專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)及其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生活污水的處理系統(tǒng)和使用方法，屬于污水處理工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用人工濕地系統(tǒng)處理生活污水近年來(lái)得到了快速發(fā)展。人工濕地系統(tǒng)是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，主要由基質(zhì)、植被、微生物、水體等四個(gè)基本要素組成，各組成部分協(xié)同作用。 凈化原理是人工濕地在對(duì)廢水的處理過(guò)程中綜合了生物、物理、化學(xué)三方面的作用，通過(guò)基質(zhì)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)、硝化和反硝化作用、植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的攝取和微生物分解等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。濕地填料表面和植物根系中存在大量的微生物，形成生物膜，廢水流經(jīng)濕地時(shí)，懸浮物被填料及根系阻擋截留，有機(jī)質(zhì)通過(guò)生物膜的吸附及同化、異化作用得以去除。濕地系統(tǒng)中因植物根系對(duì)氧的傳遞釋放，使其周?chē)奈h(huán)境中依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮、磷不僅能被植物及微生物作為營(yíng)養(yǎng)成分直接吸收，還可以通過(guò)硝化、反硝化作用及微生物對(duì)磷的積累作用從廢水中去除，最后通過(guò)濕地基質(zhì)的定期更換或植物收割使污染物質(zhì)最終從系統(tǒng)中去除。中國(guó)專(zhuān)利ZL200910244242. 4公開(kāi)了 “一種強(qiáng)化污水脫氮除磷的雙層人工濕地系統(tǒng)及其操作方法”，包括置于池體內(nèi)部的上層濕地、下層濕地、為上層濕地和下層濕地提供進(jìn)水的進(jìn)水布水系統(tǒng)和出水收集系統(tǒng)，上層濕地中填充有沸石、石灰石等的礦物填料，下層濕地中填充有聚乙烯、聚丙烯、增強(qiáng)聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等材質(zhì)的多面球生物填料。上層污水進(jìn)水通過(guò)上層布水宇航局上的小孔均勻跌落到上層濕地的上層，經(jīng)過(guò)跌水充氧的污水垂直滲入礦物填料區(qū)，通過(guò)填料的吸附、微生物降解以及植物吸收等作用，有效去除懸浮物、有機(jī)物、氨氮、磷等污染物，下層布水從中層鵝卵石填充區(qū)內(nèi)的布水管溢出后，與上層出水混合一起，均勻流入下層生物填料區(qū)，主要去除硝態(tài)氮，最終處理后的水經(jīng)下層濕地底部的出水收集管收集并匯入出水總管排出。本方法采用雙層垂直流濕地同時(shí)運(yùn)行處理污水，污水先流經(jīng)上層好氧區(qū)再進(jìn)入下層厭氧區(qū)，強(qiáng)化了污水的脫氮除磷效果，適合于普通生活污水的氮磷污染物的深度處理，但是該工藝中沒(méi)有抗凍結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 一般只能用于南方地區(qū)或北方地區(qū)非冰凍期的污水處理，而我國(guó)東北高寒地區(qū)的城鎮(zhèn)污水處理存在冰封期長(zhǎng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的人工濕地存在冬季凍結(jié)現(xiàn)象，目前現(xiàn)有技術(shù)均無(wú)法滿足這些地區(qū)的冬季運(yùn)行要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一是開(kāi)發(fā)一種投資少、管理容易、適用于寒冷地區(qū)特別是東北高寒地區(qū)全年運(yùn)行的污水處理用人工濕地系統(tǒng)；本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供這種人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，包括池體一側(cè)的配水調(diào)節(jié)池、池體另一側(cè)的出水集節(jié)池、池體內(nèi)部的上層濕地和下層濕地、為上/下層濕地供水的布水