專利名稱：利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水凈化處理技術(shù)，具體涉及一種利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地 污水處理系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護(hù)水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人工濕地是20世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型污水生態(tài)處理技術(shù)。根據(jù)污水在 濕地內(nèi)流動(dòng)方式的不同，人工濕地污水處理工藝可以分為三種類型表面流人工濕地、潛 流人工濕地和垂直流人工濕地，其中以潛流人工濕地應(yīng)用最為廣泛。人工濕地的凈化原理 是通過濕地生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三者的協(xié)同作用來(lái)處理污水，具有運(yùn)行費(fèi)用低、 維護(hù)管理簡(jiǎn)單、對(duì)周邊環(huán)境影響小、可以分散化和小型化建設(shè)的特點(diǎn)。目前，人工濕地在 廢水處理和富營(yíng)養(yǎng)化水體治理中顯現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)，具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展前景。但由于人 們對(duì)人工濕地的研究時(shí)間較短，在實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在很多不足，如污水停留時(shí)間短、 濕地易堵塞、內(nèi)部溶解氧較低、易形成死水區(qū)及占地面積大等。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種不易堵塞、水力停留時(shí)間 長(zhǎng)、溶解氧高、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、運(yùn)行管理費(fèi)用低的利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水 處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，由一 級(jí)或多級(jí)串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成。每級(jí)跌水曝氣潛流人工濕地包括床體，床體 前端設(shè)有進(jìn)水擋墻，進(jìn)水擋墻與床體底部形成的過流通道為進(jìn)水口，床體尾端設(shè)有出水擋 墻，出水擋墻的頂端為用于出水的傾斜溢流壩；在出水擋墻外側(cè)不同高度設(shè)置不少于兩級(jí) 的由上到下突出長(zhǎng)度依次增加的跌水擋板，跌水擋板與水平面的夾角為5 10° 。在進(jìn)水
3擋墻和出水擋墻之間的床體內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板、碎石填料和挺水植物，導(dǎo)流板橫向立在床 體內(nèi)，導(dǎo)流板與床體上下形成過流通道，且上下過流通道交錯(cuò)設(shè)置；最尾端導(dǎo)流板與床體 形成下過流通道，該最尾端導(dǎo)流板與出水擋墻之間形成集水區(qū)。
進(jìn)一步地，所述碎石填料在每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)流板分隔成的床體內(nèi)分為三層，分別為中等粒徑 碎石填料、中-小粒徑碎石填料和小粒徑碎石填料，在不同粒徑碎石填料交界處錯(cuò)落布置多 層平面竹網(wǎng)，沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚布置。
所述挺水植物通過碎石填料固定在床體內(nèi)，挺水植物為一種挺水植物或多種挺水植物 混種而成。
更進(jìn)一步地，所述中等粒徑碎石填料粒徑為1.5 2.0cm，中-小粒徑碎石填料粒徑為 1.0 1.5cm，小粒徑碎石填料粒徑為0.5 1.0cm。相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布置三層孔徑 為2cmX2cm的平面竹網(wǎng)。
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、布水均勻、死水區(qū)小、水力沖擊均勻，不易堵塞、 運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)。根據(jù)水質(zhì)情況和地形情況，采用多級(jí)串聯(lián)方式處理污水，由于導(dǎo)流 板的阻擋作用，使污水在床體中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，增強(qiáng)了處理效果，有利于提高出水水質(zhì)； 并且由于采用跌水的形式進(jìn)行曝氣和多級(jí)濕地串聯(lián)，相當(dāng)于多個(gè)好氧/厭氧環(huán)境的串聯(lián)， 有利于微生物對(duì)污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物降解。在上述效果的聯(lián)合作用下，本系統(tǒng) 可以有效降解城市、城鎮(zhèn)生活污水、少量工業(yè)廢水以及農(nóng)田排水的污染物質(zhì)。
和目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的人工濕地污水處理系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)
(1) 設(shè)有上下過流通道交錯(cuò)的導(dǎo)流板，可延長(zhǎng)水力停留時(shí)間，有效減少死水區(qū)面積， 減少占地面積；
(2) 通過在不同層填料交界面處交錯(cuò)設(shè)置平面竹網(wǎng)和取消土壤層，有效減少堵塞現(xiàn)象 的發(fā)生；
(3) 充氧方式為跌水曝氣，不另外消耗電能；
