CN102745869A - 一种用于污水处理与生态修复的复合人工湿地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于污（废）水处理与生态修复的复合人工湿地系统，包括调压检查井、高负荷水解池、自然复氧/沉淀一体化装置及人工湿地四部分组成，人工湿地又包括人工湿地本体、防堵塞进水分布器、强化除磷脱氮槽及出水收集器等。所述调压检查井位于该系统的最前端，污水依次经调压检查井、高负荷水解池、自然复氧/沉淀一体化装置后进入人工湿地，通过人工湿地防堵塞进水分布器进行进水分布，经人工湿地本体及强化除磷脱氮槽处理后，通过出水收集器收集排放。本发明主要用于城市污水处理、初期雨水与工业尾水的深度净化及受污染河、湖等地面水体的生态修复。

Description

一种用于污水处理与生态修复的复合人工湿地系统

技术领域

本发明涉及一种用于污（废）水处理与生态修复的复合人工湿地系统，主用于城市污水处理、初期雨水与工业尾水的深度净化及受污染河、湖等地面水体的生态修复，属污（废）水处理的技术领域。

背景技术

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一项生态污水处理技术，由于具有投入少、运行成本低、运行简便、处理效果稳定等诸多特点，目前，已在多种污（废）水处理领域得到较广泛应用。但由于人工湿地系由模拟自然生态而来，至今仍带有若干自然、粗放的特点，特别是易堵塞、因溶解氧缺乏影响硝化与脱氮效果和除磷率每况愈下等，已成为制约人工湿地推广应用的重大障碍。

为此，本申请人已申请过5项中国发明专利（用于污水预处理的自然复氧/沉淀一体化装置ZL201010109840.3，防堵塞人工湿地进水分布器ZL200710022270.2，可更换填料人工湿地强化除磷脱氮槽ZL200610096747.7，人工湿地出水收集器ZL200710022269.X，一种用于稳定人工湿地进水的调压检查井，20121020424.9），以上几项技术公开了几个相对独立的处理单元和设备，可以起到各自的技术效果。但是还没有一项技术能够将相关技术进行组合和优化，形成一个性能集成的系统，能够最大程度发挥技术效果，最大限度地削减进入人工湿地污水的SS，提高其DO水平，通过人工湿地本体与强化除磷脱氮槽的多级串联运行，使在人工湿地中形成多个A/O过程，确保包括SS、COD、TN、NH₄ ⁺-N、TP等各项污染物全面、稳定达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级（A）标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于污（废）水处理与生态修复的复合人工湿地系统，可稳定并增强人工湿地运行效果，解决人工湿地易堵塞、脱氮及除磷效果差的实际问题，主要用于城市污水处理、初期雨水与工业尾水的深度净化及受污染河、湖等地面水体的生态修复。

本发明采用的技术方案为：一种用于污（废）水处理与生态修复的复合人工湿地系统，包括依次连接的调压检查井、高负荷水解池、自然复氧/沉淀一体化装置、人工湿地；

所述调压检查井包括调压检查井井体，调压检查井井体的井壁上设置有进水管一、出水管一、溢流管，所述出水管一位于调压检查井井体的中部，进水管一和溢流管位于调压检查井井体的上部，且溢流管位置在进水管一之上，所述进水管一设有导流装置，所述溢流管上设有水位调节闸板，所述出水管一与高负荷水解池连接。

所述高负荷水解池包括进水管二、隔板、PVC底板、潜污泵、水位控制仪、排气孔、出水管二，所述进水管二与所述出水管一连接，高负荷水解池内设置有隔板，高负荷水解池的顶部设有排气孔，所述PVC底板安装在高负荷水解池内，PVC底板上安装有由水位控制仪控制的潜污泵，潜污泵与出水管二连接，出水管二连接至自然复氧/沉淀一体化装置；

