CN101792234A - 人工湿地污水处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人工湿地污水处理系统，依照处理顺序包括预处理系统、生化处理系统、污泥贮池，其特征在于，还包括布置于生化处理系统后的尾水深度处理系统；所述预处理系统包括自动格栅井，生化处理系统包括厌养池、好氧池及二沉池；尾水深度处理系统包括人工湿地；人工湿地包括四面防水墙体、填料床体以及填料床体上方的水生植物层。利用上述人工湿地污水处理系统的污水处理方法，包括如下主要步骤：自动格栅将污水中的杂物分离；厌氧水酸化降解有机物；污水沉淀分离后，上清液外排，二沉池活性污泥回流至厌氧池和好氧池；二沉池出水进入人工湿地，床体表面的植物用以净化污水；剩余污泥进入污泥贮池，由环卫部门抽运处置。

Description

人工湿地污水处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理系统，尤其是一种人工湿地污水处理系统及其处理方法。

背景技术

住宅的、商业的、农业的以及工业的用水产生了大量未经处理的废水，这些废水会导致健康危害以及环境问题。因此，大部分城市在其污水收集系统的下游使用废水处理设备，将未净化的废水处理成比较无害的形式。

进入处理设备(流入)的废水大概是99％的水以及1％的大型物体、固体、溶解固体、油类、蜡状物以及有机物的混合物。通过使用一系列的处理步骤，可以将后者与前者分离，这些处理步骤通常称为预处理、初级处理、二级处理以及高级处理。预处理和初级处理清除固体。二级处理使用微生物清除溶解的有机物。高级(三级)处理清除营养物如氮和磷。其他的处理包括消毒、过滤和反渗透。

常规废水处理系统的最终产物是经处理后的废水和淤泥。处理后的废水通常排放到废水处理厂附近的水体(如溪流、河流或海洋)中。淤泥通常倾倒到厂区外的特定区域，有时候经处理后作为肥料使用。

近年来，各种水处理技术在实际应用中取得了不断的发展，特别是活性污泥法以其工艺相对成熟、运行稳定、处理效果好而成为城市污水处理的主流工艺。但单纯依靠传统的人工处理方法在我国当前的情况下尚难以从根本上解决水污染问题，只能延缓其发展趋势。70年代以来，人工湿地处理技术的提出和发展，为综合解决上述问题提供了一种新的选择。人工湿地是一个复杂的生态系统，其对污染物的去除是人工湿地各组成部分共同作用的结果，应充分考虑到各种因素的影响，因此应对人工湿地污染物去除的机理及其影响因素应做深入全面的研究。

人工湿地是一种人工建造和监督的与沼泽类似的地面，是一种废水处理新技术，可对二级污水处理厂处理后的污水进行深度处理。其设计和建造是充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系及自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行的，一般利用这三者的协同作用来处理污水。

目前我国开展湿地生物处理工程正在起步阶段，关于有机物湿地生物降解规律性研究，尤其是定量研究还很欠缺，对废水污染物的去除率很不稳定。

人工湿地处理污水的机理非常复杂，设计的范围也很广，目前，虽然有些机理研究已经得到初步的认可，但仍然存在很多问题需要进一步研究，如污水中的有机污染物、无机污染物、金属污染物的去除过程与机理；根际微生态系统的综合作用；有机物、无机化合物和金属离子在湿地系统内的相互作用及其对植物、微生物和土壤的影响等。

人工湿地系统是一个完整的生态系统，它形成了内部良好的循环，不仅对污水有较好的净化效果，而且具有较好的生态效益和经济效益。发达国家已被用来处理各种类型的废水，发展中国家发展人工湿地技术的潜力更是巨大的，在我国该项技术将会得到越来越广的应用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供如下一种人工湿地污水处理系统，依照处理顺序包括预处理系统、生化处理系统、污泥贮池，其特征在于，还包括布置于生化处理系统后的尾水深度处理系统；所述预处理系统包括自动格栅井，生化处理系统包括厌养池、好氧池及二沉池；尾水深度处理系统包括人工湿地；

