一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),所述的凈水系統(tǒng)包括上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工濕地;所述的上行流高效藻類塘、沉水植物塘及水平潛流人工濕地為相互嵌套的圓形構(gòu)筑物,從里到外依次是上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工濕地;所述上行流高效藻類塘底部鋪設(shè)有用于注入污水的多孔布水管;沉水植物塘底部填有薄層基質(zhì),并種植有沉水植物;所述的水平潛流人工濕地中種植有挺水植物。本發(fā)明充分利用圓形構(gòu)筑物占地面積小的特點(diǎn),構(gòu)建塘床聯(lián)用的復(fù)合凈水系統(tǒng),能有效地去除多種污染物,提高污水凈化效率,形成一種高效、穩(wěn)定、節(jié)能的新型污水處理系統(tǒng)。
【專利說明】一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合凈水系統(tǒng)領(lǐng)域,特別涉及一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前我國面臨的水環(huán)境污染形勢中,往往是多種污染物并存。其中,比較突出的水污染物是氮、磷、易降解有機(jī)物、重金屬、懸浮物等。隨著生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn),在水環(huán)境領(lǐng)域迫切需要能同時(shí)有效地去除多種污染物的水環(huán)境修復(fù)技術(shù)。人工濕地(CWs)作為一種低成本、生態(tài)化的污水處理和水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù),在全球范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于處理多種廢水和水環(huán)境生態(tài)修復(fù)。污染物在CWs中的去除和轉(zhuǎn)化綜合了物理、化學(xué)和生物學(xué)過程,包括過濾、吸附、沉淀、揮發(fā)、微生物參與的生化降解、植物同化吸收等,CWs對多種污染物的同時(shí)去除能力源于其中的協(xié)同機(jī)制。
[0003]高效藻類塘是近年來發(fā)展起來的一種傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的改進(jìn)形式,其顯著的理化特征是塘內(nèi)PH值和DO的晝夜變化,通過明顯強(qiáng)化的藻菌共生系統(tǒng),增強(qiáng)污染物被藻類和細(xì)菌的協(xié)同降解吸收過程,對有機(jī)物、氮、磷及重金屬均有較好的去除效果。與傳統(tǒng)的二級生物處理技術(shù)相比,高效藻類塘具有投資低、運(yùn)行費(fèi)用省的特點(diǎn)。但是高效藻類塘出水中含有一定數(shù)量的藻類,如果不去除而直接排入受納水體,會使受納水體中藻類濃度較高,污染水體。因此必須對高效藻類塘出水中的藻類進(jìn)行分離。其中利用水生植物化感效應(yīng)對水環(huán)境中藻類進(jìn)行去除和抑制已經(jīng)有相關(guān)的應(yīng)用研究,一些沉水植物不但具有克藻效應(yīng),而且具有光合復(fù)氧效果和全部植物體的吸收污染物效果(不同于挺水植物僅根系吸收),同時(shí)藻類死亡有機(jī)體在一定程度上又可補(bǔ)充水體有機(jī)碳源,所以利用沉水植物塘處理高效藻類塘出水并作為CWs進(jìn)水有望實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 生態(tài)調(diào)節(jié)。
[0004]對于中小規(guī)模的污水處理設(shè)施,普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜,管理不方便,處理效率低,運(yùn)營成本高等問題,而人工濕地工藝又存在占地面積大的局限性。因此,復(fù)合凈水系統(tǒng)領(lǐng)域需要一種占地面積小,結(jié)構(gòu)簡單,處理效率高的凈水系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),該系統(tǒng)充分利用圓形構(gòu)筑物占地面積小的特點(diǎn),通過藻類-細(xì)菌-沉水植物的代謝共生體系和水平潛流人工濕地的協(xié)同凈化過程同時(shí)有效地去除多種污染物,提高污水凈化效率,形成一種高效、穩(wěn)定、節(jié)能的新型污水處理系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),所述的凈水系統(tǒng)包括上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工濕地;所述的上行流高效藻類塘、沉水植物塘及水平潛流人工濕地為相互嵌套的圓形構(gòu)筑物,從里到外依次是上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工濕地;所述上行流高效藻類塘底部鋪設(shè)有用于注入污水的多孔布水管;沉水植物塘底部填有薄層基質(zhì),并種植有沉水植物;所述的水平潛流人工濕地中種植有挺水植物。
[0007]所述上行流高效藻類塘內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入沉水植物塘;所述沉水植物塘內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入水平潛流人工濕地,并通過進(jìn)一步的協(xié)同凈化后出水。
