專利名稱：自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于污水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生活污水人工濕地處理技 術(shù)，特別是較好地利用自然曝氣強(qiáng)化了人工濕地系統(tǒng)對生活污水處理效率的自然曝氣垂直 潛流式人工濕地污水處理裝置。
二背景技術(shù)：
生活污水以成為各城鎮(zhèn)污染的一個主要源頭，生活污水進(jìn)入河流、湖泊、水庫等 地表水系均給自然水體帶來不可忽視的污染。目前，國內(nèi)80%以上的城鎮(zhèn)周邊的湖泊、河 流、水庫都不同程度地受到了來自于城市污水的污染，并造成了大量水系的富營養(yǎng)化污染 問題，因此對城鎮(zhèn)生活污水的全面截污和集中處理已成為各大中型城鎮(zhèn)的主要污水處理措 施。傳統(tǒng)的物化+生化工藝的污水處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各城鎮(zhèn)污水的處理，如物 理沉淀+化學(xué)混凝沉淀的預(yù)處理+SBR，A20、氧化溝等活性污泥法的微生物工藝已廣泛應(yīng)用 于各城鎮(zhèn)污水處理，處理后的污水可以達(dá)到GB 8978 1996 —級標(biāo)準(zhǔn)。然而，傳統(tǒng)的生活處 理工藝投資和運行成本高、管理專業(yè)化程度高等特點使得很多城鎮(zhèn)在建設(shè)好污水處理廠后 無法保證其長期穩(wěn)定運行處理，從而使部分污水處理廠建設(shè)后無法實現(xiàn)對城鎮(zhèn)污水處理的 要求。另外，部分中小型城市、城郊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等無法滿足投資傳統(tǒng)污水處理廠建設(shè)的要求，以至 最終導(dǎo)致日常的生活污水得不到及時處理，而直接排入下游自然水體造成污染。人工濕地技術(shù)自上世紀(jì)50年代在德國應(yīng)用以來，由于其投資和運行成本低、運行 穩(wěn)定、管理方便等特點使得人工濕地技術(shù)在不同廢水處理過程中得到了廣泛的接受。目前， 人工濕地以成功應(yīng)用到生活污水、化工、制藥、印染等行業(yè)廢水、垃圾滲漏液等廢水處理過 程，并取得較好的應(yīng)用效果。人工濕地可分為表流濕地和潛流濕地兩種，潛流濕地又包括垂直潛流濕地和水 平潛流濕地兩種。眾多國內(nèi)外研究結(jié)果表明，不同類型人工濕地對生活污水中氮、磷、有 機(jī)物等污染處理效率差別較大，表流濕地對生活污水中氮、磷和有機(jī)物的處理效率分別為 15-24 %、12-22 %和18-30 %之間，潛流濕地對生活污水中氮、磷和有機(jī)物的處理效率分別 為25-45%、23-50%和之間。人工濕地對生活污水處理效率總體表現(xiàn)為潛流濕地 對生活污水處理效率高于表流濕地，而垂直潛流濕地對生活污水處理效率好于水平潛流濕 地。在上世紀(jì)80年代末，人工濕地已逐漸進(jìn)入中國的污水處理并得到了較好的發(fā)展。 如上世紀(jì)90年代，我國深圳的洪湖人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化工程通過建設(shè)高效垂直流人工 濕地系統(tǒng)處理布吉河河水和周邊農(nóng)村生活污水，出水可滿足城鎮(zhèn)綠化用水的要求；于本世 紀(jì)初建立的玉溪九溪人工濕地位于云南省玉溪市九溪鎮(zhèn)，通過構(gòu)建厭氧糖、表流和潛流人 工挺水植物塘等以有效處理星云湖出水(劣五類水體)，并取得較好處理效果。然而，目前 中國建設(shè)的傳統(tǒng)人工濕地普遍存在污水處理效率低，對氮、磷污染物的處理效率低，占地面 積大(單位面積人工濕地的污水處理日負(fù)荷為0. 1-0. 3t/d)等問題。總體而言，傳統(tǒng)人工濕地對生活污水處理效率不高，尤其是對氮、磷、有機(jī)物的處理效果較差，占地面積大等問題。 