人工湿地包括四面防水墙体、填料床体以及填料床体上方的水生植物层；

作为一种改进，所述植物层为按照植物高度从低到高种植的净化污水的植物，形成梯度结构。

作为进一步改进，所述净化污水的植物为水葱、芦苇、宽叶香蒲、紫叶美人蕉、小香蒲中的一种或几种。

作为进一步改进，所述填料床体为土壤、细砂、粗砂、砾石、灰渣及石灰石、沸石、煤渣-草炭中一种或几种组成的填料床体。

作为进一步改进，所述厌氧池和好氧池内悬挂有毛竹球填料。

本发明还提供了利用上述人工湿地污水处理系统的污水处理方法，包括如下步骤：

一、生活污水经过管网集中收集后自流进入自动格栅井，通过自动格栅将污水中的杂物及大颗粒的固形物分离出来；

二、经自动格栅井处理的污水进入厌养池，通过厌氧水酸化降解有机物，同时反硝化脱氮；

三、从厌氧池流出的污水进入好氧池，利用好氧微生物降解有机物，并将氨氮氧化为硝态氮，好氧池内设置潜水曝气器供氧；

四、好氧池出水自流入二沉池，污水沉淀分离后，上清液外排，二沉池活性污泥回流至厌氧池和好氧池，保证生化微生物的浓度。

五、二沉池出水自流进入人工湿地，水流在填料床体的缝隙中流动，或在填料床体的表面流动，床体表面的植物用以净化污水。

六、污泥处理：二沉池活性污泥回流至厌氧池处理后进入好氧池，剩余污泥进入污泥贮池，通过厌氧消化自然消解，由环卫部门每年一次抽运处置。

不同的基质对人工湿地的处理效果影响较大。人工湿地的基质又称填料，一般由土壤、细砂、粗砂、砾石、灰渣及石灰石、沸石等组成，不同的基质对人工湿地的处理效果影响较大，并且某些基质的组合要优于单一基质的处理能力。因此，根据污水中的污染物种类、特征可以选取不同的基质或采用几种基质的组合。一般来说，含有机质丰富的基质有助于吸附各种污染物；土壤基质的去污能力不如砾石基质；含CaCO3较多的石灰石基质可以有效地去除磷，沸石-石灰石组合的基质可以有效地去除TN、TP；煤渣-草炭基质对磷具有较强的吸附能力，在不种植湿地植物的情况下对TP的去除率可达到77.6％～85.0％，可以作为垂直流人工湿地系统的特殊基质；花岗岩-粘性土壤基质能高效地去除污水中的磷，对TP的去除能力可达90％。

人工湿地的水流类型不同，其对不同污染物的去除效率也有差异。水平潜流湿地对BOD、COD等有机物和重金属的去除效果较好，垂直流湿地对氮、磷的去除效果较好，表面流型湿地的处理效果一般。但如果将表面流型与潜流型、表面流型与垂直流型结合起来，去污效率会进一步提高。

有益效果

1、基建和运行费用便宜，低于传统的处理工艺。

2、维护和管理技术要求低。

3、对于水力负荷和污染负荷的冲击，具有较强的抵抗能力。

4、可提供或间接提供经济效益，如水产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息地等。

5、作为一种废水处理新技术，可对二级污水处理厂处理后的污水进行深度处理。

采用传统活性污泥法和人工湿地相结合的新工艺类，在进水浓度较低的情况下，对BOD5的去除率可达85％～95％，对COD的去除率可达80％，处理出水BOD5的浓度在10mg/L左右，SS小于20mg/L，大大提高了污水处理率。

