申请日2004.09.09
公开(公告)日2005.03.02
IPC分类号C02F3/10; C02F3/32
摘要
本发明属新型环保技术领域，具体涉及一种变粒径组合填料水平潜流人工湿地污水处理工艺，该工艺可用于经过一级处理或二级处理的城市污水尾水处理，也可用于受污染水体的水质修复，出水可以达到地表水IV级以上标准。将待处理污水通过配水系统引入变粒径组合填料水平潜流人工湿地，利用湿地中基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过一系列的物理、化学及生物的途径净化污水，出水排放自然水体或回用。处理系统可以与绿地建设相结合，工程投资省，管理简单，运行维护费用低、处理效果稳定。
权利要求书
1、一种变粒径组合填料水平潜流人工湿地污水处理工艺，其特征在于具体步骤如 下：将经过一、二级处理的城市污水或者受污染的自然环境水体中水，通过配水系统水 平潜流进入由变粒径组合材料为填料床的人工湿地，人工湿地上种植有水生或陆生植 物，污水在人工湿地中停留3--30天，利用湿地中填料、水生植物和微生物之间的相互 作用，有效降解去除污水中化学需氧量、氮、磷、金属离子以及各种有毒难降解有机化 合物和生物毒素，出水排放自然水体或者回用。
2、根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于所述变粒径组合填料为沸石、 砾石、花钢石、页岩、石灰石、高炉渣中的任两种或两种以上组合。
3、根据权利要求2所述的污水处理工艺，其特征在于所述填料的粒径为 5mm-80mm。
4、根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于所述水生或陆生植物为菖蒲、 香蒲、芦苇、鸢尾、香根草、茭白、藨草、柳树及灌木树种之一种或几种组合。
5、根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于所述人工湿地，自下而上依 次为防渗层(1)、砂垫层(2)、变粒径组合填料层(3)、上部为覆土(4)，湿地两侧填埋有 碎石或砾石。
6、根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于人工湿地长宽比为5∶1至15∶ 1，表层覆土0.1米至0.3米，水平潜流的水头标高位于湿地表面下0.1米至0.3米。
说明书
一种变粒径组合填料水平潜流人工湿地污水处理工艺
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种变粒径组合填料水平潜流人工湿地污水处 理工艺。
背景技术
国内外湿地处理系统主要用于以污水回用为目标的后续处理工艺，其出水水质良 好，基本可达到回用水水质要求。如美国的亚利桑那州凤凰城建设了很多湿地系统，对 氨氮及有机物去除效果良好;我国1990年7月在深圳建起第一个人工湿地污水处理系 统-白泥坑人工湿地示范工程，实际运行结果表明人工湿地系统去除有机物和悬浮固体 的效果较好。北京昌平县处理规模为500m3/d的表面流人工芦苇湿地处理系统运行稳 定，抗冲击负荷能力较强，投资和运行费用仅是常规二级处理的1/2～1/5。天津市在大港 油田建成了表面流人工湿地和潜流型人工湿地组合的示范工程，用于处理生活污水。但 这些湿地的填料基本采用天然土壤，普遍存在占地面积大、处理效果不够稳定和冬季运 行效果变差的问题。目前普遍使用的人工湿地系统受各种因素影响处理效果不够稳定， 所报道的数据往往差异比较大，主要涉及到运行季节、气温、处理床结构、填料成分、 植物种类、系统管理方法等因素。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结合自然生态的工程投资省、管理简单、运行维护费用 低、处理效果稳定的变粒径组合填料水平潜流人工湿地污水处理工艺。
本发明提出的一种变粒径组合填料水平潜流人工湿地污水处理工艺，具体步骤如 下：将经过一、二级处理的城市污水或者受污染的自然环境水体中水，通过配水系统水 平潜流进入由变粒径组合材料为填料床的人工湿地，人工湿地上种植有水生或陆生植 物，污水在人工湿地停留3--30天，利用湿地中填料、水生或陆生植物和微生物之间的 相互作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解等过程，对污水 中化学需氧量、氮磷等营养元素，金属离子(如Al、Fe、Ba、Cd、Co、B、Cu、Mn、Pb、 V、Zn等)，特别是重金属离子，以及各种有毒难降解有机化合物(如农药、二恶英等) 和生物毒素(如藻毒素等)进行降解去除，出水排放自然水体或者回用。
本发明中，变粒径组合填料可以采用沸石、砾石、花岗石、页岩、石灰石、高炉渣 等中的任两种或两种以上组合。利用各组份对特定污染物的去除效果，选择不同材料的 组合，可发挥它们的综合作用，以更广泛地去除污染物质;同时利用它们在不同环境条 件下的吸附和解析的特点，均衡不同季节的处理效果。例如沸石对水中的氨氮具有很好 的吸附能力，而页岩、石灰石、花岗石等由于钙镁离子含量较高对水中磷有很好的吸附 沉淀作用，而高炉渣可以对含有一定酸度的污水具有很好的调节能力。
本发明中，变粒径组合填料的粒径采用5mm-80mm。变粒径填料改变了以往湿地 填料粒径单一的缺点，选择不同的粒径的填料，可以增加介质面积，增加微生物的附着 面积，利于植物根系发育，减少湿地的水头损失，便于通过植物根系及填料间隙充氧。
本发明中，水生或陆生植物可以采用菖蒲、香蒲、芦苇、鸢尾、香根草、茭白、藨 草、柳树及灌木树种等中的一种或几种组合。水生植物在湿地中除了可以直接吸收去除 各种污染物，还有下列作用：1.通过光合作用为净化作用提供能量来源;2.植物庞大的 根系可以增强和维持介质的水力传输，为各种微生物提供了多样的生存环境，根区的细 菌群落可降解许多种污染物质;3.植物能输送氧气至根区，有利于微生物的好氧呼吸; 4.可作为介质所受污染程度的指示物;5.能固定土壤中的水分，圈定污染区，防止污染 源的进一步扩散;6.具有美观可欣赏性，能改善景观生态环境;7.可收割回收资源。例 如，处理低浓度重金属污水的试验表明风车草能吸收富集水体中30%的铜和锰，对锌、 镉、铅的富集也在5%-15%。
本发明中，人工湿地处理单元中，自下而上，依次为防渗层1、砂垫层2(厚度为 30-60mm)、变粒径组合填料层3(厚度为700-1800mm)、上部为覆土4，处理单元两侧填 埋在碎石或砾石中。防渗层可以采用不透水材料，如果湿地范围底部为透水率很低的粘 土层，可作为防渗层。
本发明中，人工湿地长宽比为5∶1至15∶1，表层覆土0.1米至0.3米，水平潜流 的水头标高位于湿地表面下0.1米至0.3米。
本发明的特点如下：
(1)本发明建设费用低，可以大幅度节省投资，运行管理方便，处理成本低;
(2)本发明可以与绿地同时建设，与生态环境建设相协调;
(3)本发明通过填料的吸附和微生物的作用，对进水有机污染物、氨氮、总磷去除 率可达到90%以上，出水达到市政回用水水质标准;
本发明运行效果稳定，受环境影响程度小。