管和處理后的出水收集管，其特征在于上層濕地和下層濕地均為潛流式人工濕地，上層濕地和下層濕地間由不透水的隔層分開(kāi)；所述的布水管分別置于上層濕地和下層濕地前端的頂部連通配水調(diào)節(jié)池，所述的出水收集管分別置于上層濕地和下層濕地末端的底部連通出水集節(jié)池，上層濕地的布水管和出水收集管、下層濕地的布水管和出水收集管為二套獨(dú)立的運(yùn)行裝置；所述上層濕地下部填充陶粒與煤渣的復(fù)合填料，上部填充陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料，陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料表面種植水生植物；所述下層濕地填滿礫石與火山巖的復(fù)合填料。這套系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，夏季開(kāi)啟上層人工濕地，冬季運(yùn)行下層人工濕地。夏季運(yùn)行上層人工濕地時(shí)，下層濕地的進(jìn)水管和出水收集管關(guān)閉，污水流經(jīng)上層濕地填料層，利用生長(zhǎng)的水生植物的吸收凈化作用、填料層的吸附凈化作用和填料層表面生長(zhǎng)的微生物的降解凈化作用，對(duì)污水中的污染物進(jìn)行有效處理。冬季時(shí)，長(zhǎng)期低溫條件下，上層人工濕地的進(jìn)水管和出水收集管關(guān)閉， 上層人工濕地凍結(jié)，形成冰凍保溫層，上層人工濕地表面覆蓋收割的植物加強(qiáng)了保溫效果， 這樣，下層人工濕地即使在零下二十多度也可正常運(yùn)行，污水通過(guò)復(fù)合填料層的截流和吸附凈化作用和填料層表面生長(zhǎng)的微生物的降解凈化作用得到處理。上層濕地下部的復(fù)合填料，其陶粒和煤渣的體積比為I :1. 5-2，上部采用與土壤結(jié)合的陶粒、煤渣復(fù)合填料，增加了其對(duì)污染物的吸附凈化效果，同時(shí)又有利于水生植物的生長(zhǎng)，陶粒、煤渣、土壤的體積比為I :1. 5-2 :1. 5-2。下層濕地的礫石與火山巖復(fù)合填料，礫石與火山巖的體積比為I. 5-2 :1，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，還采用生物增強(qiáng)技術(shù)，即在污水中投加高效低溫生物菌劑，促進(jìn)水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的良性循環(huán)，提高下層濕地的低溫運(yùn)行凈化效果。所述的配水調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有預(yù)曝氣系統(tǒng)，通過(guò)前期供氧增加了濕地的處理效果，避免厭氧情況的發(fā)生。所述的出水收集管由帶孔的出水收集支管、出水總管組成，出水總管底部設(shè)有放
空閥門(mén)。所述的出水集節(jié)池內(nèi)置有內(nèi)循環(huán)泵，在啟動(dòng)濕地系統(tǒng)里，可使污水在人工濕地填料層內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行方法，包括:
1.夏季運(yùn)行上層人工濕地，冬季運(yùn)行下層人工濕地；
2.人工濕地啟動(dòng)
a.向人工濕地填料層灌入生活污水，注滿后關(guān)閉該濕地的進(jìn)水管和出水收集管的閥
門(mén)；
b.利用出水集節(jié)池內(nèi)的內(nèi)循環(huán)泵使污水在人工濕地填料層內(nèi)循環(huán)流動(dòng)；
c.每天更換濕地系統(tǒng)1/3的水量，如此循環(huán)7天后，開(kāi)始連續(xù)進(jìn)出水。當(dāng)啟動(dòng)下層濕地系統(tǒng)時(shí)，為加強(qiáng)低溫期處理效果，向人工濕地填料層灌滿生活污水時(shí)，另加入高效低溫生物菌劑。3、系統(tǒng)運(yùn)行操作
a.經(jīng)過(guò)預(yù)曝氣的生活污水通過(guò)調(diào)節(jié)池后經(jīng)由布水管進(jìn)入潛流式人工濕地，進(jìn)水流量為 14-20m3/h ；b.污水在人工濕地內(nèi)的水力停留時(shí)間在24-36小時(shí)；
c.處理的污水由集節(jié)池收集后，供后續(xù)處理回用或直接排放。本發(fā)明具有以下有益效果
