CN102001756B

CN102001756B - 一种防止淤堵的稳定表流湿地及污水处理方法

Info

Publication number: CN102001756B
Application number: CN2010105932061A
Authority: CN
Inventors: 王成端
Original assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Current assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: CN102001756A

Abstract

本发明公开了一种防止淤堵的稳定表流湿地及污水处理方法，它包括湿地床体、配水装置、稳定表流池，稳定表流池为土石结构，建造在湿地床体上，一个以上的稳定表流池之间通过水路依次相连；稳定表流池还设置有一挡板，稳定表流池为折流式稳定表流池、跌水式稳定表流池、导流式稳定表流池，折流式稳定表流池内设置有数个折流板A、跌水式稳定表流池内设置有数个折流板B、导流式稳定表流池采用导流墙将导流式稳定表流池分为数个功能区，每个功能区铺设基质、种植植物。预处理后的污水通过配水器进入稳定表流湿地，污水中的一部分悬浮颗粒物发生沉降，一部分悬浮物被基质及植物根系截留，去除污水中的悬浮物和有机物、氮、磷，然后通过出水管流出。

Description

一种防止淤堵的稳定表流湿地及污水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种人工湿地及污水处理方法。

背景技术

随着中国经济的快速发展，生活污水的排放量不断增加，水污染情况也变得越来越严重，未经处理或处理不当的生活污水成为河流湖泊水质恶化的主要原因之一，同时也制约和影响了我国的可持续发展。生活污水来源于城市和农村，目前我国城市的污水处理率已经达到52％，并将于“十一五”期间达到80％。而广大农村地区的生活污水处理几乎还是空白，因此需要考虑农村地区的污水处理。

长期以来，广大的农村由于治理资金短缺以至无力建设污水集中处理设施及排水管网系统，或是由于地理位置特殊以至不便连入集中处理管网，并对农村水环境保护意识的淡薄，生活污水未经处理就直接排放，同时还包括不能纳入城市污水收集系统的居民区、旅游风景点、度假村、疗养院、机场、铁路车站、经济开发小区等分散的人群聚居地排放的生活污水，应进行就地处理达标排放。

稳定塘是一种利用天然净化能力的生物处理构筑物的总称。主要利用菌藻的共同作用处理污水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运行费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。但也存在弊端，主要有：①有机负荷低，占地面积大；②污水净化效果受季节、气温、光照等自然条件的影响；③如果防渗处理不当，则地下水可能遭到污染；④可能散发臭气并易于滋生蚊蝇等；⑤污泥淤积，使有效池容减小；⑥悬浮的藻类使出水化学需氧量COD(Chemical Oxygen Deamand，缩写为COD)较高。

人工湿地是一个综合的生态系统，具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进污水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再次污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。它具有环境效益、经济效益及社会效益，是一种较好的污水处理方式。但人工湿地也存在如下缺点：①占地面积较大，进水负荷较小；②易堵塞，运行周期较短；③达到稳定状态所需时间较长；④处理效果不稳定；同时人工湿地处理效果受温度、气候条件影响较大。

克服稳定塘存在有机负荷低、占地面积大、出水化学需氧量COD和悬浮固体SS(Suspended Solids，缩写为SS)高以及传统潜流湿地易堵塞、运行周期较短导致后续处理工艺效率降低等问题是人们现在需要迫切解决的问题

发明内容

本发明的目的就在于提供一种防止淤堵的稳定表流湿地及污水处理方法，它解决了稳定塘存在的有机负荷低、占地面积大、出水化学需氧量COD和悬浮固体SS高和传统潜流人工湿地易于堵塞、运行周期较短、出水水质不稳定的问题；实现人工湿地系统运行稳定、堵塞小、出水水质好的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种防止淤堵的稳定表流湿地SSFW(Stable Surface Flow Wetland，缩写为SSFW)，包括湿地床体、配水装置、稳定表流池，所述稳定表流池为土石结构，建造在湿地床体上，一个以上的稳定表流池之间通过水路依次相连；所述稳定表流池还设置有一挡板，所述稳定表流池为折流式稳定表流池、跌水式稳定表流池、导流式稳定表流池，其中；

