CN103570135A

CN103570135A - 一种污水净化方法及人工湿地污水净化系统

Info

Publication number: CN103570135A
Application number: CN201310558429.8A
Authority: CN
Inventors: 徐德福; 郑建伟; 苏北; 管益东
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing Huachuang Institute Of Environmental Technology Co ltd; Suzhou Lang Run Innovation Intellectual Property Operation Co ltd
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: CN103570135B

Abstract

本发明公开了一种污水净化方法，污水通过两个串联的垂直流人工湿地进行净化；在两个垂直流人工湿地中引入蚯蚓；且两个垂直流人工湿地分别交替进行进水和出水，同时使垂直流人工湿地中的水位低于表层15cm。本发明还公开了一种人工湿地污水净化系统，该人工湿地污水净化系统包括两个垂直流人工湿地和排水管；两个垂直流人工湿地中加入蚯蚓，且底部相通；两个垂直流人工湿地的底部均设有水体收集系统；两个水体收集系统分别与对应的排水管相连通。本发明采用两个人工湿地交替连续进水，不需要停床，提高了污水的净化处理效率。

Description

一种污水净化方法及人工湿地污水净化系统

技术领域

本发明涉及一种污水净化方法及采用该方法的人工湿地污水净化系统，具体涉及一种交替兼氧/好氧型蚯蚓人工湿地净化生活污水的方法。

背景技术

人工湿地是一种污水处理技术，其所需仪器、设备简单，系统本身无需额外动力，不需向水体投放药剂，不会造成二次污染，具有低成本、低运行费用、管理方便和美观等特点，其应用前景广泛。但人工湿地在应用过程中也存在堵塞、运行不稳定、植物退化和占地面积比较大等问题，特别是人工湿地堵塞严重影响了人工湿地的推广与应用。堵塞多发生于人工湿地表层，且有机质在人工湿地表层积累亦是导致人工湿地堵塞的重要原因之一。很多方法被用于解决人工湿地堵塞，并提高人工湿地的净化能力。如名为“利用土壤动物修复堵塞潜流人工湿地渗水能力的方法”的专利（专利号200610030925.6）。该专利对于严重堵塞或中度堵塞湿地，通过投放土壤动物以解决人工湿地堵塞，然而，在该专利中，向堵塞的人工湿地加入动物后需要关闭进水（每3-7天进水1天），以确保动物的生长。因此，该专利虽能解决人工湿地堵塞，但不能连续进水，从而导致人工湿地的处理能力下降。蚯蚓也被用于处理污水，如名为“人工湿地和蚯蚓生态滤池组合深度处理生活污水的方法” 的专利（专利号CN201210439432.3 ），该专利是将人工湿地与蚯蚓生态滤池组合，以实现污水的有效净化。但该专利是通过将蚯蚓用于滤池提高人工湿地的净化能力，并不能解决人工湿地堵塞的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够解决人工湿地堵塞、且能连续进行污水处理、无需停床的污水净化方法及净化系统。

为了达到上述目的，本发明提供了一种污水净化方法，污水通过两个串联的垂直流人工湿地进行净化；在两个垂直流人工湿地中引入蚯蚓；且两个垂直流人工湿地分别交替进行进水和出水，同时使垂直流人工湿地中的水位低于表层5cm-30cm，优选15cm。

上述两个垂直流人工湿地进行交替进水和出水的周期为5天至10天，优选周期为5天。

具体的污水净化方法为：污水均匀分配至垂直流人工湿地A的表层，通过垂直流人工湿地A后从底部流至垂直流人工湿地B，并于垂直流人工湿地B的底部收集后排出；运行一段时间后，污水均匀分配至垂直流人工湿地B的表层，通过垂直流人工湿地B后从底部流至垂直流人工湿地A，并于垂直流人工湿地A的底部收集后排出；如此交替进行进水和出水。

本发明还提供了一种人工湿地污水净化系统，该人工湿地污水净化系统包括两个垂直流人工湿地和排水管；两个垂直流人工湿地中加入蚯蚓，且底部相通；两个垂直流人工湿地的底部均设有水体收集系统；两个水体收集系统分别与对应的排水管相连通。

对本发明的进一步改进在于：两个垂直流人工湿地的表层设有布水系统。

上述布水系统包括布水干管和布水支管；布水支管为多个，平行分布，且分别与布水干管相连通；布水支管向下设有多个布水孔。布水支管上的布水孔呈两排交替排列；布水孔至布水支管中轴线的垂线与重锤线的夹角为45度。

上述水体收集系统包括收集支管和收集干管；收集支管为多个，平行分布，且分别与收集干管相连通；收集支管上设有进水孔。排水管与收集支管旋转相连。

上述垂直流人工湿地包括砾石层和基质层；砾石层高15cm，设于垂直流人工湿地的底部；砾石层中砾石的直径为3-5cm；基质层由重量百分比分别为95%的沙子和5%的有机质组成，高度为70cm，设于砾石层上部；垂直流人工湿地中还种植有水生植物，如芦苇、美人蕉、香蒲、水葱等。

