本實用新型涉及間歇式曝氣潮汐流人工濕地處理農(nóng)村生活污水的系統(tǒng)，屬環(huán)境保護和污染控制技術領域。

背景技術：

近年來農(nóng)村生活水平不斷提高，洗滌產(chǎn)品等的使用量增大，加之沒有合理處理出水，使得大量含有氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的生活污水排入附近的湖泊、水庫或河流，下滲進入到地下水，這不僅影響水體的正常功能，造成嚴重的水環(huán)境污染問題，同時還嚴重威脅著居民的生活質(zhì)量和身體健康。

與城市生活污水相比，農(nóng)村生活污水排放源布局散、規(guī)模小、水質(zhì)水量區(qū)域變化大，功能不齊全，由于污水管網(wǎng)覆蓋率極低，收集難度大，因此很難把大部分污水集中起來處理，大多只能選擇就地處理。農(nóng)村整體經(jīng)濟薄弱，因此在設施建設資金非常有限的情況下，生態(tài)型處理技術（如土地滲濾、人工濕地等）在農(nóng)村生活污水處理中更容易被推廣，且能充分地利用農(nóng)村豐富的土地資源。

人工濕地作為一種常見的生態(tài)型處理技術，近年來在農(nóng)村生活污水處理領域中被廣泛推廣。潮汐式潛流人工濕地是近年來由伯明翰大學研究并提出的一種新型人工濕地系統(tǒng)，它通過模擬潮汐運行方式，通常在一個周期內(nèi)依次完成“進水-反應-排空-閑置”四個階段，利用出水時床體中浸潤面的瞬間變化而產(chǎn)生的基質(zhì)間隙吸力將空氣吸入床體，被吸入的氧氣在很短的時間內(nèi)進入生物膜內(nèi)，使得濕地不斷形成好氧-厭氧過程，這種交替的進水和空氣運動，可大幅度提高床體的氧傳輸量及復氧能力，進而提高濕地對污染物的去除效果。

然而，現(xiàn)有潮汐流人工濕地常用于深度處理污水處理廠尾水的工程當中，由于污水處理廠的尾水污染負荷不高，長時間運行也不會發(fā)生堵塞問題，當用于處理直排的農(nóng)村生活污水時，由于農(nóng)村生活污水污染物濃度較污水廠尾水高，隨著運行時間的加長，填料生物膜堆積，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，進而限制了水和空氣在床體內(nèi)的流動，降低了處理效果。因此，急需研發(fā)出一種人工加強、功能疊加型的潮汐式人工濕地系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有潮汐流人工濕地在長期處理農(nóng)村生活污水發(fā)生堵塞的問題，同時提高人工濕地的處理效率。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，本實用新型提供了一種間歇式曝氣潮汐流人工濕地處理農(nóng)村生活污水的系統(tǒng)，以適應于長期處理農(nóng)村生活污水，并具有脫氮除磷的能力。

本實用新型的技術方案為：一種間歇式曝氣潮汐流人工濕地處理農(nóng)村生活污水的系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)池、濕地單元和集水池，所述調(diào)節(jié)池位于所述濕地單元的前序（即水先經(jīng)過調(diào)節(jié)池再進入濕地單元），其出水口通過濕地進水管連接所述濕地單元的進水口，所述集水池位于所述濕地單元的后序（即水先經(jīng)過濕地單元再進入集水池），其進水口通過濕地出水管連接所述濕地單元的出水口，所述濕地單元包括池體，所述池體內(nèi)設有填料層，所述填料層包括由上至下依次分布的礫石層、主填料層、過渡層、承托層和細砂保護層，所述填料層內(nèi)設有布水管、曝氣管和集水管，所述布水管位于所述主填料層的頂部或上面，所述集水管位于所述主填料層的底部或下面，所述曝氣管位于所述填料層的中部，所述曝氣管上設有曝氣器，所述濕地進水管上和所述濕地出水管上分別安裝有濕地進水控制裝置和濕地出水控制裝置，所述曝氣管的進風口連接曝氣風機。由此，可以通過濕地進水控制裝置和濕地出水控制裝置的控制實現(xiàn)濕地單元進水或出水，實現(xiàn)潮汐式濕地工作方式，可以通過鼓風風機和曝氣器在濕地填料層內(nèi)進行曝氣，補充水中的溶解氧含量，送入的空氣自曝氣器向上流動，位于曝氣器下方的填料層生化過程，使溶解氧自上至下逐漸減少，形成缺氧反應環(huán)境，甚至厭氧反應環(huán)境，由此實現(xiàn)反硝化和對難以好氧降解的有機物進行厭氧分解。