一般情況下，生活污水經(jīng)傳統(tǒng)人工濕地處理后一般只能達(dá)到GB89781996 二級標(biāo)準(zhǔn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基建和運行費用低、工藝流程簡單、運行管理方 便、耐負(fù)荷沖擊、使用壽命長、污水處理效率高、出水可滿足GB 8978 1996 —級標(biāo)準(zhǔn)的自然 曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的包括預(yù)處理池、人工濕地處理池、深度處理池和 自然循環(huán)池，所述的預(yù)處理池包括內(nèi)池和外池，進(jìn)水管連通內(nèi)池，內(nèi)池底部連通外池，外池 上部通過出水口連通人工濕地處理池中的布水管，所述的人工濕地處理池由復(fù)合基質(zhì)層組 合構(gòu)成，人工濕地處理池底部通過清水出水口連通深度處理池，深度處理池底部設(shè)置過濾 填料，深度處理池頂部設(shè)置導(dǎo)流漏斗，導(dǎo)流漏斗頂端連通自然循環(huán)池的導(dǎo)流斜管，導(dǎo)流斜管 上分別設(shè)置排出管和文丘里管，導(dǎo)流斜管連通內(nèi)循環(huán)管，內(nèi)循環(huán)管經(jīng)過單向閥由循環(huán)進(jìn)水 口連通人工濕地處理池。預(yù)處理池通過污水在外池水位上升過程中的自然沉淀作用完成初級處理，以清除 污水中的部分SS ；預(yù)處理池中的挺水植物根系以吸收所需營養(yǎng)的方式固定污水中的氮、磷 污染物；浮游植物的覆蓋作用使外池處于相對厭氧環(huán)境，對生活污水中有機(jī)污染物進(jìn)行厭 氧降解。預(yù)處理池中停留3-5天，去除部分COD (化學(xué)需氧量)、BOD (生化需氧量)、氨氮、 TSS(總懸浮物)等污染物，降低進(jìn)入人工濕地處理池的污水污染負(fù)荷，提高污水的可生化 性。預(yù)處理后的污水進(jìn)入人工濕地布水管，自上而下潛流至人工濕地基質(zhì)層底部，人 工濕地通過物理攔截、過濾、化學(xué)反應(yīng)沉淀等作用實現(xiàn)對生活污水中氮、磷、有機(jī)物、SS等污 染物的處理；不同粒度的濕地基質(zhì)層將為濕地微生物的生長提供構(gòu)架和支撐；自上而下由 細(xì)至粗的人工濕地基質(zhì)層可有效解決傳統(tǒng)人工濕地的堵塞問題。在基質(zhì)表面和植物根系 區(qū)域形成的濕地微生物在好氧和厭氧條件下實現(xiàn)對有機(jī)物的降解、含氮污染物的轉(zhuǎn)化，對 含磷污染物降解、聚合等，生活污水在人工濕地處理池中停留1-3天，可有效去除污水中的 COD、BOD、含氮污染物、含磷污染物、TSS等污染物。隨后污水進(jìn)入深度處理池，經(jīng)過濾填料 的過濾沉淀后上升至導(dǎo)流漏斗，進(jìn)入導(dǎo)流斜管并通過出水口外排，一部分水通過在導(dǎo)流斜 管上安裝的文丘里管、內(nèi)循環(huán)管、單向閥及人工濕地處理池中的循環(huán)進(jìn)水口進(jìn)入，實現(xiàn)對預(yù) 處理池中污水的自然曝氣，以提高處理效率。本實用新型具有污染負(fù)荷高、抗沖擊能力強(qiáng)、占地面積小、污水處理效率高、運行 穩(wěn)定、能耗低等特點，能有效提高對生活污水處理效率，尤其是對氮、磷、有機(jī)物的處理效 率，可廣泛應(yīng)用于中小型城鎮(zhèn)、城郊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村生活污水的處理。

附圖為本實用新型處理裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I-預(yù)處理池，II-人工濕地處理池，III-深度處理池，IV-自然循環(huán)池，1-進(jìn) 水管，2-浮游植物，3-外池，4-內(nèi)池，5-出水口，6-挺水植物，7-布水管，8-種植基質(zhì)層， 9-細(xì)粒基質(zhì)層，10-中?；|(zhì)層，11-粗?；|(zhì)層，12-清水出水口，13-過濾填料，14-導(dǎo)流漏斗，15-導(dǎo)流斜管，16-排出管，17-文丘里管，18-內(nèi)循環(huán)管，19-單向閥，20-循環(huán)進(jìn)水口。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對本實用新型加以 限制，基于本實用新型教導(dǎo)所作的任何變換，均落入本實用新型的保護(hù)范圍。