折流式稳定表流池内设置有数个折流板A，折流板A将折流式稳定表流池分成多级折流区，每级折流区构成一个功能区，根据实际处理要求在每个功能区铺设不同的基质、种植不同的植物；所述挡板竖直的安装在折流板A的开口端，挡板对植物起到一定的固定作用；折流式稳定表流湿地池内采用下进水上出水或上进水下出水方式；池内水流方向设计成折流式增加了水流的曲折性，折流板增加了水流的曲折性，延长了水力停留时间，确保水流与基质和植物充分接触，减少了分层现象和死水区的存在，提高了微生物的附着量；稳定表流池内采用下进水上出水或上进水下出水方式，使得水流过折流板底端时，引起的涡流增加了混合作用，减少了分层现象和死水区的存在，提高了微生物的附着量，大幅度减少了蚊虫的滋生量，减少了占地面积，降低了运行成本。

跌水式稳定表流池内设置有数个折流板B，折流板B将折流式稳定表流池分成多个功能区，所述挡板竖直的安装在折流板B的开口端；所述功能区之间形成梯度向下的液面差；每个功能区铺设不同的基质、种植不同的植物；在这种跌水式稳定表流湿地中，折流板B充当着跌水坡的作用，水流经过时，能自然跌水，对污水进行曝气，提高水中溶解氧的浓度，提高对污染物的去除效率。

导流式稳定表流池采用导流墙将导流式稳定表流池分为数个功能区，所述挡板竖直的安装在导流墙上；每个功能区铺设不同的基质、种植不同的植物；这样的导流式稳定表流湿地增加了水流路径，可以对污染物进行更充足的降解。

污水在流到稳定表流池处有一定的压力，通过该压力，污水能流进第一功能区中，而为了提高第一功能区出的水压，使得第一功能区中能顺利进水或是能在更短的时间内进入更多的污水，则在第一个功能区底部设有污泥泵。

作为优选，所述折流板B的竖直边为伸缩式结构，调节折流板B的竖直边高度，使折流板B所充当的跌水坡的高度能更方便的调节；有利于根据污水的实际情况来提高水中溶解氧的浓度，提高对污染物的去除效率。

作为优选，所述配水装置为一进水管和出水管，所述出水管上均匀的分布有数个出水孔；进水管和出水管分别设置在稳定表流池的两侧端。设有出水孔的出水管保证了出水在整个宽度方向上集水的均匀性，能够提供整个湿地的水位控制，减少水流短路现象，以保证湿地内部的水深及水力停留时间。

作为优选，所述稳定表流池的各功能区之间分别设有取水管。所述取水管的作用是对该功能区进行取样分析，研究污水经过各功能区时，各功能区对污水中污染物质的去除效率，便于分析各个功能区的作用和对整个稳定表流湿地的影响。

作为优选，所述稳定表流池的功能区底部设放空管，方便排污清理，

作为优选，所述稳定表流池上还设置有溢流管，溢流管能对湿地的水位起到控制作用。

一种防止淤堵的稳定表流湿地处理污水的方法，是将预处理后的污水通过配水器进入稳定表流湿地后，污水不断的越过导流墙、折流板A、折流板B与挡板进入稳定表流湿地的各个功能区中，污水中的一部分悬浮颗粒物发生沉降，一部分悬浮物被基质及植物根系阻挡截留，基质表面上和植物根系中所附着的大量微生物在稳定表流池内沉降的同时还发生厌氧、兼氧、好氧、植物降解以及植物根系与基质形成的生物膜降解的根系膜生物降解反应，去除悬浮物和污水中有机物与氮、磷，经过处理后的水再通过出水管流出。根系为大量微生物增加了栖息、生活的表面积，微生物大量繁殖细胞体，菌丛表面的多糖类粘质层有很强的吸附能力，从而大大提高了沉降效率，并且微生物的新陈代谢作用使污水中溶解的胶体及沉淀在根系中的有机物均得到降解。基质的去除作用主要依靠基质的物理过滤、吸附，以及磷能与重金属离子螯合产生化学沉淀，重金属离子包括可溶性铁、铝、钙和锰及其氧化物。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明作为一种实用高效的污水处理和再利用技术，有机负荷高，出水SS低，污泥不易淤积，克服了稳定塘和人工湿地处理技术存在的部分问题，延长了人工湿地运行周期，提高了人工湿地处理效率和出水水质。