所述自然复氧/沉淀一体化装置包括水射器、水蘑菇喷淋、多级交错层叠式波纹板、沉淀区、出水收集区、出水管三，所述水射器与所述出水管二连接，水射器后设有水蘑菇喷淋，水射器下方设有多级交错层叠式波纹板，多级交错层叠式波纹板下方设有沉淀区，沉淀区与出水收集区连通，出水收集区与出水管三连接，出水管三连接至人工湿地；

所述人工湿地包括人工湿地本体、防堵塞进水分布器、强化除磷脱氮槽、出水收集器；所述防堵塞进水分布器与所述出水管三连接，防堵塞进水分布器与人工湿地本体连接，人工湿地本体上设有强化除磷脱氮槽，人工湿地本体与出水收集器连接。

本发明的复合人工湿地系统包括调压检查井、高负荷水解池、自然复氧/沉淀一体化装置及人工湿地四部分组成，人工湿地又包括人工湿地本体、防堵塞进水分布器、强化除磷脱氮槽及出水收集器等。所述调压检查井位于该系统的最前端，污水依次经调压检查井、高负荷水解池、自然复氧/沉淀一体化装置后进入人工湿地，通过人工湿地防堵塞进水分布器进行进水分布，经人工湿地本体及强化除磷脱氮槽处理后，通过出水收集器收集排放。

所述调压检查井用于排除多余流量污水，确保进入高负荷水解池及人工湿地的污水水位恒定，使人工湿地系统按设计负荷正常运行。

所述高负荷水解池用于将污水中难生物降解、大颗粒污染物水解转化为易生物降解、小颗粒污染物，降低SS，提高污（废）水的可生化性。

所述自然复氧/沉淀一体化装置既能对污水进行自然复氧，又可进行悬浮物沉降分离，在提高DO的同时，进一步降低SS浓度。

所述人工湿地通过人工湿地本体与强化除磷脱氮槽的多级串联运行，借助微生物的新陈代谢作用，使在人工湿地中形成多个A/O过程，确保包括SS、COD、TN、NH₄ ⁺-N、TP等各项污染物全面、稳定达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级（A）标准。防堵塞进水分布器除可进一步截流SS，补充DO外，还与出水收集器相呼应，最大限度地保证污水在人工湿地全断面均匀分布和收集，在人工湿地中形成近乎于平行流动，充分发挥全湿地空间的净化能力。

本发明主要用于城市污水处理、初期雨水与工业尾水的深度净化及受污染河、湖等地面水体的生态修复。

有益效果：本发明为有效解决人工湿地易堵塞、脱氮及除磷效果差的问题，采用调压检查井、高负荷水解池、自然复氧/沉淀一体化装置及人工湿地（包括人工湿地本体、防堵塞进水分布器、强化除磷脱氮槽及出水收集器）的复合系统，可稳定人工湿地进水，最大限度地削减进入人工湿地污水的SS，大大提高其DO水平，通过人工湿地本体与强化除磷脱氮槽的多级串联运行，使在人工湿地中形成多个A/O过程，确保包括SS、COD、TN、NH₄ ⁺-N、TP等各项污染物全面、稳定达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级（A）标准。

申请者在相关研究计划的支持下，在南京市江宁区建立了具有生产规模的本复合人工湿地系统试验工程，用于城市污水处理，一年多的研究结果表明，调压检查井的设立，有效保证了进入高负荷水解池和人工湿地的水位、流量的稳定；高负荷水解池可去除SS30%左右，B/C比平均值由0.32提高到0.43左右，大大改善了污水的可生化性；自然复氧/沉淀一体化装置使高负荷水解池来水的DO由0.3-0.5提高至2.3-3.5，进一步去除SS15%左右，有效提高了进入人工湿地污水的DO，降低了引起堵塞的SS浓度；两段强化除磷脱氮槽可使TP去除率提高8-12%，TN、NH₄ ⁺-N去除率分别提高5%和8%左右，进水分布器和出水收集器的设置，有效改善了目前一般人工湿地的内部流态。上述技术的应用，真正意义上解决了目前常规人工湿地TP、TN不达标和易堵塞的问题，确保了全流程出水全面达到或优于国家《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级（A）标准。