如附圖所示，本實用新型包括預(yù)處理池I、人工濕地處理池II、深度處理池III和 自然循環(huán)池IV，所述的預(yù)處理池I包括內(nèi)池和外池，進(jìn)水管1連通內(nèi)池，內(nèi)池底部連通外池， 外池上部通過出水口 5連通人工濕地處理池II中的布水管7，所述的人工濕地處理池II由 復(fù)合基質(zhì)層組合構(gòu)成，人工濕地處理池II底部通過清水出水口 12連通深度處理池III，深 度處理池III底部設(shè)置過濾填料13，深度處理池III頂部設(shè)置導(dǎo)流漏斗14，導(dǎo)流漏斗14頂 端連通自然循環(huán)池IV的導(dǎo)流斜管15，導(dǎo)流斜管15上設(shè)置排出管16并設(shè)置文丘里管17，導(dǎo) 流斜管15連通內(nèi)循環(huán)管18，內(nèi)循環(huán)管18經(jīng)過單向閥19由循環(huán)進(jìn)水口 20連通人工濕地處 理池II。所述的預(yù)處理池的內(nèi)池容積為外池的1/2-1/4。所述的預(yù)處理池內(nèi)種植浮游植物 2，浮游植物2包括鳳眼蓮、大飄、浮萍中的一種或一種以上的組合。所述的人工濕地處理池由方形或圓柱形構(gòu)筑物建造而成，并在構(gòu)筑物池內(nèi)鋪設(shè)人 工濕地基質(zhì)。人工濕地基質(zhì)的鋪設(shè)一般包括2-5層，自下而上形成先粗后細(xì)的人工濕地基 質(zhì)復(fù)合層。所述的人工濕地處理池III中自下而上依次設(shè)置粗?；|(zhì)層11、中?；|(zhì)層10、 細(xì)?；|(zhì)層9和種植基質(zhì)層8。所述的粗?；|(zhì)層11為礫石層，所述的中粒基質(zhì)層10為陶粒層，所述的細(xì)粒基質(zhì) 層9為煤渣層；所述的種植基質(zhì)層8為粘土層。所述的粗粒基質(zhì)層11之基質(zhì)粒徑為5-lOcm，鋪設(shè)厚度為20-40cm ；所述的中?；|(zhì)層10之基質(zhì)粒徑為3-5cm，鋪設(shè)厚度為30-50cm ；所述的細(xì)?；|(zhì)層9之基質(zhì)粒徑為l-3cm，鋪設(shè)厚度為20-40cm ；所述的種植基質(zhì)層8的鋪設(shè)厚度為10-20cm。所述的種植基質(zhì)層11種植耐污性好的挺水植物，種植密度為10-30X 10-30cm。所 述的挺水植物包括蘆葦、茭草、水蔥、菖蒲、香蒲中的一種或一種以上的組合。所述的布水管7位于細(xì)粒基質(zhì)層9與種植基質(zhì)層8之間。所述的布水管7管徑為10_40mm，布水管7的鋪設(shè)間距為30-80cm。所述的過濾填料包括纖維球和/或鵝卵石。本實用新型的工作要求1、系統(tǒng)進(jìn)水指標(biāo)C0D < 400mg/L,優(yōu)選 80_350mg/L ；BOD < 250mg/L,優(yōu)選 50-200mg/L ；氨氮< 60mg/L，優(yōu)選 25_45mg/L ；總磷< 5mg/L，優(yōu)選 1. 2-3. 8mg/L ；2、及時清理預(yù)處理池和深度處理池的污泥，定期收割和打撈挺水植物；3、確保合理的運行參數(shù)，隨時疏通布水管、導(dǎo)流斜管、文丘里管、單向閥等，定期檢 查或維修管道輸配系統(tǒng)。實例一云南省昆明市某高校校園生活污水處理實例，處理量4_12t/d，預(yù)處理池I為圓形，池高2. 5m,內(nèi)池半徑為0. 2m,外池半徑為0. 8m。在水面種植50-80 %覆蓋度的鳳眼蓮 浮游植物；人工濕地處理池II尺寸為3X2X^1。濕地基質(zhì)自下而上分別為碎石(粒度 5-8cm,厚度為30cm)、陶粒(粒度34cm，厚度為40cm)、煤渣(2_3cm，厚度40cm)和粘土 (3-5mm，厚度30cm)，并以20 X 20cm間距種植挺水植物6，為茭草；深度處理池III的尺寸為 1X0.5X0. 5m、中部方形導(dǎo)流漏斗14底部尺寸為1X0. 5m和上部導(dǎo)流斜管15內(nèi)徑為0. Im, 導(dǎo)流斜管15連接至人工濕地處理池II中的循環(huán)進(jìn)水口處，高度為1. 3m,以實現(xiàn)對污水的內(nèi) 循環(huán)處理。污水取自生活污水蓄水池，通過潛水泵由1進(jìn)入預(yù)處理池I內(nèi)層并逐步向外層自 流，停留48hrs后由出水口 5排出，污水由布水管7進(jìn)入人工濕地處理池II中并由經(jīng)清水出 水口 12流入深度處理池III，經(jīng)過濾填料13過濾后的污水通過導(dǎo)流斜管15的虹吸作用進(jìn) 入自然循環(huán)池，并依次經(jīng)文丘里管17、內(nèi)循環(huán)管18、單向閥19和循環(huán)進(jìn)水口 20完成48hrs 內(nèi)循環(huán)處理，處理后的污水由排出管16排出。主要污染物的去除效果見表1。表1 本例生活污水凈化效果及季節(jié)性差異對比表