2、本发明能充分利用地形、结构简单、建设费用低、处理能耗低、运行维护方便、污泥产量少、适应能力、能美化环境等优势，是一种高效低成本处理技术。

附图说明

图1为实施例1中折流式稳定表流湿地的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的侧视图；

图4为本发明中出水管的结构图；

图5为实施例2中导流式稳定表流湿地的结构示意图；

图6为图5的A-A剖面图；

图7为图5的B-B剖面图；

图8为图5的侧视图；

图9为实施例3中跌水式稳定表流湿地的结构示意图；

图10为图9的俯视图；

图11为图9的侧视图。

图12为实施例4的结构示意图。

图中：1第一功能区，2第二功能区，3第三功能区，4折流板A，5挡板，6进水管，7溢流管，8出水管，9基质层，10植物，11取样管，12放空管，折流板B13，导流墙14，出水孔15

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施对本发明作进一步说明；

实施例1：

参见图1至图4，一种防止淤堵的稳定表流湿地SSFW，包括湿地床体、配水装置、稳定表流池，所述稳定表流池为折流式稳定表流池，稳定表流池为土石结构，建造在湿地床体上，所述配水装置为一进水管6和出水管8，所述出水管8上均匀的分布有数个出水孔15；进水管6和出水管8分别设置在稳定表流池的两侧端；并在稳定表流池还设置有一挡板5，折流式稳定表流池内设置有数个折流板A4，折流板A4将折流式稳定表流池分成多级折流区，每级折流区构成一个功能区，根据实际处理要求在每个功能区铺设不同的基质9、种植不同的植物10；所述基质9为碎石、陶粒、粗煤渣，所述植物为香蒲、白菖蒲、香更草、花叶芦竹、水芹、千屈菜、红蓼、美人蕉等。所述挡板5竖直的安装在折流板A4的开口端，同时折流式稳定表流湿地池内采用下进水上出水或上进水下出水方式；所述稳定表流池的各功能区之间分别设取水管11；所述稳定表流池的功能区底部设放空管12，所述稳定表流池上还设置有溢流管7。污水处理过程中，污水从进水管6进入第一功能区1，污水中的一部分悬浮颗粒物在第一个功能区1中发生大量的絮凝、沉降，可以去除80％的总悬浮物，污水再从折流板B4溢流到第二功能区2，经过第二动能区2的作用，污水经过折流板A4进入第三功能区3，一部分悬浮物被基质9及植物根系阻挡截留，基质9表面上和植物根系中所附着的大量微生物在稳定表流池内沉降的同时还发生厌氧、兼氧、好氧、植物降解以及植物根系与基质形成的生物膜降解的根系膜生物降解反应，去除悬浮物和污水中有机物与氮、磷；最后经过基质层9从出水管8流出。池内水流方向设计成折流式增加了水流的曲折性，延长了水力停留时间，确保水流与基质9和植物10充分接触；在水力负荷为0.53m³/(m²·d)时，对比研究了折流式稳定表流湿地与一般的表流湿地处理生活污水中COD、SS、N和P的去除效果以及溶解氧DO(Dissolved Oxygen，缩写为DO)的浓度变化，对比结果如表1和表2：

表1 DO的平均浓度变化

表2 COD、SS、NH₃-N和TP的平均去除率

其中：^a距离进水点的距离(m)。

试验表明折流式稳定表流湿地与一般的表流湿地突出强化了以下几个作用：①池内挡板充当跌水坡的作用，几个功能区依次存在液面差，水流经过时，能自然跌水，对污水进行曝气，提高池内水中溶解氧DO的浓度，结合植物的作用对污染物进行厌氧+好氧降解；②相对于相同面积池型的稳定表流湿地SSFW，折流式稳定表流湿地增加了水流路径，可以对污染物进行更充足的降解；③采用折流板将稳定表流湿地SSFW分为几个功能区，增加水流的曲折性，确保水流与基质和植物充分接触，减少每个功能区分层现象和死水区的存在；④配水区对整个稳定表流湿地系统起到稳定调节作用。