附图说明

图1是本发明实施例的污水处理流程图；

具体实施方式

结合附图，下面对本发明作进一步具体说明。

具体实施例：

一、设计原则：以污水处理量为1000m3/d为例，设计生活污水水质：pH＝6-9；CODcr≤300mg/L；BOD5≤150mg/L；SS≤200mg/L；NH3-N≤20mg/L。

处理要求：污水经治理设施处理后，其排放的污水达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一级标准，其控制指标为：pH＝6-9；CODcr≤100mg/L；BOD5≤20mg/L；SS≤70mg/L；NH3-N≤15mg/L。

污水处理工艺流程：根据生活污水的特点，结合以往处理生活污水的工程经验并保证污水处理效果，采用“厌氧—好氧—梯型湿地”工艺进行处理。“厌氧—好氧—梯型湿地”工艺流程如图所示。

二、工艺流程说明：

1.生活污水经过管网集中收集后自流进入自动格栅井，通过自动格栅将污水中的杂物及大颗粒的固形物分离出来，清除稍大的垃圾杂物，防止进入污水处理工艺池，堵塞管路。

2.去除大颗粒的固体杂质后的污水进入厌养池，通过厌氧水解酸化降解有机物，同时部分实现反硝化脱氮；厌氧出水直流进入好氧池，利用好氧微生物降解有机物，并将氨氮氧化为硝态氮。好氧池内设置潜水曝气器供氧。

为了保证工艺稳定运转，在厌氧池和好氧池内悬挂部分毛竹球填料，可以快速吸附活性污泥，挂膜时间快，实测微生物污泥浓度高达5-6g/L。实现悬浮型和附着型微生物混合的生物相，特别耐冲击负荷，处理效果稳定。

3.好氧池出水自流入二沉池，污水沉淀分离后，上清液外排。二沉池活性污泥回流至厌氧池和好氧池，保证生化微生物的浓度。

4.二沉池出水自流进入梯型人工湿地，人工湿地由土壤和砾石等混合结构的填料组成，水流可以在床体的填料缝隙中流动，或在床体的地表流动，床体表面种植植物，形成一个独特的动植物生态环境，用以净化污水。

污泥处理：二沉池活性污泥回流至厌氧池处理后进入好氧池，剩余污泥进入污泥贮池，通过厌氧消化自然消解，由环卫部门每年一次抽运处置。

三、主要设施、设备及工艺要求

1.格栅井

功能说明：分离污水中的垃圾杂物。

设计参数：0.8mL*2.5mW*1.0+1.5mH，1座。

建筑结构：钢砼。型式：半地上式。

设备配置：自动格栅机：GSHZ-500，栅隙5mm，1台，0.55kW，不锈钢。

2.厌氧池

功能说明：厌氧降解有机物，部分反硝化脱氮。格栅井出口位置设置抽泥口。

设计参数：HRT＝14h。有效容积：600m³，16.0mL*15.0mW*2.5+0.5mH，1座。池内悬挂毛竹球填料，层高2m。

建筑结构：钢砼。型式：半地上式。池顶标高+1.00m。

设备配置：毛竹球填料：480m³。

3.好氧池

功能说明：降解废水有机物，硝化氧化氨氮，保证达标排放。

设计参数：HRT＝8h。有效容积：400m³，16.0mL*10.0mW*2.5+0.5mH，1座。池内悬挂毛竹球填料，层高2m。设置潜水曝气机供氧，气水比8∶1。

建筑结构：钢砼。型式：半地上式。池顶标高+1.00m。

设备配置：潜水曝气机：风量85m³/h，5.5KW，4台。毛竹球填料：320m³。

4.二沉池

功能说明：沉淀活性污泥，污泥回流至好氧池和厌氧池。

设计参数：HRT3.4h。表面负荷0.58m³/m²·h，有效容积：144m³，12.0mL*6.0mW*2.0+0.5mH，1座。设60°泥斗2个，泥斗顶标高-1.50m。