季節(jié)污染物指標(biāo)COD(化學(xué)需氧量)NH4-N (氨氮)TN (總氮)PO4-P (磷酸鹽)TP (總磷)進(jìn)水(mg/L)26538.251.42.843.25春季出水Ong/L)5410.716.60.220.42去除率(％)79.672.169.392.387.1進(jìn)水(mg/l^22631.446.32.523.18夏季出水Cmg/L)285.28.740.120.21去除率87.683.481.195.293.4進(jìn)水<mg/L)31243.655.73.464.52秋季出水(mg/L)389514.80.260.45去除率(％)87.878.273.492. 590進(jìn)水(mg/L；)24328.439.52.162.94冬季出水(mg/L)6813.217.20.370.48去除率(％)7253.556.582.983.7由表1可知，本實用新型對校園生活污水的處理效果因季節(jié)不同而異，夏季最好， 冬季最差，這是因為冬季外界氣溫較低等原因?qū)е?。從全年運行狀況來看，PO4-P和TP污染 物的去除率為83-96%之間，COD的污染去除率為72-88%之間，NH3-N和TN污染物的去除 率為53-84%之間，出水水質(zhì)始終可達(dá)到GB8978-1996 —級排放標(biāo)準(zhǔn)。實例二云南省文山州某村農(nóng)村生活污水處理實例，處理量6-8t/d。預(yù)處理池I為方形， 池高2m，內(nèi)池尺寸為0. 2X0. 22m，外池尺寸為0. 8X0. 8m，水面種植60%覆蓋度的鳳眼蓮浮 游植物；人工濕地處理池II為尺寸為2. 5X2X1. 6m。濕地基質(zhì)自下而上分別為碎石(粒 度5-8cm，厚度為30cm)、陶粒(粒度34cm，厚度為30cm)、煤渣(2_3cm，厚度30cm)和粘土 (3-5mm，厚度20cm)，粘土基質(zhì)中以15 X 15cm間距種植挺水植物菖蒲；深度處理池III尺寸 為0. 6X0. 4X0. 5m、中部方形導(dǎo)流漏斗底部尺寸為0. 6X0. ^!和上部斜管內(nèi)徑為0. lm，導(dǎo) 流斜管15連接至人工濕地處理池進(jìn)水口 20，高度為1. Im,以實現(xiàn)對污水的內(nèi)循環(huán)處理。[0040]污水取自生活污水蓄水池，通過潛水泵由1進(jìn)入預(yù)處理池I內(nèi)層并逐步向外層自 流，停留Mhrs后由出水口 5排出，污水由布水管7進(jìn)入人工濕地處理池II中并由經(jīng)清水出 水口 12流入深度處理池III，經(jīng)過濾填料13過濾后的污水通過導(dǎo)流斜管15的虹吸作用進(jìn) 入自然循環(huán)池，并依次經(jīng)文丘里管17、內(nèi)循環(huán)管18、單向閥19和循環(huán)進(jìn)水口 20完成72hrs 內(nèi)循環(huán)處理，處理后的污水由排出管16排出。主要污染物的去除效果見表2。表2 本例生活污水凈化效果及季節(jié)性差異對比表
權(quán)利要求1.一種自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，包括預(yù)處理池(I)、人工濕地處 理池(II)、深度處理池(III)和自然循環(huán)池(IV)，其特征是所述的預(yù)處理池(I)包括內(nèi)池 ⑷和外池(3)，進(jìn)水管(1)連通內(nèi)池，內(nèi)池⑷底部連通外池，外池(3)上部通過出水 口(5)連通人工濕地處理池(II)中的布水管(7)，所述的人工濕地處理池(II)由復(fù)合基 質(zhì)層組合構(gòu)成，人工濕地處理池(II)底部通過清水出水口(1 連通深度處理池(III)，深 度處理池(III)底部設(shè)置過濾填料(13)，深度處理池(III)頂部設(shè)置導(dǎo)流漏斗(14)，導(dǎo)流 