專利名稱：污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理技術(shù)，尤其涉及一種污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地 系統(tǒng)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)處理雖然在很大程度上對(duì)污水中的各類污染物質(zhì)有所削減， 但出水中N、P等污染物的相對(duì)濃度依然很高，而且C/N較低。當(dāng)這些污染物伴隨著污水廠 出水進(jìn)入受納水體后，很容易造成受納水體的富營(yíng)養(yǎng)化?，F(xiàn)有技術(shù)中，城鎮(zhèn)污水處理廠深度處理工藝，應(yīng)用廣泛的主要有膜生物反應(yīng)器 (MBR)工藝、曝氣生物濾池(BAF)工藝及CASS工藝等，存在工藝落后，基建投資大，運(yùn)行成本 高，處理后的水質(zhì)不理想等缺點(diǎn)。膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝，系統(tǒng)需氧量大、能耗高，難生物 降解物質(zhì)的積累容易造成微生物的毒害和膜的污染，且膜組件價(jià)格目前比較昂貴；曝氣生 物濾池(BAF)工藝，系統(tǒng)啟動(dòng)速度慢，反沖洗過(guò)程中容易造成生物膜脫落，而且運(yùn)行管理較 復(fù)雜；CASS工藝，雖然工藝流程簡(jiǎn)單，但生物脫氮除磷效率難以提高，而且控制方式較為單

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低能耗、低成本、脫氮除磷效率高、占地面積 小、運(yùn)行管理方便、取樣方便的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，包括潛流人工濕地裝置，所 述潛流人工濕地裝置的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)分別設(shè)有過(guò)水花墻，所述過(guò)水花墻設(shè)有滲水孔，兩 側(cè)的過(guò)水花墻之間設(shè)有濕地基質(zhì)和濕地植物，所述潛流人工濕地裝置的底部設(shè)有底部人工
曝氣裝置；所述進(jìn)水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有預(yù)曝氣裝置，出水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有集水裝 置；所述進(jìn)水側(cè)設(shè)有高位水箱，所述高位水箱的水平位置高于所述預(yù)曝氣裝置和潛流 人工濕地裝置，所述高位水箱通過(guò)進(jìn)水管與所述預(yù)曝氣裝置連通。本發(fā)明的上述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)的應(yīng)用，該方法用于北 方冬季污水處理，采用預(yù)曝氣及濕地底部間歇曝氣實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛 流人工濕地系統(tǒng)及其應(yīng)用，由于其采用了預(yù)曝氣及人工曝氣裝置，其對(duì)所述污水的處理效 果，特別是北方冬季處理效果顯著提高，避免了傳統(tǒng)人工濕地中出現(xiàn)的冬季處理效果不明 顯的缺點(diǎn)；其次，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及一體式設(shè)計(jì)，因此其運(yùn)行管理方便且占地面積小，避免 了傳統(tǒng)人工濕地占地面積比較大的缺點(diǎn)。能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處理效果良好，因此其污染物去 除效率高，并能在一定程度上緩解了濕地堵塞問(wèn)題。尤其適合于城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水
3的處理，也適合其他微污染水的處理。


圖1為本發(fā)明的潛流人工濕地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖 1、圖2所示包括潛流人工濕地裝置，所述潛流人工濕地裝置的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)分別設(shè)有過(guò)水 花墻，所述過(guò)水花墻設(shè)有滲水孔，兩側(cè)的過(guò)水花墻之間設(shè)有濕地基質(zhì)和濕地植物，所述潛流 人工濕地裝置的底部設(shè)有底部人工曝氣裝置；所述進(jìn)水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有預(yù)曝氣裝置，出水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有集水裝 置；所述進(jìn)水側(cè)設(shè)有高位水箱，所述高位水箱的水平位置高于所述預(yù)曝氣裝置和潛流 人工濕地裝置，所述高位水箱通過(guò)進(jìn)水管與所述預(yù)曝氣裝置連通。所述的預(yù)曝氣裝置為箱體結(jié)構(gòu)，在裝置底部設(shè)置有曝氣管，所述曝氣管連接有曝 氣機(jī)，所述預(yù)曝氣裝置與潛流人工濕地裝置的體積比為1/12-1/8。所述過(guò)水花墻為兩個(gè)穿孔板之間填充有礫石填充物的實(shí)體結(jié)構(gòu)。所述底部人工曝氣裝置包括一組平行的間隔曝氣管，所述曝氣管連接有曝氣機(jī)。所述濕地基質(zhì)的下層為3-8cm粒徑的礫石層；中間層為l_5mm粒徑的濾料基質(zhì)，包 括火山巖、石灰石、粉煤灰、沸石中的一種或多種；最上層為當(dāng)?shù)卣惩痢Ｋ鰸竦刂参锇ㄌJ葦、香蒲、美人蕉、黃花鳶尾中的一種或多種。