a.通過(guò)實(shí)際工程驗(yàn)證，工藝能在東北高寒地區(qū)冰封期穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)夏冬二套濕地交替運(yùn)行，使整個(gè)系統(tǒng)能全年穩(wěn)定運(yùn)行。b.通過(guò)估算噸水投資成本在1200元上下，運(yùn)行費(fèi)用為0.38元/噸污水，可見(jiàn)該工藝的投資運(yùn)行成本低，特別適合寒冷地區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的小城鎮(zhèn)分散型污水處理項(xiàng)目。c.在氣溫、水溫極低且高負(fù)荷運(yùn)行條件下，整個(gè)系統(tǒng)出水能夠使出水滿足 GB18918-2002 的一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)。d.所述工藝系統(tǒng)管理和維護(hù)簡(jiǎn)單方便，一般專(zhuān)業(yè)工作人員維護(hù)即可。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，包括池體一側(cè)的配水調(diào)節(jié)池I、池體另一側(cè)的出水集節(jié)池2、池體內(nèi)部的上層濕地3和下層濕地4、為上/下層濕地供水的布水管5和處理后的出水收集管6，上層濕地3和下層濕地4均為潛流式人工濕地，上層濕地3和下層濕地4間由不透水的隔層7分開(kāi)；所述的布水管5分別置于上層濕地3和下層濕地4前端的頂部連通配水調(diào)節(jié)池1，所述的出水收集管6分別置于上層濕地3 和下層濕地4末端的底部連通出水集節(jié)池2，上層濕地3的布水管5和出水收集管6、下層濕地4的布水管5和出水收集管6為二套獨(dú)立的運(yùn)行裝置；所述上層濕地3下部填充陶粒與煤渣的復(fù)合填料，上部填充陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料，陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料表面種植水生植物；所述下層濕地4填滿礫石與火山巖的復(fù)合填料。本系統(tǒng)的配水調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有預(yù)曝氣系統(tǒng)，出水收集管由帶孔的出水收集支管、出水總管組成，出水總管底部設(shè)有放空閥門(mén)，出水集節(jié)池內(nèi)置有內(nèi)循環(huán)泵。上層濕地下部的復(fù)合填料，陶粒和煤渣的體積比為I :1. 5-2，上層濕地上部的復(fù)合填料，陶粒、煤渣、土壤的體積比為I :1. 5-2 :1. 5-2，下層濕地的復(fù)合填料，礫石與火山巖的體積比為1.5-2 :1。一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行方法，包括
(1)夏季運(yùn)行上層人工濕地，冬季運(yùn)行下層人工濕地；
(2)人工濕地啟動(dòng)
a.向人工濕地填料層灌入生活污水，注滿后關(guān)閉該濕地的進(jìn)水管和出水收集管的閥門(mén)，當(dāng)啟動(dòng)下層濕地系統(tǒng)時(shí)，向人工濕地填料層灌滿生活污水時(shí)，在污水中投加高效低溫生物菌劑。b.利用出水集節(jié)池內(nèi)的內(nèi)循環(huán)泵使污水在人工濕地填料層內(nèi)循環(huán)流動(dòng)； c.每天更換濕地系統(tǒng)1/3的水量，如此循環(huán)7天后，開(kāi)始連續(xù)進(jìn)出水；
(3)系統(tǒng)運(yùn)行操作a.經(jīng)過(guò)預(yù)曝氣的生活污水通過(guò)調(diào)節(jié)池后經(jīng)由布水管進(jìn)入潛流式人工濕地，進(jìn)水流量為 14-20m3/h ；
b.污水在人工濕地內(nèi)的水力停留時(shí)間在24-36小時(shí)；
c.處理的污水由集節(jié)池收集后，供后續(xù)處理回用或直接排放。本實(shí)施方式中所用的污水水質(zhì)如表I
表I入水水質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，包括池體一側(cè)的配水調(diào)節(jié)池、池體另一側(cè)的出水集節(jié)池、池體內(nèi)部的上層濕地和下層濕地、為上/下層濕地供水的布水管和處理后的出水收集管，其特征在于上層濕地和下層濕地均為潛流式人工濕地，上層濕地和下層濕地間由不透水的隔層分開(kāi)；所述的布水管分別置于上層濕地和下層濕地前端的頂部連通配水調(diào)節(jié)池，所述的出水收集管分別置于上層濕地和下層濕地末端的底部連通出水集節(jié)池，上層濕地的布水管和出水收集管、下層濕地的布水管和出水收集管為二套獨(dú)立的運(yùn)行裝置；所述上層濕地下部填充陶粒與煤渣的復(fù)合填料，上部填充陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料，陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料表面種植水生植物；所述下層濕地填滿礫石與火山巖的復(fù)合填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于上層濕地下部的復(fù)合填料，陶粒和煤渣的體積比為I :1. 