[0008]所述上行流高效藻類塘的底部鋪設(shè)有四根多孔布水管,布水管之間呈90度夾角。
[0009]所述上行流高效藻類塘中的藻類均可自然生長,無需定期接種和專業(yè)人員進(jìn)行培養(yǎng),為銅綠微囊藻、多變魚腥藻、顫藻、水花微囊藻、斜生柵藻、水綿、絲藻中的一種或幾種。將藻類對污水中氮磷營養(yǎng)物和有機(jī)物的攝取去除功效,與細(xì)菌強(qiáng)大的污染物降解能力有效地結(jié)合起來,形成藻類和細(xì)菌復(fù)雜的代謝共生系統(tǒng),可促進(jìn)污水的凈化。
[0010]所述基質(zhì)為沸石、頁巖、礫石、陶瓷濾料中的一種或幾種,其填充厚度為10~20cm?;|(zhì)可供植物生長、微生物附著,且具有過濾、沉淀、吸附和絮凝等作用,能將水體中的懸浮物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)有效去除。
[0011]所述沉水植物為金魚藻、狐尾藻、苦草、輪葉黑藻中的一種或幾種。沉水植物一方面能夠釋放氧氣進(jìn)入水體,另一方面其莖葉能夠作為細(xì)菌的附著載體,為細(xì)菌的生化作用提供富氧場所,而且沉水植物整體能夠同化吸收無機(jī)營養(yǎng)鹽并通過化感作用對上行流高效藻類塘出水進(jìn)行除藻。
[0012]所述的沉水植物塘中設(shè)有導(dǎo)流隔板,其能抑制污水短流,更好地促進(jìn)水流混合并保證布水均勻。
[0013]所述的水平潛流人工濕地包括床體,床體兩側(cè)為礫石區(qū),分別為集水口礫石區(qū)和出水口礫石區(qū),中間為填料區(qū),礫石區(qū)與填料區(qū)之間設(shè)有穿孔導(dǎo)水板,礫石區(qū)填充60~80cm厚度的碌石,碌石粒徑為2~4cm,填料區(qū)填充60~80cm厚度的沸石,沸石粒徑為10 ~20mm。
[0014]所述的挺水植物為蘆葦、水生美人蕉、菖蒲、水蔥中的一種或幾種。
[0015]本發(fā)明的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),所述復(fù)合凈水系統(tǒng)由上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工濕地組成。上行流高效藻類塘底部鋪設(shè)有多孔布水管,通過進(jìn)水泵將污水由上行流高效藻類塘底部注。上行流高效藻類塘內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入沉水植物塘;沉水植物塘底部填有薄層基質(zhì),并種植有沉水植物,通過沉水植物的化感作用進(jìn)行除藻并對水體作進(jìn)一步凈化;沉水植物塘內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入水平潛流人工濕地,并通過進(jìn)一步的協(xié)同凈化后出水。
[0016]本發(fā)明的凈水系統(tǒng)利用藻類-細(xì)菌-沉水植物的代謝共生體系和水平潛流人工濕地的協(xié)同凈化過程同時(shí)有效地去除多種污染物,增強(qiáng)了水體凈化效果。通過進(jìn)水泵將污水由上行流高效藻類塘底部注入,塘中藻類光合作用可提高PH和D0,并通過塘中藻菌共生作用增強(qiáng)對有機(jī)污染物、氮、磷的生化降解和同化吸收以及對重金屬的吸附和沉淀。
[0017]有益效果:
[0018](I)本發(fā)明構(gòu)建了一種占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行成本低且操作簡便的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),形成藻類-細(xì)菌-沉水植物的代謝共生體系和水平潛流人工濕地的協(xié)同凈化過程;
[0019](2)本發(fā)明利用藻菌共生代謝的原理不僅能同時(shí)有效地去除常規(guī)污染物質(zhì)(SS、BOD、COD、TN、TP等),也可實(shí)現(xiàn)對重金屬類污染物的去除,因此可用于對污染水體的生態(tài)修復(fù)、面源污染控制、景觀水處理方面,形成一種高效、穩(wěn)定、節(jié)能的新型污水處理系統(tǒng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021]圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;[0022]圖中,進(jìn)水口 1,進(jìn)水泵2,上行流高效藻類塘3,多孔布水管4,沉水植物塘5,導(dǎo)流隔板6,沉水植物7,基質(zhì)8,水平潛流人工濕地9,挺水植物10,集水口礫石區(qū)11,出水口礫石區(qū)12,填料區(qū)13,出水口 14。