所述濕地進水控制裝置和濕地出水控制裝置均可以采用電動閥門或電動泵，用作所述濕地進水控制裝置和濕地出水控制裝置的電動閥門或電動泵優(yōu)選分別設有控制其工作狀態(tài)的濕地進水控制開關和濕地出水控制開關，相應開關可以根據(jù)實際需要進行選擇，例如，對于最簡單的控制系統(tǒng)，可以采用手動開關。

優(yōu)選的，所述濕地進水控制開關和濕地出水控制開關均采用微電腦時控開關，以實現(xiàn)自動時控。

優(yōu)選的，所述曝氣風機設有曝氣風機控制開關，以實現(xiàn)對曝氣的控制。

優(yōu)選的，所述曝氣風機控制開關采用微電腦時控開關，以實現(xiàn)對曝氣的自動控制。

所述微電腦時控開關的設置方式可以依據(jù)現(xiàn)有技術，例如，用作相應受控裝置的電源開關，通過接通或切斷受控裝置的電源控制受控裝置的工作狀態(tài)，由此，依據(jù)濕地系統(tǒng)所需的工作制度，通過相應微電腦時控開關設定受控裝置的開啟和停止（關閉）時間，進而實現(xiàn)對系統(tǒng)各部分工作的協(xié)調(diào)和控制。

為強化脫氮除磷效果，所述主填料層優(yōu)選采用頁巖顆粒層或沸石顆粒層，或采用以任意數(shù)量上下交替分布的頁巖顆粒層和沸石顆粒層（包括一層頁巖顆粒層和一層沸石顆粒層的情形）。

優(yōu)選的，所述承托層的顆粒粒徑大于所述礫石層和所述過渡層的顆粒粒徑，所述礫石層和所述過渡層的顆粒粒徑大于所述主填料層的顆粒粒徑，所述主填料層的顆粒粒徑大于所述細砂保護層的顆粒粒徑，所述過渡層可以采用礫石顆?；蚱渌m宜顆粒作為填料，由此實現(xiàn)各部分透水、通氣、支承、吸附和生化的協(xié)調(diào)。

所述曝氣器可以采用曝氣盤，優(yōu)選金剛砂曝氣盤且曝氣面朝上，以利于提高曝氣質(zhì)量。

所述填料層上種植有用于水凈化的植物，例如，挺水植物。

所述調(diào)節(jié)池的進水通道上可以設有格珊。

本系統(tǒng)可用作潮汐流人工濕地系統(tǒng)，將收集的農(nóng)村生活污水通過格珊攔截和調(diào)節(jié)池混合后，進入采用曝氣潮汐流工作制的濕地單元進行凈化，曝氣系統(tǒng)的曝氣頻次以及濕地單元淹沒和排空時間均可以通過電動閥門或泵在微電腦時控開關控制的控制下實現(xiàn)，經(jīng)濕地凈化好的水可進入到下一個處理單元進一步處理或直接用于灌溉、生產(chǎn)用水等。

水中污染物的去除主要依靠微生物降解作用和填料的吸附作用，潮汐流人工濕地的淹沒、排空交替能夠有效緩解微生物的積累，微生物在排空狀態(tài)下發(fā)生生物再生，使得濕地保持高效的去除效率。