5-2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于上層濕地上部的復(fù)合填料，陶粒、煤渣、土壤的體積比為I :1. 5-2 :1. 5-2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于下層濕地的復(fù)合填料， 石樂(lè)石與火山巖的體積比為I. 5-2 :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于配水調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有預(yù)曝氣系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于出水收集管由帶孔的出水收集支管、出水總管組成，出水總管底部設(shè)有放空閥門(mén)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，其特征在于出水集節(jié)池內(nèi)置有內(nèi)循環(huán)泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于包括(1)夏季運(yùn)行上層人工濕地，冬季運(yùn)行下層人工濕地；(2)人工濕地啟動(dòng)a.向人工濕地填料層灌入生活污水，注滿后關(guān)閉該濕地的進(jìn)水管和出水收集管的閥門(mén)；b.利用出水集節(jié)池內(nèi)的內(nèi)循環(huán)泵使污水在人工濕地填料層內(nèi)循環(huán)流動(dòng)；c.每天更換濕地系統(tǒng)1/3的水量，如此循環(huán)7天后，開(kāi)始連續(xù)進(jìn)出水；(3)系統(tǒng)運(yùn)行操作a.經(jīng)過(guò)預(yù)曝氣的生活污水通過(guò)調(diào)節(jié)池后經(jīng)由布水管進(jìn)入潛流式人工濕地，進(jìn)水流量為 14-20m3/h ；b.污水在人工濕地內(nèi)的水力停留時(shí)間在24-36小時(shí)；c.處理的污水由集節(jié)池收集后，供后續(xù)處理回用或直接排放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)行方法，其特征在于啟動(dòng)下層濕地系統(tǒng)時(shí)，向人工濕地填料層灌滿生活污水時(shí)，在污水中投加高效低溫生物菌劑。
全文摘要
一種用于寒冷地區(qū)中小城鎮(zhèn)污水處理的雙層潛流人工濕地系統(tǒng)，屬于污水處理工程領(lǐng)域，包括池體一側(cè)的配水調(diào)節(jié)池、池體另一側(cè)的出水集節(jié)池、池體內(nèi)部的上層濕地和下層濕地、為上/下層濕地供水的布水管和處理后的出水收集管，上層濕地和下層濕地均為潛流式人工濕地，上層濕地和下層濕地間由不透水的隔層分開(kāi)，上層濕地下部填充陶粒與煤渣的復(fù)合填料，上部填充陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料，陶粒、煤渣與土壤的復(fù)合填料表面種植水生植物，下層濕地填滿礫石與火山巖的復(fù)合填料，通過(guò)夏季運(yùn)行上層人工濕地，冬季運(yùn)行下層人工濕地，確保在東北高寒地區(qū)冰封期全年穩(wěn)定運(yùn)行，投資運(yùn)行成本低，整個(gè)系統(tǒng)出水能夠使出水滿足GB18918-2002的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，特別適合寒冷地區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的小城鎮(zhèn)分散型污水處理項(xiàng)目。
文檔編號(hào)C02F3/34GK102603074SQ201210081878
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者龐長(zhǎng)瀧, 徐善文, 邱姍, 馬放 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)宜興環(huán)保研究院, 江蘇哈宜環(huán)保研究院有限公司