CN102351317B - 污水处理人工湿地系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种结构简单、污染物去除效率高的污水处理人工湿地系统，包括潜流配水带和浅地表潜流人工湿地，所述潜流配水带中填充过滤物质，至少部分浅地表潜流人工湿地覆盖潜流配水带，所述浅地表潜流人工湿地为植物种植土层，所述浅地表潜流人工湿地沿水流方向向下倾斜，潜流配水带的延伸方向与浅地表潜流人工湿地水流方向垂直，还可设置一级预处理装置。本发明公开的污水处理人工湿地系统可实现污水预处理和污水精细处理，在占地少、建设投入低、维护费用低、绿化地利用率高、雨水截流率高、低能耗的前提下，能广泛适用山地、平原地区对源污水进行生态循环方式的零排放处理，处理后的最高水质可达到一A级标准。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理湿地系统。
背景技术
目前，人工湿地已逐步应用于生活污水和工业废水的深度处理，国家住房和城乡建设部标准定额研究所2009年编制的编号RISN-TG006-2009的“人工湿地污水处理技术导则”(本文简称：“导则”)对人工湿地的建设提出了基本原则和要求，本发明则是在遵守这些原则和要求的前提下针对“导则”1-2.1提出的人工湿地类型和第三部分人工湿地污水处理技术及实例缺陷和不足而设计的一种新型的污水处理人工湿地系统。
“导则”提出的人工湿地类型和技术所存在的不足：
1)表面流型人工湿地有恶臭和滋生蚊蝇现象，污染物去除效率低；
2)水平潜流型人工湿地由覆盖层、滤料层和防渗层组成，配置有进出水管、进水调节阀等装置，结构复杂、易发生管道堵塞现象且建设投入较高；
3)垂直流型人工湿地由覆盖层、滤料层、过渡层、排水层和防渗层组成，在配备进出水管和进水调节阀的同时需要较大数量的穿孔配水管，垂直流型人工湿地建设施工量大、建筑材料需要量大，建设成本高；
4)上述湿地都只能接受一级预处理后达到或接近二级水质的出水。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明公开了一种结构简单、污染物去除效率高的污水处理人工湿地系统。
本发明的目的是这样实现的：污水处理人工湿地系统，包括潜流配水带和 浅地表潜流人工湿地，所述潜流配水带中填充过滤物质，至少部分浅地表潜流人工湿地覆盖潜流配水带，所述浅地表潜流人工湿地为植物种植土层，所述浅地表潜流人工湿地水平或沿水流方向向下倾斜，潜流配水带的延伸方向与浅地表潜流人工湿地水流方向垂直。
进一步，还包括间歇漫流型人工湿地，所述间歇漫流型人工湿地连接于浅地表潜流人工湿地末端，所述间歇漫流型人工湿地水平设置。
进一步，还包括渗漏人工湿地，所述渗漏人工湿地连接于间歇漫流型人工湿地末端，所述渗漏人工湿地的末端设置有水帘曝氧墙，所述水帘曝氧墙由滤水性材料构成。
进一步，还包括截流导向沟和一级水质蓄水池，所述一级水质蓄水池入水口设置有砂滤井净水装置，所述截流导向沟设置在潜流配水带末端2米外，并与有砂滤井净水装置的入水口连通。
进一步，所述截流导向沟中填充碳渣类过滤材料，截流导向沟下为黏土层，截流导向沟上覆盖植物种植土层。
进一步，所述砂滤井净水装置包括砂滤井，砂滤井的入水管进口设置有纤维网，砂滤井的填充材料为石英精砂或超滤纤维膜。
进一步，还包括污水一级预处理装置，所述包括污水一级预处理装置包括、上渗关水井、虹吸排污井和/或溢水分流井，所述上渗关水井和虹吸排污井设置在污水引流管道的初始段，上渗关水井至少2级以上，末级上渗关水井后设置虹吸排污井，末级上渗关水井下部与虹吸排污井通过污水干路管连通，虹吸排污井通过虹吸管与溢水分流井的底部连通，所述溢水分流井、上渗关水井和虹吸排污井均包括井腔和顶盖，污水干路管连通于溢水分流井井腔底部，在溢水分流井顶盖下的井腔上设置有源污水引入管接口和水体溢出口，所述潜流配水带与水体溢出口连通，上渗关水井和虹吸排污井的顶盖为渗水性顶盖，所述溢水分流井为至少2级，溢水分流井之间通过污水干路管连通。