(4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、維護(hù)方便，運(yùn)行管理費(fèi)用低；
(5) 可多級(jí)串聯(lián)，提高出水水質(zhì)，適用于具有一定坡度的山地和丘陵地區(qū)。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1的俯視圖。
圖中箭頭表示水流方向；其中，卜進(jìn)水口； 2-導(dǎo)流板；3-挺水植物；4-下過流通道； 5-平面竹網(wǎng)；6-碎石填料；6-1-中等粒徑碎石填料；6-2-中-小粒徑碎石填料；6-3-小粒徑
碎石填料；7-集水區(qū)；8-跌水擋板；9-床體；10-進(jìn)水擋墻；11-出水擋墻。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
參見圖1和圖2，從圖上可以看出，本發(fā)明利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處
理系統(tǒng)，由一級(jí)或多級(jí)串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成。每級(jí)跌水曝氣潛流人工濕地包
括床體9，床體9前端設(shè)有進(jìn)水擋墻10，進(jìn)水擋墻10與床體9底部形成的過流通道為進(jìn) 水口 1。床體9尾端設(shè)有出水擋墻11，出水擋墻的頂端為傾斜溢流壩，即本發(fā)明出水方式 為頂部?jī)A斜溢流壩溢流出水。在出水擋墻11外側(cè)不同高度設(shè)置不少于兩級(jí)的由上到下突 出長(zhǎng)度依次增加的跌水擋板8，跌水擋板8與水平面的夾角為5 10。。
在進(jìn)水擋墻10和出水擋墻11之間的床體9內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板2、碎石填料6和挺水 植物3。導(dǎo)流板2橫向立在床體9內(nèi)，導(dǎo)流板2與床體9上下形成過流通道，且上下過流 通道交錯(cuò)設(shè)置。碎石填料6在每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)流板分隔成的床體內(nèi)分為上、中、下三層，三層分 別為(并非一定是上、中、下順序，也可能是下、中、上順序)中等粒徑碎石填料6-1、 中-小粒徑碎石填料6-2和小粒徑碎石填料6-3，其中中-小粒徑碎石填料6-2 —定在中等粒 徑碎石填料6-1和小粒徑碎石填料6-3之間。中等粒徑碎石填料粒徑為1.5 2.0cm，中-小粒徑碎石填料粒徑為1.0 1.5cm，小粒徑碎石填料粒徑為0.5 1.0cm。在兩層不同粒 徑碎石填料交界處錯(cuò)落布置多層平面竹網(wǎng)5，沿水流方向(向上或向下)三層填料粒徑由 大到小等厚布置。作為一個(gè)較好的實(shí)施例，相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布置三層孔徑為 2craX2cm的平面竹網(wǎng)5。多層平面竹網(wǎng)5可以起到強(qiáng)化掛膜和防止不同層的填料相互摻混 的作用。
本發(fā)明為了有效防止?jié)竦氐亩氯F(xiàn)象，濕地表層不鋪設(shè)土壤層，挺水植物3通過碎石 填料6固定在床體內(nèi)。挺水植物3為對(duì)無(wú)土環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)能力的菖蒲、燈心草、茭白、
5慈姑、美人蕉等，每級(jí)濕地可種植一種濕地植物或多種植物混種。
最尾端導(dǎo)流板2與床體9形成下過流通道4，該最尾端導(dǎo)流板2與出水擋墻11之間形 成集水區(qū)7。
本發(fā)明床體兩側(cè)為磚混結(jié)構(gòu)，床體底層為混凝土防滲結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流板和跌水擋板為磚混 結(jié)構(gòu)。
運(yùn)行時(shí)，污水由進(jìn)水口l進(jìn)入，在導(dǎo)流板2的阻擋作用下波狀流動(dòng)，污水中的有機(jī)污 染物、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬離子、無(wú)機(jī)污染物等在挺水植物3、微生物、碎石填料6的綜合 作用下得到去除，凈化后的水經(jīng)由集水區(qū)7收集，通過傾斜溢流壩溢流，沿多級(jí)跌水擋板 8，跌落進(jìn)入下一級(jí)人工濕地。
以下給出一個(gè)實(shí)施例
人工濕地位于渠底坡度為14%的排水溝渠內(nèi)部，總共為4級(jí)，每級(jí)長(zhǎng)5.0m，寬0.7m， 深度為0. 1 0.7m，第一級(jí)人工濕地前有一格柵沉砂池。每級(jí)人工濕地的碎石填料總共分 為3層，三層填料粒徑分別為1. 5 2. Ocm， 1.0 1.5cm， 0. 5 1.0cm，相鄰導(dǎo)流板間的填 料反向布置，使污水總是由大粒徑填料向小粒徑處流動(dòng)，相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布置3 層孔徑為2cmX2cm的平面竹網(wǎng)，四級(jí)人工濕地的挺水植物分別為菖蒲、燈心草、茭白、 美人蕉，出水跌水擋板為2級(jí)，傾斜角度為8° 。
在進(jìn)水中的COD、氨氮、總氮、總磷分別為150 160mg/L、 52 60mg/U 58 63mg/L、 5. 0 5. 4 mg/L，水力負(fù)荷為4 m7(m2 d)的高水力負(fù)荷情況下，經(jīng)過四級(jí)人工濕地處理后， COD、氨氮、總氮、總磷的去除率分別達(dá)到71% 75%、 55% 58%、 51% 57%、 43% 46%、 出水中的COD、氨氮、總氮、總磷濃度分別為37 47 mg/L、 22 27 mg/L、 25 31 mg/L、 2.6 3. 1 rag/L、出水中的COD達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) 中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，總氮接近一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，氨氮、總磷達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)水溫在25'C 28'C范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，各級(jí)人工濕地出水即跌落前污水中的DO平均為 0.11mg/L，經(jīng)兩級(jí)跌水擋板跌落充氧后，D0平均為2.93mg/L，跌水充氧2.82mg/L，跌水 充氧效果明顯。