实施例2：

参见图5至图8，一种防止淤堵的稳定表流湿地SSFW，包括湿地床体、配水装置、稳定表流池，所述稳定表流池为跌水式稳定表流池，稳定表流池为土石结构，建造在湿地床体上，所述配水装置为一进水管6和出水管8，所述出水管8上均匀的分布有数个出水孔15；进水管6和出水管8分别设置在稳定表流池的两侧端；并在稳定表流池还设置有一挡板5，跌水式稳定表流池内设置有数个折流板B13，折流板B13将折流式稳定表流池分成多个功能区，所述挡板5竖直的安装在折流板B13的开口端；所述折流板B13的竖直边为伸缩式结构，调节折流板B13的竖直边高度，使功能区之间形成梯度向下的液面差；每个功能区铺设不同的基质9、种植不同的植物10；所述基质9为碎石、陶粒、粗煤渣，所述植物为香蒲、白菖蒲、香更草、花叶芦竹、水芹、千屈菜、红蓼、美人蕉等。当然也可以在第一个功能区1不铺设基质9，底部根据实际运行情况设污泥泵，定时排泥。所述稳定表流池的各功能区之间分别设取水管11，所述稳定表流池的功能区底部设放空管12，所述稳定表流池上还设置有溢流管7。污水处理过程中，污水从进水管6进入第一功能区1，污水中的一部分悬浮颗粒物在第一个功能区1中发生大量的絮凝、沉降，可以去除80％的总悬浮物，污水再从折流板B13溢流到第二功能区2，经过第二功能区2的作用，污水经过折流板B13进入第三功能区3，一部分悬浮物被基质9及植物根系阻挡截留，基质9表面上和植物根系中所附着的大量微生物在稳定表流池内沉降的同时还发生厌氧、兼氧、好氧、植物降解以及植物根系与基质9形成的生物膜降解的根系膜生物降解反应，去除悬浮物和污水中有机物与氮、磷；最后经过基质层9从出水管8流出。

实施例3：

参见图图9至图11，一种防止淤堵的稳定表流湿地SSFW，包括湿地床体、配水装置、稳定表流池，所述稳定表流池为导流式稳定表流池，稳定表流池为土石结构，建造在湿地床体上，所述配水装置为一进水管6和出水管8，所述出水管8上均匀的分布有数个出水孔15；进水管6和出水管8分别设置在稳定表流池的两侧端，并在稳定表流池还设置有一挡板5，导流式稳定表流池采用导流墙14将导流式稳定表流池分为数个功能区，所述挡板5竖直的安装在导流墙14上；每个功能区铺设不同的基质9、种植不同的植物10；所述基质9为碎石、陶粒、粗煤渣，所述植物为香蒲、白菖蒲、香更草、花叶芦竹、水芹、千屈菜、红蓼、美人蕉等。这样的导流式稳定表流湿地增加了水流路径，可以对污染物进行更充足的降解。所述稳定表流池的各功能区之间分别设取水管11，所述稳定表流池的功能区底部设放空管12，所述稳定表流池上还设置有溢流管7。污水处理过程中，污水从进水管6进入第一功能区1，污水中的一部分悬浮颗粒物在第一个功能区1中发生大量的絮凝、沉降，可以去除80％的总悬浮物，污水再从导流墙溢流到第二功能区2，经过第二功能区2的作用，污水经过导流墙14进入第三功能区3，一部分悬浮物被基质9及植物根系阻挡截留，基质9表面上和植物根系中所附着的大量微生物在稳定表流池内沉降的同时还发生厌氧、兼氧、好氧、植物降解以及植物根系与基质9形成的生物膜降解的根系膜生物降解反应，去除悬浮物和污水中有机物与氮、磷；最后经过基质层9从出水管8流出。