通過設置曝氣系統(tǒng)，在濕地中部進行間歇曝氣，曝氣器以上填料層表面附著的微生物能夠獲得足夠的溶解氧來降解進水中的SS、COD、BOD₅、NH₄⁺-N等耗氧污染物，促進聚磷菌對磷酸鹽的攝取，同時曝氣措施能夠在一定程度上沖刷填料表面的微生物膜，一方面促進生物膜的更新，加速微生物的新陳代謝，另一方面生物膜的脫落能夠使更多的填料表面裸露在水體中，加速填料對COD、NH₄⁺-N和TP的吸附，而曝氣器以下由于沒有外界氧氣供給，能夠在淹沒階段形成厭氧環(huán)境，有利于NO₃^--N的反硝化作用。

曝氣不僅有利于水的凈化并減少污泥，而且還可以沖刷附著在填料表面的老化的生物膜，有效防止堵塞，同時還能促進生物膜的更新，使?jié)竦氐某勰芰Ρ３指咝曳€(wěn)定。

本實用新型適用于農(nóng)村生活污水的處理，不僅凈化效果好，能夠脫氮除磷，而且還為解決潮汐流人工濕地長期處理直排的農(nóng)村生活污水而發(fā)生堵塞的問題，能夠長期使用，不會因堵塞而失效。

附圖說明

圖1是本實用新型的示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本實用新型為解決潮汐流人工濕地長期處理直排的農(nóng)村生活污水而發(fā)生堵塞的問題，構(gòu)建了一種在濕地填料層中部間歇曝氣的潮汐流人工濕地系統(tǒng)，一方面可以空間上劃分濕地中好氧、厭氧區(qū)域，曝氣器以上區(qū)域能夠提高對TP、COD、BOD₅、NH₄⁺-N等耗氧污染物的去除，曝氣器以下區(qū)域可以為NO₃^--N的反硝化提供厭氧環(huán)境，另一方面可以沖刷附著在填料表面的老化的生物膜，有效防止堵塞，同時還能促進生物膜的更新，使?jié)竦氐某勰芰Ρ３指咝曳€(wěn)定。收集的農(nóng)村生活污水通過格珊攔截和調(diào)節(jié)池混合后，進入曝氣潮汐流人工濕地進行凈化，曝氣的頻次和潮汐流人工濕地淹沒、排空時間由電動閘門和微電腦時控開關控制，經(jīng)濕地凈化好的水進入到下一個處理單元或直接用于灌溉、生產(chǎn)用水等。

污水首先通過格珊，將較大的固體懸浮物進行攔截后，進入調(diào)節(jié)池1來調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，在調(diào)節(jié)池1里混合后進入潮汐流人工濕地單元的池體14內(nèi)，池體14長50m、寬25m、高1.5m，其內(nèi)部從上到下依次為植物4、礫石層5、主填料層7、過渡層10、承托層11和細砂保護層13，粒徑大小依次為承托層>過渡層和礫石層>主填料層>細砂保護層，其中主填料層7采用對TP吸附效果較好的頁巖層和/或?qū)H₄⁺-N吸附效果較好的沸石層，或者兩者的交替分布，布水管6、曝氣管9（及其曝氣管上的曝氣盤8）和集水管12分設在主填料層的頂端、中部和底端，污水通過布水管6均勻布到整個濕地表面，經(jīng)風機16鼓風曝氣和填料層的吸附凈化后，由集水管12收集并排出至集水池15中。

濕地單元的進水口和出水口分設電動閥門3.1和3.2，分別由微電腦時控開關2.1和2.2來控制閥門的開啟，以控制濕地淹沒、排空的時間。

依照農(nóng)村生活污水排放時段特征（夜晚基本無污水產(chǎn)生）設置潮汐流人工濕地的水力負荷為0.35m³/(m²·d)，運行方式為1周期/天，一天之內(nèi)06:00-18:00進水，10:00-22:00出水，22:00-次日06:00閑置，淹沒排空比為16h:8h。

微電腦時空開關2.3用于控制風機16的啟停，以控制曝氣的時長和頻次，一天內(nèi)06:00-22:00為本技術方案的曝氣時段，22:00-次日06:00停滯。