漏斗(14)頂端連通自然循環(huán)池(IV)的導(dǎo)流斜管(15)，導(dǎo)流斜管(1 上分別設(shè)置排出管 (16)和文丘里管(17)，導(dǎo)流斜管(15)連通內(nèi)循環(huán)管(18)，內(nèi)循環(huán)管(18)經(jīng)過單向閥(19) 由循環(huán)進(jìn)水口 00)連通人工濕地處理池(II)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，其特征是所 述的預(yù)處理池(I)內(nèi)池⑶容積為外池⑷的1/2-1/4 ；所述的預(yù)處理池(I)內(nèi)種植浮游 植物O)，浮游植物包括鳳眼蓮、大飄、浮萍中的一種或一種以上的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，其特征是所 述的人工濕地處理池(II)中自下而上依次設(shè)置粗?；|(zhì)層(11)、中粒基質(zhì)層(10)、細(xì)?；?質(zhì)層(9)和種植基質(zhì)層(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，其特征是所 述的粗?；|(zhì)層(11)為礫石層，所述的中?；|(zhì)層(10)為陶粒層，所述的細(xì)?；|(zhì)層(9) 為煤渣層；所述的種植基質(zhì)層(8)為粘土層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，其特征 是所述的粗?；|(zhì)層(11)之基質(zhì)粒徑為5-lOcm，鋪設(shè)厚度為20-40cm ；所述的中粒基質(zhì) 層(10)之基質(zhì)粒徑為3-5cm，鋪設(shè)厚度為30-50cm;所述的細(xì)?；|(zhì)層(9)之基質(zhì)粒徑為 l-3cm，鋪設(shè)厚度為20-40cm;所述的種植基質(zhì)層(8)的鋪設(shè)厚度為10-20cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，其特征是 所述的種植基質(zhì)層⑶種植耐污性好的挺水植物(6)，種植密度為10-30X10-30cm，所述的 挺水植物包括蘆葦、茭草、水蔥、菖蒲、香蒲中的一種或一種以上的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，其特征是所 述的布水管(7)位于細(xì)?；|(zhì)層(9)與種植基質(zhì)層(8)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，其特征是 所述的布水管(7)管徑為10-40mm，布水管(7)的鋪設(shè)間距為30-80cm。
專利摘要本實用新型公開了一種自然曝氣垂直潛流式人工濕地污水處理裝置，包括預(yù)處理池、人工濕地處理池、深度處理池和自然循環(huán)池，所述的預(yù)處理池包括內(nèi)池和外池，外池上部通過出水口連通人工濕地處理池中的布水管，所述的人工濕地處理池由復(fù)合基質(zhì)層組合構(gòu)成，并通過清水出水口連通深度處理池，深度處理池頂部設(shè)置導(dǎo)流漏斗，導(dǎo)流漏斗頂端連通自然循環(huán)池的導(dǎo)流斜管，導(dǎo)流斜管上分別設(shè)置排出管和文丘里管，導(dǎo)流斜管連通內(nèi)循環(huán)管，內(nèi)循環(huán)管經(jīng)過單向閥由循環(huán)進(jìn)水口連通人工濕地處理池。本實用新型具有污染負(fù)荷高、抗沖擊能力強(qiáng)、占地面積小、污水處理效率高、運行穩(wěn)定、能耗低的特點，能有效提高對生活污水處理效率，尤其是對氮、磷、有機(jī)物的處理效率，可廣泛應(yīng)用于中小型城鎮(zhèn)、城郊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村生活污水的處理。
文檔編號C02F3/32GK201908002SQ20102059264
公開日2011年7月27日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者劉云昆, 劉惠芳, 岳佳, 李衛(wèi)東, 楊宇明, 梁啟斌, 田昆 申請人:劉云根