附图说明

图1为本发明的复合人工湿地系统流程图；

图2为本发明的调压检查井结构简图；

图3为本发明的高负荷水解池结构简图；

图4为本发明的自然复氧/沉淀一体化装置结构简图；

图5为本发明的人工湿地结构示意图；

图5-1为本发明的防堵塞进水分布器结构简图；

图5-2为本发明的强化除磷脱氮槽结构简图；

图5-3为本发明的人工湿地出水收集器结构简图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，在本复合人工湿地系统中，污水经总进水管进入调压检查井1，进一步进入后续的高负荷水解池2、自然复氧/沉淀一体化装置3及人工湿地4进行多级处理后经总出水管排放。

如图2所示，调压检查井1包括调压检查井井体10，调压检查井井体10的井壁上设置有进水管一11、出水管一12、溢流管13，所述出水管12位于调压检查井井体10中部，进水管11和溢流管13位于调压检查井井体10的上部，且溢流管13位置在进水管11之上，所述进水管11设有导流装置15，所述溢流管13上设有水位调节闸板14，所述出水管一12与高负荷水解池2连接。

所述溢流管13用于排除多余流量污水，该管的始端与污水检查井井体10相连通，可控制溢流管13管底与后续处理系统水位的高差，确保进入高负荷水解池2、人工湿地4污水水位恒定，使人工湿地系统按设计负荷正常运行。

所述进水管一11设有导流装置（弯管或挡板）15，便于污水向下沉入调压检查井下部，进行悬浮物沉降分离，去除部分悬浮物及部分有机物，同时，通过导流，避免与出水管一12间发生短流。

当污水水位在设计水位时，进水管一11的出水通过导流装置15向下进入调压检查井井体10的底部，通过出水管一12流出调压检查井1，进入后续的高负荷水解池2、自然复氧/沉淀一体化装置3、人工湿地4进行生化处理后经最终排放；当污水水位超过设计水位时，进水管一11的出水通过导流装置15向下进入调压检查井井体10的底部，一部分仍通过出水管一12进入后续的高负荷水解池2、自然复氧/沉淀一体化装置3及人工湿地4进行生化处理后最终排放，多余部分则通过溢流管13流出调压检查井1，以保持后续高负荷水解池2、人工湿地4的水位不超过设计水位，保障生态处理系统稳定运行。

如图3所示，高负荷水解池2包括进水管二21、隔板22、PVC底板23、潜污泵24、水位控制仪25、出水管二26、排气孔27。污水经进水管二21流入高负荷水解池2，经池内设置的隔板22后，由放置在PVC底板23上的潜污泵24通过水位控制仪25的控制经出水管二26将处理过的污水送至自然复氧/沉淀一体化装置3。在高负荷水解池2的顶部设有排气孔27。

如图4所示，自然复氧/沉淀一体化装置3包括水射器31、水蘑菇喷淋32、多级交错层叠式波纹板33、斜板（或斜管）沉淀区34和出水收集区35。来自高负荷水解池2的污水首先通过水射器31，进一步通过水蘑菇喷淋32及多级交错层叠式波纹板33后，重力流跌入斜板（或斜管）沉淀区34，经过斜板（或斜管）沉淀区34底部的连通，自流进入出水收集区35，再通过出水管三进入人工湿地，藉此对污（废）水进行自然复氧，提高DO水平，以提高后续人工湿地的处理效果。

如图5所示，人工湿地4包括防堵塞进水分布器41、强化除磷脱氮槽42及出水收集器43。自然复氧/沉淀一体化装置的出水经防堵塞进水分布器41，均匀喷洒于人工湿地处理系统内，进一步提高DO和降低人工湿地进水的SS，经人工湿地本体及强化除磷脱氮槽42的处理，稳定并提高人工湿地对有机物及氮磷等营养物质的去除效果，最后经出水收集器43收集后达标排放。

