CN102897968A - 逆流式垂直流人工湿地系统 - Google Patents

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张春晖
张雯雯
陈俊
宁可
郭远杰
林辉
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Abstract

本发明公开了一种逆流式垂直流人工湿地系统,包括下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元,下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元分别设有复合填料床,下向流人工湿地单元的顶部设有进水管和配水区,上向流人工湿地单元的顶部设有集水区和出水管,下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元的底部通过连接管连接。下向流湿地单元复合填料床的填料从上至下依次为砾石、沸石、卵石;上向流湿地单元复合填料床的填料从下至上依次为卵石加稻壳、钢渣、灰岩。可以对现有二级污水厂进行深度处理,结构简单、管理方便、不易堵塞、运行成本低、脱氮除磷效果好,可以达到增强人工湿地污水处理效果、提高城市污水处理厂二级出水水质的目的。

Description

逆流式垂直流人工湿地系统
技术领域 [0001] 本发明涉及一种应用于城镇二级生化处理厂尾水深度处理的污水处理系统,尤其涉及一种逆流式垂直流人工湿地系统。
背景技术
[0002] 在城镇污水处理中,传统的污水厂处理后出水中氮、磷等污染物均不能达到地表IV类水体的水质要求。以MBR工艺、BAF工艺及化学氧化工艺为主,对现有污水处理厂进行深度处理的工艺,均存在投资和运行费用巨大,出水效果不甚稳定等缺陷。
[0003] 人工湿地技术是一项利用生态和自然的手段去除污染物的废水处理技术,在净化水质和改善景观方面极具潜力,具有良好应用前景,得到广泛应用。针对城镇污水处理厂水质和北方地区地理气候特点,开发北方都市人工生态湿地技术,与上述几种深度处理方法相比,具有污水净化高效低耗、景观性、适应季节性变化、生态性等特点。在城镇污水处理厂出水处理方面,生态人工湿地可为水资源的再生与回用开辟兼具环境、生态、经济与景观美学价值等多重优点的新型水处理技术与体系,具有广阔的应用和推广前景。与传统的常规污水处理工艺相比,具有净化效果好、工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、系统配置可塑性强、对负荷变化适应性强、工程基建和运行费用低、出水具有一定生物安全性、生态环境效益显著、可实现污水资源化等特点,正越来越多地得到人们的关注。
[0004] 现有技术中的人工湿地技术的缺陷是:占地面积大,并且易于出现堵塞等问题,不适宜污染浓度较高的污水处理。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种结构简单、管理方便、不易堵塞、运行成本低、脱氮除磷效果好的逆流式垂直流人工湿地系统。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007] 本发明的逆流式垂直流人工湿地系统,包括下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元,所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元分别设有复合填料床,所述下向流人工湿地单元的顶部设有进水管和配水区,所述上向流人工湿地单元的顶部设有集水区和出水管,所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元的底部通过连接管连接。
[0008] 由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的逆流式垂直流人工湿地系统,由于包括下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元,下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元分别设有复合填料床,下向流人工湿地单元的顶部设有进水管和配水区,上向流人工湿地单元的顶部设有集水区和出水管,下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元的底部通过连接管连接。可以对现有二级污水厂进行深度处理,结构简单、管理方便、不易堵塞、运行成本低、脱氮除磷效果好,可以达到增强人工湿地污水处理效果、提高城市污水处理厂二级出水水质的目的。附图说明
[0009] 图I为本发明实施例提供的逆流式垂直流人工湿地系统的结构示意图。
[0010] 示意图中各部分的编号说明:
[0011] I一进水管;2—配水区;3—水生植物;4一Ϊ乐石;5—沸石;6—卵石;7—卵石+稻壳;8—钢渣;9、灰岩;10—集水区;11 一出水管。
具体实施方式
[0012] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0013] 本发明的逆流式垂直流人工湿地系统,其较佳的具体实施方式是: [0014] 包括下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元,所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元分别设有复合填料床,所述下向流人工湿地单元的顶部设有进水管和配水区,所述上向流人工湿地单元的顶部设有集水区和出水管,所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元的底部通过连接管连接。
[0015] 所述下向流湿地单元复合填料床的填料从上至下依次为砾石、沸石、卵石;所述上向流湿地单元复合填料床的填料从下至上依次为卵石加稻壳、钢渣、灰岩。