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解,這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解,在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改,這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025]通過進(jìn)水泵2將污水由進(jìn)水口 I導(dǎo)入上行流高效藻類塘3,并通過上行流高效藻類塘3底部的多孔布水管4 (直徑Φ=60πιπι)注入,污水由下至上經(jīng)噴淋混合可以提高塘中DO和PH值,增強(qiáng)對有機(jī)污染物、氮、磷的生化降解和同化吸收以及對重金屬的吸附和沉淀;上行流高效藻類塘3內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入沉水植物塘5 ;沉水植物塘5底部填有厚度為20cm的基質(zhì)8,并種植有沉水植物7,通過沉水植物7的化感作用進(jìn)行除藻并對水體作進(jìn)一步凈化;沉水植物塘5內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入水平潛流人工濕地9,水平潛流人工濕9地包括床體,床體兩側(cè)為礫石區(qū),分別為集水口礫石區(qū)11和出水口礫石區(qū)12,中間為填料區(qū)13,礫石區(qū)與填料區(qū)13之間設(shè)有穿孔導(dǎo)水板,礫石區(qū)填充80cm厚度的礫石,礫石粒徑為2~4cm。填料區(qū)填充80cm厚度的沸石,沸石粒徑為10~20mm,填料區(qū)上部種植有挺水植物,通過水平潛流人工濕地9的協(xié)同凈化過程進(jìn)一步凈化水體。
[0026]尺寸為:(1)上行流高效藻類塘3:半徑0 =lm,高度h=2.5m,有效容積7.5m3 ; (2)沉水植物塘5:半徑0 =1.5m,高度h=2.1m,有效容積7.6m3 ;沉水植物塘中礫石(Φ I~2cm)的填充厚度為20cm,種植金魚藻、狐尾藻及苦草等沉水植物。(3)水平潛流人工濕地9:半徑0 =2.5m,高度h=l.2m,有效容積7.7m3 ;水平潛流人工濕地兩側(cè)礫石區(qū)中礫石(Φ2~4cm)的填充厚度為80cm,填料區(qū)中沸石(Φ 10~20mm)的填充厚度為80cm,種植蘆葦、美人蕉等挺水植物。
[0027]在進(jìn)水COD濃度為120~200mg/L,NH4+_N濃度為10~25mg/L,PO廣-P濃度為
1.5 ~3.0mg/L, Cu、Zn、Cr 的濃度分別為 1.43 ~2.45mg/L、4.31 ~5.22mg/L、1.08 ~
2.37mg/L,水溫為25~32°C的條件下,塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng)對COD、NH4+_N、PO廣-P、TP、TN、Cu、Zn 和 Cr 的平均去除率分別為 92.20%,98.85%,74.93%,82.69%,90.27%、97.67%、98.85%和94.14% ;沉水植物塘對上行流高效藻類塘出水Chl_a的去除率為91.63%。
【權(quán)利要求】
1.一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述的凈水系統(tǒng)包括上行流高效藻類塘(3)、沉水植物塘(5)和水平潛流人工濕地(9);所述的上行流高效藻類塘(3)、沉水植物塘(5)及水平潛流人工濕地(9)為相互嵌套的圓形構(gòu)筑物,從里到外依次是上行流高效藻類塘(3)、沉水植物塘(5)和水平潛流人工濕地(9);所述上行流高效藻類塘(3)底部鋪設(shè)有用于注入污水的多孔布水管(4);沉水植物塘(5)底部填有薄層基質(zhì)(8),并種植有沉水植物(7);所述的水平潛流人工濕地(9)中種植有挺水植物(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述上行流高效藻類塘(3)內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入沉水植物塘(5);所述沉水植物塘(5)內(nèi)停留一定時(shí)間的污水,通過溢流進(jìn)入水平潛流人工濕地(9),并通過進(jìn)一步的協(xié)同凈化后出水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述的上行流高效藻類塘(3)底部鋪設(shè)有四根多孔布水管(4),布水管之間呈90度夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述的上行流高效藻類塘(3)中的藻類為銅綠微囊藻、多變魚腥藻、顫藻、水花微囊藻、斜生柵藻、水綿、絲藻中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述的基質(zhì)(8)為沸石、頁巖、礫石、陶瓷濾料中的一種或幾種,其填充厚度為10~20cmo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述沉水植物(7)為金魚藻、狐尾藻、苦草、輪葉黑藻中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述的沉水植物塘(5)中設(shè)有導(dǎo)流隔板(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述的水平潛流人工濕地(9)包括床體,床體兩側(cè)為礫石區(qū),分別為集水口礫石區(qū)(11)和出水口礫石區(qū)(12);床體中間為填料區(qū)(13),礫石區(qū)與填料區(qū)(13)之間設(shè)有穿孔導(dǎo)水板;碌石區(qū)填充60~80cm厚度的碌石,碌石粒徑為2~4cm,填料區(qū)(13)填充60~80cm厚度的沸石,沸石粒徑為10~20mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占地面積小的塘床耦聯(lián)復(fù)合型人工濕地凈水系統(tǒng),其特征在于:所述的挺水植物(10)為蘆葦、水生美人蕉、菖蒲、水蔥中的一種或幾種。
【文檔編號】C02F9/14GK103508639SQ201310482785
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】丁怡, 宋新山, 王瑋, 王宇暉 申請人:東華大學(xué)