如图5-1所示，防堵塞进水分布器41包括穿孔管411、防冲击挡板412、集水沉淀槽413、格栅414、砾石区415、多孔布水花墙416六部分。在集水沉淀槽413进水面的上部设有穿孔管411，在集水沉淀槽413中正对着穿孔管411的进口处设有防冲击挡板412，在集水沉淀槽413出水面的上部设有格栅414并与位于集水沉淀槽413旁的砾石区415的进水面连通，砾石区415的出水面设有多孔布水花墙416，多孔布水花墙416的外面为本分布器的出水面。穿孔管411外表面的上下两侧交错设有通孔。在集水沉淀槽413底部设有污泥排放管4131。污水通过穿孔管411，经防冲击挡板412阻隔后进入集水沉淀槽413，再经过格栅414进入湿地前部的砾石区415，最后经多孔布水花墙416均匀分布后进入湿地本体。

如图5-2所示，强化除磷脱氮槽42包括防渗底板421，穿孔隔板422，曝气器423，除磷填料424。其底部为槽底防渗底板421，两侧为进、出水穿孔隔板422，在槽底防渗底板421上设有曝气器423，除磷填料424填充于强化除磷脱氮槽中。在槽内布设微孔或穿孔管曝气器，对流经的污（废）水425进行再补氧，使在全湿地系统形成多个A/O和硝化/反硝化链，强化脱氮效果和难降解有机物的去除效果；曝气器423为微孔或穿孔管曝气器，为避免受填料撞击,曝气器上部设固体网架构件。所述的除磷填料424粒径为20～50mm，为具有高吸附性能和高反应活性的富含钙、铁、镁等离子的材料。

如图5-3所示，人工湿地出水收集器43包括穿孔布水花墙431，笛形管集水装置432，集中出水收集装置433，砾石缓冲区434、集水槽435。其中，砾石缓冲区434的进水端为本收集器的进水端，在该端设有穿孔布水花墙431，穿孔布水花墙431随湿地宽度而设置，自上而下均匀打孔，对湿地出水进行控制，保证来流均匀分布；在砾石缓冲区434的出水侧设置笛形收集管432，用于收集砾石缓冲区434出水，集水槽435的出水端设有集中出水收集装置433。

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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种用于污水处理与生态修复的复合人工湿地系统，其特征在于：包括依次连接的调压检查井、高负荷水解池、自然复氧/沉淀一体化装置、人工湿地；

所述调压检查井包括调压检查井井体，调压检查井井体的井壁上设置有进水管一、出水管一、溢流管，所述出水管一位于调压检查井井体的中部，进水管一和溢流管位于调压检查井井体的上部，且溢流管位置在进水管一之上，所述进水管一设有导流装置，所述溢流管上设有水位调节闸板，所述出水管一与高负荷水解池连接。

所述高负荷水解池包括进水管二、隔板、PVC底板、潜污泵、水位控制仪、排气孔、出水管二，所述进水管二与所述出水管一连接，高负荷水解池内设置有隔板，高负荷水解池的顶部设有排气孔，所述PVC底板安装在高负荷水解池内，PVC底板上安装有由水位控制仪控制的潜污泵，潜污泵与出水管二连接，出水管二连接至自然复氧/沉淀一体化装置；

所述自然复氧/沉淀一体化装置包括水射器、水蘑菇喷淋、多级交错层叠式波纹板、沉淀区、出水收集区、出水管三，所述水射器与所述出水管二连接，水射器后设有水蘑菇喷淋，水射器下方设有多级交错层叠式波纹板，多级交错层叠式波纹板下方设有沉淀区，沉淀区与出水收集区连通，出水收集区与出水管三连接，出水管三连接至人工湿地；

所述人工湿地包括人工湿地本体、防堵塞进水分布器、强化除磷脱氮槽、出水收集器；所述防堵塞进水分布器与所述出水管三连接，防堵塞进水分布器与人工湿地本体连接，人工湿地本体上设有强化除磷脱氮槽，人工湿地本体与出水收集器连接。

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