所述濕地植物的的種植密度為15-20株/m2所述集水裝置包括集水箱，所述集水箱在不同高度設(shè)有多個(gè)取樣閥門，所述集水 裝置與潛流人工濕地裝置的體積比為1/12-1/10。本發(fā)明的上述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)的應(yīng)用，該方法用于北 方冬季污水處理，采用預(yù)曝氣及濕地底部間歇曝氣實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。系統(tǒng)的進(jìn)水負(fù)荷為0. 6-1. 2m3/ (m2 · d)。本發(fā)明也可以用于其它地區(qū)和季節(jié)的污水處理。本發(fā)明的潛流人工濕地系統(tǒng)，污水在經(jīng)過(guò)預(yù)曝氣后，再經(jīng)過(guò)潛流人工濕地，能得到 達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》III類標(biāo)準(zhǔn)的清水。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低能耗、低成 本、脫氮除磷效率高、占地面積小、運(yùn)行管理方便、取樣方便，主要用于處理城鎮(zhèn)污水處理廠 二級(jí)出水。
具體實(shí)施例如圖1、圖2所示，本發(fā)明的潛流人工濕地系統(tǒng)，是讓污水在經(jīng)過(guò)預(yù)曝氣后，再經(jīng)過(guò) 潛流人工濕地，在進(jìn)水負(fù)荷為0. 6-1. 2m3/(m2 · d)范圍內(nèi)，得到達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (GB3838-2002)》III類標(biāo)準(zhǔn)的清水。
本發(fā)明的預(yù)曝氣裝置是一個(gè)箱體結(jié)構(gòu)，在箱體的底部設(shè)置有一個(gè)連接曝氣機(jī)的曝 氣管，曝氣管上均勻地打有直徑相同的小孔。預(yù)曝氣裝置與潛流人工濕地裝置的體積比為 1/12-1/8，圓管內(nèi)徑8-12mm，圓管上小孔孔徑為2_4mm。根據(jù)需要，曝氣機(jī)可以選擇適合的型號(hào)。本發(fā)明的潛流濕地裝置與預(yù)曝氣裝置為一體式結(jié)構(gòu)，且在濕地內(nèi)部填充有不同粒 徑、不同厚度的各種濾料基質(zhì)，如礫石、火山巖、石灰石、粉煤灰、沸石及粘土等。底部為礫石 層，最上層為粘土層。本發(fā)明中，基質(zhì)粒徑為0. 2-8cm。下層礫石層填充有粒徑為3-8cm ；根據(jù)需要，中間 層填充有粒徑為l_5mm的濾料基質(zhì)，包括火山巖、石灰石、粉煤灰、沸石等，并根據(jù)具體情況 進(jìn)行混合填充或正反粒徑填鋪；最上層填充當(dāng)?shù)卣惩?。本發(fā)明中，蘆葦、香蒲、美人蕉、黃花鳶尾等適合北方地區(qū)的濕地植物被應(yīng)用于該 濕地中。濕地栽種的植物采用密植方式以提高處理效果，幾種植物的種植密度為15-20株 /m2。根據(jù)需要，也可以選擇其它的種植密度。本發(fā)明中，在濕地箱體的側(cè)面設(shè)有水及濾料取樣孔，分別在不同濾料過(guò)水面積及 濾床深度取樣，分析其處理效果。取水孔孔徑為8-12mm，并連接有長(zhǎng)圓管，管上打有直徑為 2-4mm的小孔。濾料取樣孔孔徑為40_60mm。本發(fā)明中，在箱體結(jié)構(gòu)底部設(shè)有人工曝氣裝置，其作用在于濕地充氧及在冬季用 于濕地裝置保溫。根據(jù)需要，在箱體底部設(shè)置一套曝氣系統(tǒng)，其曝氣裝置中具體參數(shù)與預(yù)曝 氣裝置基本相同。本發(fā)明中，在濕地出水口位置設(shè)置有集水裝置，并根據(jù)濕地深度，設(shè)置不同水位條 件下的取樣閥門。集水裝置與潛流人工濕地裝置的體積比為1/12-1/10。該發(fā)明的較佳具體實(shí)施方式
是，城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水，通過(guò)高位水箱自流進(jìn) 入預(yù)曝氣系統(tǒng)裝置，經(jīng)一定時(shí)間的預(yù)曝氣，然后進(jìn)入潛流人工濕地裝置，在濕地內(nèi)經(jīng)過(guò)基質(zhì) 的吸附作用，基質(zhì)及植物根系表面的微生物作用等一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)作用，能夠有效 地去除所述污水中的主要污染物，其中，對(duì)總氮和總磷的去除效果明顯，特別是在較高水力 負(fù)荷0. 6-1. 2m3/(m2 · d)時(shí)，依然對(duì)污水處理效果良好。北方冬季濕地的運(yùn)行處理效果一直是人工濕地研究的重點(diǎn)，該發(fā)明在濕地的底部 設(shè)置了曝氣管，既能保證濕地內(nèi)一定的溶解氧濃度，又能通過(guò)冬季曝氣起到一定的保溫作 用，提高出水中的污染物去除效果。該發(fā)明充分考慮了所需取樣的位置及方式，并進(jìn)行了優(yōu) 化設(shè)計(jì)，使取樣點(diǎn)精確而且方便。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水中氨氮、總氮、 總磷、COD等主要污染物的較佳處理效果。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極意義(1)充分利用人工濕地預(yù)曝氣裝置，提高所要處理污水中的溶解氧，為潛流人工濕 地提供較佳的污染物去除生境，從而大大提高濕地的脫氮除磷效果。(2)通過(guò)濕地底部的人工曝氣系統(tǒng)，使人工濕地在北方的冬季運(yùn)行方面取得了一 定的突破，使人工濕地在冬季對(duì)主要污染物的去除仍能達(dá)到較佳的效果。(3)該發(fā)明采用了一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縮小了占地面積，從而節(jié)約了成本。(4)運(yùn)行管理方便，無(wú)需人員維護(hù)。具體實(shí)驗(yàn)例
