BOD，而 且可以实现有效的硝化，也能够去除病原菌;另外土地占用量(1-2m2/pe) 比水平流少(5-10m2/pe)。所以最近几年受到很大的关注，得到了较大程 度的推广和应用。其缺点是，对TSS的去除效果较差，而且容易堵塞。
目前，国内人工湿地技术的推广应用还主要是单一流型的湿地系统， 或者采用潜流表流结合的形式，还没有将垂直流系统与水平流系统组合使 用的先例，虽然有一些这方面的研究，仅限于实验室模拟。另外，在目前的 人工湿地的建设中，湿地四周墙体普遍采用砖混结构，而且这种墙体结构 要高于湿地表面，暴露于表面，大大影响了湿地的景观价值和生态学意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种景观型复合潜流人工湿地污水处理方法， 本发明采用复合潜流人工湿地系统对污水进行处理，不仅能够去除污水中 的COD、TSS和病原菌，而且能够有效的去除污水中的总氮。
本发明的另一目的是提供一种景观型的人工湿地系统，它可以弱化工 程迹象，提高与人类的亲和力，美化周围的环境，在处理污水的同时充分 地发挥其生态学和美学的意义。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种景观型复合潜流人工湿地污水处理方法，将经过沉淀池或储存 沉降塘预处理以后的城市污水按照前后顺序通过由垂直流人工湿地和水平 潜流人工湿地组成的复合潜流人工湿地，湿地出水进入生态集水沟，然后 即可进入地表水体。
所述垂直流人工湿地面积大于水平潜流人工湿地，面积比为(2～6)∶ 1，处理单位量污水所需要的土地面积为4～8m2/(m3·d)(近似等于1～ 2m2/pe);垂直流人工湿地的水从上向下流，水平潜流人工湿地的进水端底 面高于出水端底面，其坡度为0.5～8%;湿地内的填充物粒径可为0.1～80mm， 其可为土壤、石子、炉渣、沙子和/或陶粒，它们的的排布方式可为粒径级 配或均匀级配;
垂直流人工湿地系统可设置为2～10个单元并联，可实现循环间歇运 行，提高运行效率和系统稳定，通常采用循环的间歇运行布水和加压穿孔 管方式，增加污水与空气的接触进而提高污水中的溶解氧;对污水中氮元 素的去除有很好的效果;垂直流湿地通常可采用多孔管加压布水方式，这 样可以增加污水与空气的接触，湿地介质采用无土不同粒径砂砾级配，可 以有效的防止湿地系统形成期杂草丛生，湿地深度为40-70cm，可以根据选 择的湿地植物相应调整，湿地植物采用生物量大且比较美观的美人蕉、香 蒲、菖蒲等，湿地的周遍结构采用竹板墙(湿地的围墙采用竹板墙结构代 替砖混结构来弱化工程迹象)，防渗层黏结在竹板墙上，竹板墙超高 10-20mm，湿地的形状可以采用不规则形状如椭圆或因地制宜，湿地单元之 间可以种植草坪或设碎石踏步供游人行走。
为了更充分的硝化，可以设计垂直流人工湿地单元之间的串联，这样 一般二级垂直流单元面积为一级单元面积的1/2～1/3，即在系统中于原有的 一组垂直流人工湿地后、可以再串联垂直流湿地，其中串联的二级垂直流 湿地面积为一级垂直流湿地的1/2～1/3;
水平潜流湿地可以设一级或多级;水平潜流人工湿地的出水流入生态 集水沟中，其出水口处的出水管伸出湿地后向上弯折30-90度，同时弯折部 份可沿出水管的轴向旋转，使出水水位为可调式，采用这种可调方式，通 过水位调节管调节出水高度和湿地内水位，使湿地的运行条件多变，保证 系统长期稳定;同时可设置出水回流管，在出水水质不理想的情况下可以使 出水回流至垂直流系统，增加了运行方式的灵活性，同时保证了出水的水质。
湿地出水流入一条集水生态沟，进一步净化出水，并且美化环境(出 水可以回流以提高出水水质)，最终通过生态沟排向地表水体;生态沟深度 与水平潜流湿地深度相当，沟内放置水平潜流湿地可调出水管，沟内可以 点缀少许挺水植物和浮水植物，沟边草坪护坡，可以利用沟内的生态系统 进一步净化出水。
本发明一种景观型复合潜流人工湿地对现有技术进行了优化组合，为 人工湿地污水生态处理技术的推广与应用提供理论依据，更具有如下优点：
1.使水平潜流系统和垂直流系统的优缺点可以得到互相补充，对污水 的处理效果更好，可以有效的去除BOD、TSS和TN。本发明景观型复合 潜流人工湿地是有垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地组合而成的系 统，垂直流湿地位于系统的前部，水平潜流位于系统后部，污水经过沉淀 池或储存沉降塘预处理以后，首先进入垂直流湿地系统，污水中的TSS和 BOD得到有效的去除，同时达到较好的硝化，BOD的去除和硝化同步完成， 这主要是利用了垂直流系统较高的氧传输能力，另外在垂直流系统中也同 时使有机氮转化成氨氮，少量的硝酸盐发生了反硝化作用;垂直流系统出 水进入水平其潜流系统，由于其氧传输能力比较差，系统内环境以厌缺氧 环境为主，污水中的污染物在水平流系统得到进一步的去除，主要的除污 过程是是废水中硝酸盐发生反硝化反应，使污水中的TN得到有效的去除。
2.本发明对污水中氮元素具有独特的去除效果，氨氮得到了充分的硝 化，形成的硝酸盐氮也实现了部分的反硝化，当污水中的BOD值较低时， 还可以实现内源反硝化，使氮元素最终转化成气体释放，实现了实质性的 除氮，从根本上减轻了地表水体的氮污染。
3.本发明具有独特的景观效果，弱化了以往人工湿地处理系统的工程 迹象，增加了污水生态处理系统与人类的亲和力，同时也保证了环境卫生， 美化了环境，给周围的居民增添了一个休闲的好去处。
4.本发明运行方式多种，且可调可控。垂直流系统可以多个单元循环 运行，这样既能保证系统稳定，又提高了系统的效率;水平潜流出水可调 对系统本身也进行了有效的调节维护。
5.出水流入的生态集水沟，不仅起到集水排水的作用，同时能对出水 进一步净化，而且能够与湿地系统和谐同一，美化了周围环境，改善了周 围的生态环境，具有较高的生态学和环境学意义。