[0016] 所述卵石和稻壳混合滤料的体积比为I : I。
[0017] 所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元的上部分别设有水生植物。
[0018] 本发明中,逆向垂直流的特殊设计,使污水在湿地中依次经历好氧、缺氧和厌氧过程,污水中的N、P 一部分作为营养物质被微生物和植物吸收,一部分通过硝化、反硝化作用被去除;在下行床底部,污水已进入厌氧状态,开始进行反硝化并进入上行床,之后的上行床中,为防止反硝化过程中的碳源不足问题,采用卵石和稻壳混合滤料(体积比为I :1),可解决反硝化过程中的碳源不足问题,从而大大提高反硝化脱氮的效率;钢渣为钢铁厂炼钢炉废渣,主要作为建筑材料和道路路基,但是,钢铁厂每天产生的炉渣,特别是钢渣量大、有效利用率不高,而且传统利用方式附加值也较低,本发明利用钢渣富含钙、铝、铁等离子,灰岩富含钙离子,可对废水中的磷进行有效的吸收去除。
[0019] 本发明可以对现有二级污水厂进行深度处理,结构简单、管理方便、不易堵塞、运行成本低、脱氮除磷效果好,可以达到增强人工湿地污水处理效果、提高城市污水处理厂二级出水水质的目的。
[0020] 具体实施例:
[0021] 如图I所示,逆流式垂直流人工湿地进水处设有进水管I及配水区2,污水经布水系统使水流均匀分布于填料层;
[0022] 下向流湿地单元复合填料床,其床体从上至下依次为砾石4,沸石5,卵石6 ;
[0023] 上向流湿地单元复合填料床,其床体从下至上依次为卵石+稻壳7,钢渣8,灰岩
9 ;
[0024] 湿地上层种植净化污水能力强并适宜于本地环境条件的水生植物3,如芦苇等。
[0025] 上向流人工湿地单元出水处设有集水区10和出水管11,污水通过溢流作用排出。
[0026] 本发明处理污水的工作过程是:
[0027] 逆流式垂直流人工湿地系统开始运行后,污水由进水管I进入配水区2,经布水系统均匀布水后进入下向垂直流人工湿地单元,流经砾石一沸石复合填料床,填料从上至下依次为砾石4、沸石5、卵石6 ;之后污水进入上向垂直流人工湿地单元,流经灰岩一钢渣复合填料床,填料从下至上依次为卵石+稻壳7,钢渣8,灰岩9 ;湿地上层种植净化污水能力强并适宜于本地环境条件的水生植物3,如芦苇等。系统稳定后,在填料表面上生长了大量的微生物,并形成生物膜。在此过程中,填料和植物3的根系直接阻拦截留,大部分有机物被生物膜吸附降解。由于本湿地逆向垂直流的特殊设计,使污水在湿地中依次经历好氧、缺氧和厌氧过程,污水中的N 、P 一部分作为营养物质被微生物和植物吸收,一部分通过硝化、反硝化作用被去除。在下行床底部,污水已进入厌氧状态,开始进行反硝化并进入上行床,之后的上行床中,为防止反硝化过程中的碳源不足问题,采用卵石和稻壳混合滤料(体积比为I :1),可解决反硝化过程中的碳源不足问题,从而大大提高反硝化脱氮的效率。经过处理后的污水通过溢流作用进入集水区10,最后通过出水管11排出。
[0028] 具体实施例中,下向流人工湿地单元,其床体从上至下依次为砾石(粒径:1〜5mm)、沸石(粒径:5〜20mm)和卵石(粒径:20〜50mm)。下向流人工湿地单元进水处设有进水管及工字型穿孔管布水装置;所述的上向流人工湿地单元,其床体从上至下依次为灰岩(粒径:2〜10mm)、钢洛(粒径:10〜20mm)、卵石(粒径:20〜50mm)和稻壳。下向流人工湿地单元出水处设有出水管及工字型穿孔管集水装置;所述的下向流和上向流湿地单元中种植有净化污水能力强并适宜于本地环境条件的芦苇。
[0029] 本发明具有以下优点和积极意义:
[0030] 本发明通过一种新型逆流式垂直流人工湿地,并采用钢渣、灰岩等复合填料作为潜流人工湿地的填料,与传统的人工湿地相比,本发明对污水中的TN (总氮)和TP (总磷)的去除效果均优于传统的人工湿地,提高了常规水处理工艺的运行效果,提高出水水质。
[0031] 填料床内的钢渣、灰岩、沸石等复合填料,对污水起到吸附和过滤的作用,具有优越的吸附效果和很好的还原特性,能够有效去除废水中的氮、磷、重金属等污染物。在污水处理工艺中,使用钢渣作为复合填料,以废治废,可以大大降低污水运行处理成本,有较高的社会、环境和经济效益。
[0032] 湿地形式采用创新的逆流式垂直流,可使污水在湿地中交替出现好氧、缺氧和厌氧状态,有效地达到废水的脱氮除磷之目的。在下行床底部,污水已进入厌氧状态,开始进行反硝化并进入上行床,之后的上行床中,为防止反硝化过程中的碳源不足问题,采用卵石和稻壳混合滤料(体积比为1:1),可解决反硝化过程中的碳源不足问题,从而大大提高反硝化脱氮的效率。
[0033] 本发明适用于城市污水处理厂二级出水的提质。
[0034] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1. 一种逆流式垂直流人工湿地系统,其特征在于,包括下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元,所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元分别设有复合填料床,所述下向流人工湿地单元的顶部设有进水管和配水区,所述上向流人工湿地单元的顶部设有集水区和出水管,所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元的底部通过连接管连接。
2.根据权利要求I所述的逆流式垂直流人工湿地系统,其特征在于,所述下向流湿地单元复合填料床的填料从上至下依次为砾石、沸石、卵石;所述上向流湿地单元复合填料床的填料从下至上依次为卵石加稻壳、钢渣、灰岩。
3.根据权利要求2所述的逆流式垂直流人工湿地系统,其特征在于,所述卵石和稻壳混合滤料的体积比为1:1。
4.根据权利要求I、2或3所述的逆流式垂直流人工湿地系统,其特征在于,所述下向流人工湿地单元和上向流人工湿地单元的上部分别设有水生植物。
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