进一步，还包括落差调节装置，所述落差调节装置包括污水沉淀井、沉淀 转移泵、蓄水井、水泵和污水预处理过滤沟，所述污水沉淀井包括井腔和顶盖，污水沉淀井井腔底部排污管通过沉淀转移泵与后级溢水分流井连通，在污水沉淀井井腔顶盖下设置有源污水汇入口、在污水沉淀井井腔上部设置有水体溢出口；污水预处理过滤沟与水体溢出口连通，污水预处理过滤沟与蓄水井连通，水泵的进水管与蓄水井连通，出水管与潜流配水带或浅地表潜流人工湿地连通，沉淀转移泵的进管与污水沉淀井井腔下部连通。
进一步，溢水分流井井壁由弱渗水性充气混凝土砖砌成，水体溢出口为小孔空心砖砌成，空心砖的水体溢出前后两端口由纤维过滤网封口。
进一步，还包括生物消化池，所述生物消化池通过污水干路管与末级溢水分流井底部连通。
本发明的有益效果如下：
1)上渗关水井和虹吸排污井组合设置保证了后续排污干管不低于3次/日的污水间歇式满管排放，从而有效防止排污干管的积污堵塞；
2)将“溢水分流井”作为污水小流量一级处理装置，对未处理的源污水在较短的水力停留时间内实施水、污分离的一级预处理，经“溢水分流井”过滤分流的小流量出水通过“潜流配水带”以扩散渗流方式进入“浅地表潜流人工湿地”使污水处理回归于可控的人工湿地生态平衡循环状态；
3)“浅地表潜流人工湿地”、“间歇漫流型人工湿地”利用渗水性较好的植物根系土层进行过水处理，其中无人工填充过滤层，结构简单，造价低；
4)本发明提出的“污水处理人工湿地系统”能有效利用污水流经人工湿地对污水进行分散的浅地表潜流人工湿地处理，不仅适用小区源污水的生态循环处理，也适用于将城市污水管网中污水引流至城区绿地或市郊进行分散的人工湿地处理；
5)水处理在浅地表层进行不仅提高了水的暴氧度同时也充分发挥了植被根系和微生物的水净化作用；
6)“间歇漫流型人工湿地”地表水的间歇漫流形式消除了滋生蚊蝇的可能；
7)本发明均衡配水结构可有效提高人工湿地的水处理效率，大幅度降低单位水处理湿地的占地率，水处理质量可达到一(A)级标准；
8)人工湿地处理后出水(包括部分雨水截流)储存蓄水池循环使用实现污水零排放环保目标。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：
图1示出了污水处理人工湿地系统的平面结构示意图；
图2示出了污水处理人工湿地系统的坡地结构剖面示意图；
图3示出了潜流配水带平面示意图；
图4示出了潜流配水带剖面结构示意图；
图5示出了落差调节装置的结构示意图；
图6示出了砂滤井净水装置的结构示意图；
图7示出了污水一级预处理装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将对发明的优选实施例进行详细的描述。
参见图1、图2、图7，本实施例污水处理人工湿地系统，包括污水干路管1、源污水引入管2、溢水分流井3、潜流配水带4、污水沉淀井5、沉淀转移泵6、沉淀泵出管7、二级水质蓄水井8、水泵9、水泵出水管10、截流导向沟11、一级水质蓄水池12、浅地表潜流人工湿地13、间歇漫流型人工湿地14、渗漏人工湿地15、水帘暴氧墙16、一级处理过滤沟17、砂滤井净水装置18和生物消化池19、上渗关水井25和虹吸排污井26。
参见图1、图2、图7，为了加强污水处理人工湿地系统的应用范围，使其可以直接对生活污水进行处理，可以设置污水一级预处理装置，所述污水一级预处理装置包括上渗关水井25、虹吸排污井26、溢水分流井3，上渗关水井25 和虹吸排污井26设置在污水引流干路管道的初始段，上渗关水井至少2级以上(图中只示出一级)，多级上渗关水井依次通过污水干路管1连通，末级上渗关水井25后设置虹吸排污井26，末级上渗关水井25下部与虹吸排污井26通过污水干路管1连通，虹吸排污井25底部通过虹吸管28与第一级溢水分流井3的底部连通，虹吸排污井25的位置高于第一级溢水分流井3，虹吸管28的虹吸点29与虹吸排污井26的顶盖27高度平齐，上渗关水井25和虹吸排污井26结构基本相同，包括井腔和顶盖，所述上渗关水井25和虹吸排污井26的井腔壁均采用不透水砖砌筑，顶盖采用弱渗水性充气混凝土砖盖封，上覆盖种植土，所述溢水分流井包括井腔和顶盖，污水干路管连通于溢水分流井井腔底部，在溢水分流井顶盖下的井腔上设置有源污水引入管接口和水体溢出口，所述潜流配水带与水体溢出口连通，所述溢水分流井为至少2级，溢水分流井之间通过