所述濕地單元的池體底部可以設置防滲層，所述防滲層可以采用任意適宜的現(xiàn)有技術和其他可能的技術。作為一個優(yōu)選的實施例，所述防滲層可以自基面起由里到外依次為膨潤土墊層、HDPE土工膜、膨潤土保護層、細沙保護層和滌綸無紡土工布層，通過將滌綸無紡土工布設置與細沙保護層的上面，有助于提供對土工膜的整體保護效果，利用滌綸無紡土工布的整體性和韌性，支承、勻化和緩沖來自上方的外力/外物，同時隔離雜質(zhì)，減少細沙保護層的污染以及生化反應，這種土工布的上面可以直接鋪設礫石層、填料層和集水管道，膨潤土保護層的設置有利于防止實際實施中細沙中較大顆?；蚣怃J異物對土工膜的損壞。土工膜之間的接縫處優(yōu)選采用堆焊焊接，且位于上層的土工膜焊接邊緣為折疊邊，將上層土工膜搭接在下層土工膜上時，留出一定的折疊富余量，將富余部分向上翻起并折疊在本土工膜的主體部分上，形成折疊后的邊緣，在折疊后的邊緣處進行與下層土工膜之間的堆焊，這種焊接方式不僅方便易行，而且在實際中能夠有效地保證焊接區(qū)域的強度，且不存在邊緣破損。

所述濕地單元內(nèi)可以設置若干集排氣立管，所述集排氣立管的側(cè)壁上分布有若干集氣通孔，外面包裹有一層或多層非金屬絲網(wǎng)，例如尼龍絲網(wǎng)，所述集排氣立管的下端延伸池體的底部，上端露在外面，池內(nèi)因生化反應形成的二氧化碳和氮氣等氣體可以在內(nèi)部壓力作用下自動進入集排氣立管并排出，包裹在外面的絲網(wǎng)網(wǎng)孔能夠阻擋顆粒物進入立管，由此允許立管上采用相對較大的集氣通孔，有助于防止通孔堵塞，延長使用壽命。

所述濕地單元內(nèi)的底部、中部和上部可以設有在線溫度檢測儀和/或壓力檢測儀，所述在線溫度檢測儀/或壓力檢測儀的輸出接入現(xiàn)場控制柜，通過現(xiàn)場控制柜的顯示器進行顯示，以便于了解和判斷池體內(nèi)部的生化反應狀況，例如，溫度是影響菌群活性的一個重要環(huán)境因素，而壓力則提示池內(nèi)透水透氣性能以及由此可能存在的生化反應問題，現(xiàn)場控制柜內(nèi)可以依據(jù)需要設置相關的數(shù)據(jù)處理電路或裝置，將溫度/壓力檢測儀的輸出接入相關數(shù)據(jù)處理電路或裝置，以進行所需的顯示處理和其他處理，例如，數(shù)據(jù)處理電路或裝置可以設有報警輸出，在檢測的溫度/壓力數(shù)據(jù)符合報警條件時，通過報警輸出連接的報警指示燈和/或報警蜂鳴器進行報警。

所述濕地單元的池體的上面可以設有縱向和/或橫向的人行橋，所述人行橋的兩端固定安裝在池壁或地面上，由此，管理和檢修人員可以走到橋上進行近距離查看和檢修作業(yè)。

本實用新型較傳統(tǒng)的潮汐流人工濕地相比，具有以下優(yōu)點：

應用領域更廣，能夠處理直排的農(nóng)村生活污水，抗污染沖擊負荷更強；

通過中部曝氣在空間上構(gòu)建有氧、厭氧區(qū)域，有氧區(qū)域加強對SS、COD、BOD₅、NH₄⁺-N等耗氧污染物和聚磷菌的吸磷，厭氧區(qū)有利于NO₃^--N的反硝化作用；

曝氣能夠一定程度上沖刷生物膜，一方面促進生物膜的更新，加速微生物的新陳代謝，另一方面生物膜的脫落能夠使更多的填料表面裸露在水體中，加速填料對COD、NH₄⁺-N和TP的吸附；

頁巖層和沸石層的交替分布對TP和NH₄⁺-N有良好的吸附作用，加強濕地對污染物的去除。

本實用新型公開的各優(yōu)選和可選的技術手段，除特別說明外及一個優(yōu)選或可選技術手段為另一技術手段的進一步限定外，均可以任意組合，形成若干不同的技術方案。