專利名稱：一種序批式運行的人工濕地中水處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理和環(huán)境保護技術領域，具體涉及一種人工濕地中水處理系統(tǒng)。
背景技術：
人工濕地處理系統(tǒng)是通過微生物、植物和土壤的共同作用，使污水得到凈化的污水處理系統(tǒng)。人工濕地具有投資運行費用低、運行管理方便的特點，同時還具有生態(tài)環(huán)境效益，廣泛用于污水分散式處理。在綠色建筑小區(qū)中推行人工濕地技術，一方面起到美化環(huán)境的作用，另一方面提高再生水回用率，減輕污水處理的壓力。大力發(fā)展低能耗分散式有效污水處理的人工濕地處理系統(tǒng)，可以避免大管網(wǎng)高耗能的城市污水治理模式。然而，有研究表明分散式自然處理過程可能產(chǎn)生大量的甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)排放，濕地系統(tǒng)是CH4的主要排放源，排放量占全球排放總量的20-25%;反硝化過程被認定為N2O的主要來源。在溶解氧小于lmg/L時，將導致亞硝酸鹽的積累，從而釋放大量隊0。若土壤長期保持淹水狀態(tài)，基質內(nèi)形成極度還原環(huán)境，有機物和CO2成為最終電子受體，導致CH4產(chǎn)生。因此，對人工濕地進行科學改進、合理利用，以減少溫室氣體的排放具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種序批式運行的人工濕地中水處理系統(tǒng)，它能減少甲烷和氧化亞氮等溫室氣體排放，且出水水質滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920— 2002)標準，同時減少人工濕地的占地面積。本發(fā)明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，它包括有進水管、調節(jié)池和階梯式人工濕地，人工濕地級數(shù)至少為七級，進水管安裝在調節(jié)池上端，調節(jié)池位于第一級人工濕地的外圍，調節(jié)池通過進水閘門與第一人工濕地的頂口連通，每一級人工濕地底部均設置有集水管，第二至第最后一級人工濕地的頂部都安裝有穿孔管，穿孔管與上一級人工濕地的集水管平齊且通過電磁閥連通，最后一級人工濕地的集水管經(jīng)電磁閥與出水管連通。上述人工濕地由下至上設置有礫石層、填料層、覆土層和水生植物。由于本發(fā)明采用了調節(jié)池和階梯式人工濕地，能實現(xiàn)各級人工濕地序批式運行。本發(fā)明的工作機理是:(1)人工濕地序批式運行，每一級人工濕地排水完成后基質與大氣完全接觸，為后續(xù)反應過程提供充足的溶氧量，一方面抑制反硝化細菌和產(chǎn)甲烷菌的活性，降低CH4和N2O的產(chǎn)量，另一方面提高了有機物的去除效能；(2)每級人工濕地水力停留時間短，在溶解氧降低到0.5mg/L形成缺氧環(huán)境前開始排水，污水進入下一級人工濕地；(3)采用穿孔管進水，增大污水與空氣的接觸面積；穿孔管與土壤有一定距離，起到水力曝氣的作用，在進水過程污水攜帶 溶解氧進入人工濕地；(4)系統(tǒng)出水用于綠色建筑小區(qū)中水回用，回用水質對氨氮有限制而對總氮無要求，只進行好氧硝化反應，使氨氮轉化為硝態(tài)氮，能夠減少溫室氣體排放量。由于本發(fā)明各級人工濕地采用序批式運行，大幅度提高好氧層的深度，能夠減少人工濕地的占地面積。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:減少了甲烷和氧化亞氮等溫室氣體排放，出水水質滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920— 2002)標準，減少了人工濕地的占地面積。


本發(fā)明的

如下:
圖1為本發(fā)明一個實施例的立面示意 圖2為本發(fā)明一個實施例的平面布置圖。圖中:1.進水管；2.調節(jié)池；3.進水閘門；4.水生植物；5.覆土層；6.填料層；
7.礫石層；8.集水管；9.電磁閥；10.穿孔管；11.出水管。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
以十二級人工濕地為例，如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括有進水管1、調節(jié)池2和階梯式人工濕地，階梯式人工濕地有十二級，進水管I安裝在調節(jié)池2上端，調節(jié)池2位于第一級人工濕地的外圍，調節(jié)池I 通過進水閘門3與第一人工濕地的頂口連通，每一級人工濕地底部均設置有集水管8，第二至第十二級人工濕地的頂部都安裝有穿孔管10，穿孔管10與上一級人工濕地的集水管8平齊且通過電磁閥9連通，第十二級人工濕地的集水管8經(jīng)電磁閥9與出水管11連通。上述人工濕地由下至上設置有礫石層7、填料層6、覆土層5和水生植物4。如圖1所示，調節(jié)池2池底面向第一級人工濕地中心傾斜，傾角為10°。