污水干路管连通，为达到最佳节能效果，上渗关水井级数的设置以进入虹吸排污井污水确定，进入虹吸排污井污水的峰值流量应大于虹吸排污井虹吸触发点3次/日以上；所述溢水分流井3至少两级，各级溢水分流井3底部依次由污水干路管1连通，末级溢水分流井3的底部与污水沉淀井5底部连通，所述溢水分流井3包括井腔和顶盖，污水干路管1连通于溢水分流井井腔底部，在溢水分流井顶盖下的井腔上设置有源污水引入管2接口和水体溢出口20，每一个溢水分流井3有源污水引入管引入过流量大于污水干路管的排放过流量，从而保证当引入过流量大于排放过流量时水体溢出口20有水体溢流于潜流配水带4。
所述潜流配水带4即水处理湿地的入水带，如图3、图4所示，潜流配水带4由碳渣或低密度充气混凝土等建筑碎渣类吸附力强、渗水性好的物质填充，潜流配水带4的延伸方向与浅地表潜流人工湿地13的水流方向垂直，潜流配水带4内的过滤物沿自身的水流方向厚度变小，填充物粒度直径沿水流方向逐渐减小，潜流配水带4在水体溢出口20的出口处厚度以400mm为宜，末端200mm即可，潜流配水带4下方为土层，上方为10-20cm厚度的植被种植土层，在离开潜流配水带4末端2米外设置截流导向沟11。
所述截流导向沟11即水处理湿地的集水沟，截流导向沟11内填充碳渣类 吸附力强、渗水性好的物质，截流导向沟11下方为粘土层，上方为10-20cm厚度的植被种植土层，截流导向沟11通入一级水质蓄水池12前的砂滤井净水装置18。
图2、图6所示，所述砂滤井净水装置18即水处理湿地出水进入一级水质蓄水池12前的终端的精细净化处理装置，所述砂滤井净水装置包括砂滤井井腔，砂滤井井腔的入水管22的进口设置有纤维网21，进水管22上设置有水管阀23，水管阀23在需要置换清洗砂滤井24内过滤砂时使用，砂滤井24填料采用洁净的石英精砂或超滤纤维膜。
图2所示，所述浅地表潜流人工湿地13与潜流配水带4相连，由于浅地表潜流人工湿地13为植被种植土层，其透水渗流性能远低于潜流配水带4，故而潜流配水带4内的潜流水在浅地表潜流人工湿地13的阻挡下向潜流配水带4的两端流动形成潜流水向浅地表潜流人工湿地13的渗流和浸润配水，潜流水在浅地表潜流人工湿地13的渗流和浸润状态随潜流配水带4的过流量变化；
图2所示，所述间歇漫流型人工湿地14、渗漏人工湿地15为水平湿地，如图2所示，间歇漫流型人工湿地14末端连接渗漏人工湿地15，渗漏人工湿地15末端用有一定透水率的充气混凝土砖砌成水帘暴氧墙16，水帘暴氧墙16内侧植被种植土层下为砂土层，当间歇漫流型人工湿地14进水量大于渗漏人工湿地15末端的水帘暴氧墙16的渗水量时，间歇漫流型人工湿地14水位上升并漫出地表，翻过水帘暴氧墙16时形成翻水暴氧水帘，当间歇漫流型人工湿地14进水量小于水帘暴氧墙16的渗水量时，间歇漫流型人工湿地14水位下降，出水通过渗漏人工湿地15渗透过水帘暴氧墙，故而间歇漫流型人工湿地14处于漫流和潜流交替运行状态。
如图1、图2所示，人工湿地出水由截流导向沟11引流于砂滤井装置18处理后进入一级水质蓄水池12；
图2、图5所示污水沉淀井5与沉淀转移泵6、蓄水井8、水泵9、水泵出水管10、污水预处理过滤沟17等组成人工湿地落差的落差调节装置；
所述污水沉淀井5是一种变形的溢水分流井，除了没有下一级的溢水分流 井与其连通，其大体结构与溢水分流井相同，包括井腔和顶盖，污水沉淀井井腔底部通过污水干路管1与末级溢水分流井连通，在污水沉淀井顶盖下的井腔上设置有源污水引入管2接口和水体溢出口20。
污水预处理过滤沟17与污水沉淀井5的水体溢出口20连通，污水预处理过滤沟17与蓄水井8连通，水泵9的进水管与蓄水井8连通，出水管与无水源的潜流配水带或浅地表潜流人工湿地连通，沉淀转移泵6的进管与污水沉淀井5井腔下部连通，所述污水沉淀井5井腔污水水体由水体溢出口20溢流入污水预处理过滤沟17进行污水一级预处理，处理后水进入蓄水井8，蓄水井8内蓄水由水泵9定时泵吸至无水源的人工湿地处理。水泵9停运期间蓄水井8内蓄水经与污水预处理过滤沟17连接的潜流配水带4渗流于浅地表潜流人工湿地13潜流处理。
所述污水沉淀井5井腔内污水沉淀利用沉淀转移泵6经沉淀泵出管7泵移至生物消化池19处理或泵移至溢水分流井3继续进行污水的溢水分流。