以北方某城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水為原水，原水中C0D。r58. 9 79. 6mg/l NH3-N 1. 2 6. 8mg/l, TN 3. 2 12. 5mg/l, TPl. 3 5. 7mg/l，經(jīng)本發(fā)明處理，水力負(fù)荷為 0. 8m3/ (m2 · d)時(shí)，出水 CODcr 小于 20mg/l, NH3-N 小于 1. Omg/1, TN 小于 1. Omg/1, TP 小于 0. 2mg/ 1。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行(六個(gè)月以上)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，包括潛流人工濕地裝置，所述潛流人工濕地裝置的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)分別設(shè)有過(guò)水花墻，所述過(guò)水花墻設(shè)有滲水孔，兩側(cè)的過(guò)水花墻之間設(shè)有濕地基質(zhì)和濕地植物，所述潛流人工濕地裝置的底部設(shè)有底部人工曝氣裝置；所述進(jìn)水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有預(yù)曝氣裝置，出水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有集水裝置；所述進(jìn)水側(cè)設(shè)有高位水箱，所述高位水箱的水平位置高于所述預(yù)曝氣裝置和潛流人工濕地裝置，所述高位水箱通過(guò)進(jìn)水管與所述預(yù)曝氣裝置連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，所 述的預(yù)曝氣裝置為箱體結(jié)構(gòu)，在裝置底部設(shè)置有曝氣管，所述曝氣管連接有曝氣機(jī)，所述預(yù) 曝氣裝置與潛流人工濕地裝置的體積比為1/12-1/8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，所 述過(guò)水花墻為兩個(gè)穿孔板之間填充有礫石填充物的實(shí)體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，所 述底部人工曝氣裝置包括一組平行的間隔曝氣管，所述曝氣管連接有曝氣機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，所 述濕地基質(zhì)的下層為3-8cm粒徑的礫石層；中間層為l_5mm粒徑的濾料基質(zhì)，包括火山巖、 石灰石、粉煤灰、沸石中的一種或多種；最上層為當(dāng)?shù)卣惩痢?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，所 述濕地植物包括蘆葦、香蒲、美人蕉、黃花鳶尾中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，所 述濕地植物的的種植密度為15-20株/m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于，所 述集水裝置包括集水箱，所述集水箱在不同高度設(shè)有多個(gè)取樣閥門，所述集水裝置與潛流 人工濕地裝置的體積比為1/12-1/10。
9.一種權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)的應(yīng) 用，其特征在于，該方法用于北方冬季污水處理，采用預(yù)曝氣及濕地底部間歇曝氣實(shí)現(xiàn)脫氮 除磷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征 在于，系統(tǒng)的進(jìn)水負(fù)荷為0. 6-1. 2m3/(m2 · d)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種污水處理廠二級(jí)出水的潛流人工濕地系統(tǒng)及其應(yīng)用，包括潛流人工濕地裝置，潛流人工濕地裝置的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)分別設(shè)有過(guò)水花墻，過(guò)水花墻設(shè)有滲水孔，兩側(cè)的過(guò)水花墻之間設(shè)有濕地基質(zhì)和濕地植物，潛流人工濕地裝置的底部設(shè)有底部人工曝氣裝置；進(jìn)水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有預(yù)曝氣裝置，出水側(cè)的過(guò)水花墻外部設(shè)有集水裝置；進(jìn)水側(cè)設(shè)有高位水箱，高位水箱的水平位置高于所述預(yù)曝氣裝置和潛流人工濕地裝置，高位水箱通過(guò)進(jìn)水管與所述預(yù)曝氣裝置連通。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低能耗、低成本、脫氮除磷效率高、占地面積小、運(yùn)行管理方便、取樣方便等優(yōu)點(diǎn)。尤其適合于城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水的處理，也適合其他微污染水的處理。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101898856SQ201010248049
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者何緒文, 劉俐媛, 張春暉, 王建兵, 王昊, 賈建麗 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)