各級人工濕地的覆土層5厚0.1m ;填料區(qū)6高度0.5m,填充粒徑為20_40mm的卵石；底部礫石層7高度0.3m，填充粒徑40-60mm的礫石。人工濕地覆土層5上種植有根系發(fā)達、輸氧能力強的水生植物4，種植密度15株/m2。污水經(jīng)進水管I進入調節(jié)池2，當調節(jié)池2的進水閘門3開啟時，污水進入第一級人工濕地。在第一級人工濕地內(nèi)，污水在微生物、植物以及基質的共同作用下，得到初步凈化。集水管8安裝在距離人工濕地底面高0.1m處。污水由穿孔管10進入第二級人工濕地。污水透過0.1m的覆土層5，依次進入填料層6和礫石層7。第二級人工濕地距離底面高0.1m處設置集水管8，污水經(jīng)收集后流入下一級人工濕地。所謂序批式運行，就是指調節(jié)池2連續(xù)進水、各級人工濕地間歇性進出水，具體運行過程如下:
進水:調節(jié)池2的進水閘門3開啟，污水進入第一級人工濕地，第二至第十二級人工濕地依靠土壤上方的穿孔管10進水。反應:污水由穿孔管10進入下一級人工濕地的過程中攜帶大量氧氣，污水在微生物的反應、填料和植物的吸附作用下，得到凈化。排水:電磁閥M12首先打開，完成第十二級人工濕地排水后M12閉合；接著Mll開啟，第i^一級人工濕地排水，第十二級人工濕地進水，該過程完成后Mll閉合；然后MlO開啟，第十級人工濕地排水，第十一級人工濕地進水；閥門依次啟閉，直至M2閉合，Ml開啟，進行第一級人工濕地排水，第二級人工濕地進水。排水過程迅速且短暫，在人工濕地基質內(nèi)形成負壓，進一步吸入空氣中的氧氣。各級人工濕地采用序批式運行，在排水過程中自然復氧；第二至第十二級人工濕地采用穿孔管10進水，實現(xiàn)水力增氧，能夠有效抑制反硝化菌和產(chǎn)甲烷菌的活性，減少溫室氣體排放。人工濕地級數(shù)由進水水質和單級水力停留時間來確定，確定人工濕地級數(shù)的實例如下:
實施例1
本實施例的工作參數(shù)如下:
每級人工濕地水力停留時間為1.2h ;
每級人工濕地排水時間為5min，即下一級人工濕地進水時間為5min ；
人工濕地表面有機負荷為0.2 kg BOD5/(m2 d)。以進水五日生化需氧量(BOD5)為CQ=200mg/L，出水BOD5為C1=IOmg/!,設計表面有機負荷Is=0.2 kg BOD5/(m2 d)，設計流量Q(m3/d)，人工濕地水流徑道的孔隙率￠=0.75為例，給出人工濕地級數(shù)確定方法:
人工濕地占地面積
權利要求
1.一種序批式運行的人工濕地中水處理系統(tǒng)，其特征是:包括有進水管(I)、調節(jié)池 (2)和階梯式人工濕地，人工濕地級數(shù)至少有七級，進水管(I)安裝在調節(jié)池(2)上端，調節(jié)池(2)位于第一級人工濕地的外圍，調節(jié)池(I)通過進水閘門(3)與第一人工濕地的頂口連通，每一級人工濕地底部均設置有集水管(8)，第二至最后一級人工濕地的頂部都安裝有穿孔管(10)，穿孔管(10)與上一級人工濕地的集水管(8)平齊且通過電磁閥(9)連通，最后一級人工濕地的集水管(8 )經(jīng)電磁閥(9 )與出水管(11)連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的序批式運行的人工濕地中水處理系統(tǒng)，其特征是:上述人工濕地由下至上設置有礫石層(7)、填料層(6)、覆土層(5)和水生植物(4)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的序批式運行的人工濕地中水處理系統(tǒng)，其特征是:集水管(8)安裝在距離人工濕地底面高0.1m處。
4.根據(jù)權利要求1所述的序批式運行的人工濕地中水處理系統(tǒng)，其特征是:調節(jié)池(2)池底面向第一級人工濕地中心傾斜，傾角為10°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種序批式運行的人工濕地中水處理系統(tǒng)。包括有進水管(1)、調節(jié)池(2)和階梯式人工濕地，人工濕地級數(shù)至少為七級，進水管(1)安裝在調節(jié)池(2)上端，調節(jié)池(2)位于第一級人工濕地的外圍，調節(jié)池(1)通過進水閘門(3)與第一人工濕地的頂口連通，每一級人工濕地底部均設置有集水管(8)，第二至最后一級人工濕地的頂部都安裝有穿孔管(10)，穿孔管(10)與上一級人工濕地的集水管(8)平齊且通過電磁閥(9)連通，最后一級人工濕地的集水管(8)經(jīng)電磁閥(9)與出水管(11)連通。本發(fā)明的優(yōu)點是減少了甲烷和氧化亞氮等溫室氣體排放，出水水質滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920—2002)標準，減少了人工濕地的占地面積。
文檔編號C02F3/32GK103214100SQ201310189368
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月21日 優(yōu)先權日2013年5月21日
發(fā)明者柴宏祥, 陳煒, 何強, 胡學斌, 鄒博宇 申請人:重慶大學