建筑结构：钢砼。型式：半地上式。池顶标高+1.00m。

设备配置：污泥回流泵：QW50-20-7，20m³/h，7m，0.75kW，2台。

5.污泥贮池

功能说明：贮存生化剩余污泥，定期清运。

设计参数：有效容积：60m³，6.0mL*4.0mW*2.5+0.5mH，1座。

建筑结构：钢砼。型式：半地上式。池顶标高+1.00m。

6.人工湿地

功能说明：人工形成一个植物生态环境，用以净化污水，实现达标排放。

设计模式为梯型湿地。

设计参数：地下潜流式，梯级布置。表面积：500m²，深1.0-1.2m。

湿地内种植芦苇和香蒲等水生植物。湿地级差0.1m。

建筑结构：床体由土壤和砾石组成，池底采用素砼，池壁采用砖混，要求防渗漏。

四、绿化

为保证人工湿地污水处理系统和周围环境的协调，美化环境，选择抗污染品种水生植物，在人工湿地污水处理系统及其周围采用如下绿化措施：

1.污水处理池顶覆土，种植大花萱草(黄花，花期5-10月份)、红花美女樱(红花，花期4-10月份)、美国薄荷(深红色，花期5-10月份)。

2.人工湿地内种植水葱、宽叶香蒲、紫叶美人蕉、小香蒲。按不同高度形成梯度，配置不同色彩，造成四季翠绿外貌。

3.岸边种植河芒、马蔺(兰紫色，花期5-10月份)、矮蒲苇。

五、处理效果

经处理后的水质达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一级标准，主要技术指标：

(1)水质中的悬浮物(SS)的去除率低于20mg/l。

(2)有机物的去除，人工湿地对BOD5(五日生化需氧量)的去除率高于75％，而城市废水通过多级湿地处理后，COD(化学需氧量)和BOD5去除率可分别达到93.6％和97.8％。

(3)氨氮去除率90％以上，总氮去除率40％以上。

(4)病原微生物的去除，人工湿地对细菌处理的去除率从30％到99％不等。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅仅是本发明的具体实施例子，显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种人工湿地污水处理系统，依照处理顺序包括预处理系统、生化处理系统、污泥贮池，其特征在于，还包括布置于生化处理系统后的尾水深度处理系统；所述预处理系统包括自动格栅井，生化处理系统包括厌养池、好氧池及二沉池；尾水深度处理系统包括人工湿地；

人工湿地包括四面防水墙体、填料床体以及填料床体上方的水生植物层；

2.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述水声植物层为按照植物高度从低到高种植的净化污水的植物，形成梯度结构。

3.根据权利要求2所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述净化污水的植物为水葱、芦苇、宽叶香蒲、紫叶美人蕉、小香蒲中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述填料床体为粘土、细砂、粗砂、砾石、灰渣及石灰石、沸石中一种或几种组成的填料床体。

5.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述厌氧池和好氧池内悬挂有毛竹球填料。

6.一种根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统的污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

一、生活污水经过管网集中收集后自流进入自动格栅井，通过自动格栅将污水中的杂物及大颗粒的固形物分离出来；

二、经自动格栅井处理的污水进入厌养池，通过厌氧水酸化降解有机物，同时反硝化脱氮；

三、从厌氧池流出的污水进入好氧池，利用好氧微生物降解有机物，并将氨氮氧化为硝态氮，好氧池内设置潜水曝气器供氧；

四、好氧池出水自流入二沉池，污水沉淀分离后，上清液外排，二沉池活性污泥回流至厌氧池和好氧池，保证生化微生物的浓度；

五、二沉池出水自流进入人工湿地，水流在填料床体的缝隙中流动，或在填料床体的表面流动，床体表面的植物用以净化污水；

六、污泥处理：二沉池活性污泥回流至厌氧池处理后进入好氧池，剩余污泥进入污泥贮池，通过厌氧消化自然消解，由环卫部门每年一次抽运处置。