所述人工湿地落差调节装置能够修正污水在人工湿地的处理过程的流动落差。
所述溢水分流井3、污水沉淀井5、蓄水井8的井腔壁均采用弱透水性充气混凝土砖砌筑，所述水体溢出口20均采用小孔空心砖砌筑，所述水体溢出口小孔空心砖两端口用纤维网21包封。
所述沉淀转移泵6、水泵9的运行均利用定时器进行定时、定量控制从而达到高效、低能耗的运行要求。
以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.污水处理人工湿地系统，其特征在于：潜流配水带和浅地表潜流人工湿地，所述潜流配水带中填充过滤物质，至少部分浅地表潜流人工湿地覆盖潜流配水带，所述浅地表潜流人工湿地为植物种植土层，所述浅地表潜流人工湿地沿水流方向向下倾斜，潜流配水带的延伸方向与浅地表潜流人工湿地水流方向垂直；
还包括污水一级预处理装置，所述污水一级预处理装置包括：上渗关水井、虹吸排污井和/或溢水分流井，所述上渗关水井和虹吸排污井设置在污水引流管道的初始段，上渗关水井至少2级以上，末级上渗关水井后设置虹吸排污井，末级上渗关水井下部与虹吸排污井通过污水干路管连通，虹吸排污井通过虹吸管与溢水分流井的底部连通，所述溢水分流井、上渗关水井和虹吸排污井均包括井腔和顶盖，污水干路管连通于溢水分流井井腔底部，在溢水分流井顶盖下的井腔上设置有源污水引入管接口和水体溢出口，所述潜流配水带与水体溢出口连通，上渗关水井和虹吸排污井的顶盖为渗水性顶盖，所述溢水分流井为至少2级，溢水分流井之间通过污水干路管连通。
2.如权利要求1所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：还包括间歇漫流型人工湿地，所述间歇漫流型人工湿地连接于浅地表潜流人工湿地末端，所述间歇漫流型人工湿地水平设置。
3.如权利要求2所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：还包括渗漏人工湿地，所述渗漏人工湿地连接于间歇漫流型人工湿地末端，所述渗漏人工湿地的末端设置有水帘曝氧墙，所述水帘曝氧墙由滤水性材料构成。
4.如权利要求3所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：还包括截流导向沟和一级水质蓄水池，所述一级水质蓄水池入水口设置有砂滤井净水装置，所述截流导向沟设置在潜流配水带末端2米外，并与有砂滤井净水装置的入水口连通。
5.如权利要求4所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：所述截流导向沟中填充碳渣，截流导向沟下为黏土层，截流导向沟上覆盖植物种植土层。
6.如权利要求4所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：所述砂滤井净水装置包括砂滤井，砂滤井的入水管进口设置有纤维网，砂滤井的填充材料为石英精砂或超滤纤维膜。
7.如权利要求1所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：所述上渗关水井的级数使进入虹吸排污井污水的峰值流量大于虹吸排污井虹吸触发点3次/日以上。
8.如权利要求7所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：还包括落差调节装置，所述落差调节装置包括污水沉淀井、沉淀转移泵、蓄水井、水泵和污水预处理过滤沟，所述污水沉淀井包括井腔和顶盖，污水沉淀井井腔底部通过污水干路管与末级溢水分流井连通，在污水沉淀井井腔顶盖下设置有源污水汇入口、在污水沉淀井井腔上部设置有水体溢出口；污水预处理过滤沟与水体溢出口连通，污水预处理过滤沟与蓄水井连通，水泵的进水管与蓄水井连通，出水管与潜流配水带或浅地表潜流人工湿地连通，沉淀转移泵的进管与污水沉淀井井腔下部连通。
9.如权利要求8所述的污水处理人工湿地系统，其特征在于：还包括生物消化池，所述生物消化池通过污水干路管与末级溢水分流井底部连通。
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