在進(jìn)水中的COD、氨氮、總氮、總磷分別為116 140mg/L、 37 42mg/L、 42 47 mg/L、 3. 8 4. 3 mg/L，水力負(fù)荷為1. 5mV(m2 d)的水力負(fù)荷情況下，經(jīng)過四級(jí)人工濕地處理后，C0D、氨氮、總氮、總磷的去除率分別達(dá)到83% 84%、 74% 76%、 70% 74%、 85% 87%、 出水中的C0D、氨氮、總氮、總磷濃度分別為20 23 mg/L、 9 11 mg/L、 11 14 mg/L、 0.52 0.62 rag/L、全部達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一 級(jí)B標(biāo)，其中COD和總氮更是達(dá)到一級(jí)A標(biāo)。
當(dāng)水溫在25'C 2『C范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，各級(jí)人工濕地出水即跌落前污水中的DO平均為 0. 13mg/L，經(jīng)兩級(jí)跌水擋板跌落充氧后，D0平均為3.81mg/L，跌水充氧3. 68mg/L，跌水 充氧效果明顯。
權(quán)利要求
1、利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，由一級(jí)或多級(jí)串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成，其特征在于每級(jí)跌水曝氣潛流人工濕地包括床體(9)，床體(9)前端設(shè)有進(jìn)水擋墻(10)，進(jìn)水擋墻(10)與床體(9)底部形成的過流通道為進(jìn)水口(1)，床體(9)尾端設(shè)有出水擋墻(11)，出水擋墻的頂端為用于出水的傾斜溢流壩；在進(jìn)水擋墻(10)和出水擋墻(11)之間的床體(9)內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板(2)、碎石填料(6)和挺水植物(3)，導(dǎo)流板(2)橫向立在床體(9)內(nèi)，導(dǎo)流板(2)與床體(9)上下形成過流通道，且上下過流通道交錯(cuò)設(shè)置；最尾端導(dǎo)流板(2)與床體(9)形成下過流通道(4)，該最尾端導(dǎo)流板(2)與出水擋墻(11)之間形成集水區(qū)(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征 在于所述碎石填料(6)在每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)流板(2)分隔成的床體(9)內(nèi)分為三層，分別為 中等粒徑碎石填料(6-1)、中-小粒徑碎石填料(6-2)和小粒徑碎石填料(6-3)，在不同 粒徑碎石填料交界處錯(cuò)落布置多層平面竹網(wǎng)(5)，沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚 布置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特 征在于在出水擋墻(11)外側(cè)不同高度設(shè)置不少于兩級(jí)的由上到下突出長(zhǎng)度依次增加的 跌水擋板(8)，跌水擋板(8)與水平面的夾角為5 10。。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征 在于所述挺水植物(3)通過碎石填料(6)固定在床體(9)內(nèi)，挺水植物為一種挺水 植物或多種挺水植物混種而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征 在于所述中等粒徑碎石填料(6-1)粒徑為1.5 2.0cm，中-小粒徑碎石填料(6-2)粒 徑為1. 0 1. 5cm，小粒徑碎石填料(6-3)粒徑為0. 5 1. Ocm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，其 特征在于相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布置三層孔徑為2craX2cm的平面竹網(wǎng)(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用跌水曝氣充氧的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)，由一級(jí)或多級(jí)串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成。每級(jí)跌水曝氣潛流人工濕地包括床體、進(jìn)水擋墻、出水擋墻和跌水擋板，在進(jìn)水擋墻和出水擋墻之間的床體內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板、碎石填料和挺水植物。本發(fā)明布水均勻、死水區(qū)小、水力沖擊均勻，污水在床體中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，不易堵塞，有利于提高出水水質(zhì)和微生物對(duì)污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物降解，建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低。本系統(tǒng)在上述效果的聯(lián)合作用下，可以有效降解城市、城鎮(zhèn)生活污水、少量工業(yè)廢水以及農(nóng)田排水的污染物質(zhì)，適用于具有一定坡度的山地和丘陵地區(qū)。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101643278SQ20091010468
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者劉智萍, 芳 方, 磊 王, 王春燕, 鄒建勇, 郭勁松, 旭 高 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)