实施例4：

参见图12，将实施例1、实施例2、实施例3中的折流式稳定表流池、跌水式稳定表流池、导流式稳定表流池的一个或数个串联，其余部分与实施例1、实施例2、实施例3相同。

本发明能避免湿地堵塞，延长湿地运行周期，提高湿地处理效率和出水水质，可实现污水资源化和污水回收及再用，实现水循环；处理后的污水也可用于农业灌溉或者进行水生植物和水产的养殖，既节省了水资源，又获得了经济效益；适合于处理水量不大，资金有限、技术力量薄弱、管理水平不高的城镇农村污水和比较分散的污水处理，在我国具有极其广阔的应用前景。这对于推动社会主义新农村建设，具有非常重要的现实意义。

当然，本发明可以利用荒废的河道、沼泽地、峡谷、废弃的水库等地段建设，且稳定表流池也可以设计成不规则形状、矩形、圆形或方形，不规则稳定表流湿地针对不同的农村分散式生活污水处理对象，因地制宜、合理规划，根据当地地形的特征设计不规则的池型，不拘泥于固定的形状，其设计原理和结构可以依据以上四种池内水流方向设计方案进行设计；达到优化池型结构和高效处理污水的目的。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种防止淤堵的稳定表流湿地，包括湿地床体、配水装置、稳定表流池，其特征在于：所述稳定表流池为土石结构，建造在湿地床体上，所述稳定表流池为一个或数个，数个稳定表流池之间通过水路依次相连；所述稳定表流池还设置有一挡板，所述稳定表流池为折流式稳定表流池、跌水式稳定表流池、导流式稳定表流池，其中；

折流式稳定表流池内设置有数个折流板A，折流板A将折流式稳定表流池分成多级折流区，每级折流区构成一个功能区，根据实际处理要求在每个功能区铺设不同的基质、种植不同的植物；所述挡板竖直的安装在折流板A的开口端，同时折流式稳定表流湿地池内采用下进水上出水或上进水下出水方式；

跌水式稳定表流池内设置有数个折流板B，折流板B将折流式稳定表流池分成多个功能区，所述挡板竖直的安装在折流板B的开口端；所述功能区之间形成梯度向下的液面差；每个功能区铺设不同的基质、种植不同的植物；

导流式稳定表流池采用导流墙将导流式稳定表流池分为数个功能区，所述挡板竖直的安装在导流墙上；每个功能区铺设不同的基质、种植不同的植物。

2.根据权利要求1所述的一种防止淤堵的稳定表流湿地，其特征在于：在第一个功能区底部设有污泥泵。

3.根据权利要求1所述的一种防止淤堵的稳定表流湿地，其特征在于：所述折流板B的竖直边为伸缩式结构。

4.根据权利要求1所述的一种防止淤堵的稳定表流湿地，其特征在于：所述配水装置为一进水管和出水管，所述出水管上均匀的分布有数个出水孔；进水管和出水管分别设置在稳定表流池的两侧端。

5.根据权利要求1所述的一种防止淤堵的稳定表流湿地，其特征在于：所述稳定表流池的各功能区之间分别设有取水管。

6.根据权利要求1所述的一种防止淤堵的稳定表流湿地，其特征在于：所述稳定表流池的功能区底部设放空管。

7.根据权利要求1所述的一种防止淤堵的稳定表流湿地，其特征在于：所述稳定表流池上还设置有溢流管。

8.一种利用权利要求1或2所述的防止淤堵的稳定表流湿地处理污水的方法，其特征在于：预处理后的污水通过配水器进入稳定表流湿地后，污水不断地越过导流墙、折流板A、折流板B与挡板进入稳定表流湿地的各个功能区中，污水中的一部分悬浮颗粒物发生沉降，一部分悬浮物被基质及植物根系阻挡截留，基质表面上和植物根系中所附着的大量微生物在稳定表流池内沉降的同时还发生根系膜生物降解反应，去除悬浮物和污水中有机物与氮、磷，经过处理后的水再通过出水管流出。