本发明相比现有技术具有以下优点：通过将蚯蚓引入人工湿地，通过蚯蚓取食有机物和在人工湿地中的穿插来解决有机质在人工湿地引起的堵塞；同时利用两个垂直流人工湿地串联进行交替进水和出水，使两个人工湿地基质表层分别交替形成兼氧/好氧环境，从而有利于蚯蚓的生长，依靠蚯蚓的作用解决人工湿地堵塞。本发明利用两个垂直流人工湿地的交替进水，在两个人工湿地的表层分别形成兼氧与好氧环境，分别依次进行硝化与反硝化脱氮，从而有利于提高氮的去除。本发明采用两个人工湿地交替连续进水，不需要停床，提高了污水的净化处理效率。

附图说明

图1为本发明人工湿地污水净化系统的结构示意图；

图2为图1中布水系统的结构示意图；

图3为图2中布水孔的分布图；

图4为图1中水体收集系统的结构示意图；

图5为图4中进水孔的分布图；

图6为图1中排水管与收集干管的连接示意图；

图7为图1中人工湿地污水净化系统的剖面图；

图8为本发明人工湿地污水净化系统的运行方式一；

图9为本发明人工湿地污水净化系统的运行方式二。

图中，A,B-垂直流人工湿地，1-导流孔，2-水体收集系统，21-收集干管，22-收集支管，23-进水孔，3-排水管，4-布水系统，41-布水干管，42-布水支管，43-布水孔，5-控制阀，6-砾石层，7-基质层，8-水生植物，9-蚯蚓，10-水位线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明交替兼氧/好氧型蚯蚓垂直流人工湿地污水净化系统包括两个串联的垂直流人工湿地A、B。垂直流人工湿地A、B底部通过导流孔1相连通。垂直流人工湿地A、B的底部均设有水体收集系统2，表层设有布水系统4。结合图2和图3，布水系统4包括布水干管41和多个平行排布的布水支管42，布水支管42分别与布水干管41相连通。布水支管42向下设有呈两排交错排列的布水孔43。布水孔43至布水支管42中轴线的垂线与重锤线的夹角为45度。两排布水孔之间的距离为10cm，同排相邻布水孔之间的距离为10cm。结合图4至图6，水体收集系统2包括收集干管21和多个平行排布的收集支管22，收集支管22分别与收集干管21相连通。收集支管22上设有交错排列的进水孔23。两排进水孔之间的距离为10cm，同排相邻进水孔之间的距离为10cm。排水管3与收集支管21相连通，排水管3上设有排水口，排水口处设有控制阀5。排水管3与收集支管21旋转相连，通过对排水管3的旋转调节排水口的高度（或可于排水管3的不同高度处设置多个排水口，每个排水口处均设有控制阀，通过控制阀的开关调节排水的水位高度）。

结合图7至图9，本发明污水净化方法具体步骤如下：

步骤1、构建了两个串联的垂直流人工湿地A、B，每个人工湿地床高度为1m，两个人工湿地A、B通过导流孔1相连，水体可通过导流孔1自由在两个人工湿地中交换，导流孔1的目的是使水体均匀地在两个人工湿地A、B中交换。人工湿地长宽比为2:1。

步骤2、在人工湿地床底部放置出水体收集系统2，其组成为出水收集干管21、收集支管22和圆形进水孔23部分组成。圆形进水孔23在支管上呈2排分别，并交替排列，其构成同人工湿地水体收集系统。进水孔23的直径为2cm。

步骤3、在人工湿地床中底部铺上15cm高的砾石层6，砾石直径3-5cm，然后在砾石层6上铺上基质层7，高度为70cm（基质层7组成为沙子与有机质按95%与5%混合）。

步骤4、在人工湿地基质层上放置布水系统4，其由布水干管41、布水支管42和布水孔43部分组成。具体实施为，将布水支管42连接在布水干管41上，并在布水支管42上打两排圆形布水孔43，布水孔43与布水支管42垂线呈45度，2排布水孔43交替排列，2排布水孔43之间的距离分别为10cm。其目的是污水经过布水干管41进入布水支管42，然后通过布水孔43均匀分配在人工湿地基质表面。

步骤5、在出水收集干管21上连接通过旋转高度调节排水口高度的排水管3。人工湿地排水管的排水口最高高度低于基质表层15 cm，其目的是使排水人工湿地基质层中有15 cm高度的基质未没水面淹没（低于5cm即可，此处选择最优水位）。另外，可通过旋转排水管3，降低人工湿地床中的水位，如当旋转管与水平面呈0度夹角时，排水人工湿地中水直接排放，不在人工湿地中积累。因此，可旋转排水管3，调节人工湿地中的水位。

步骤6、在人工湿地中种植水生植物8，如芦苇、美人蕉、香蒲、水葱等，并向人工湿地中加入蚯蚓9。

步骤7、人工湿地运行方法1，即垂直流人工湿地A进水，垂直流人工湿地B出水（垂直流人工湿地A中排水管3上的控制阀5关闭，垂直流人工湿地B中排水管3上的控制阀5开启）。具体运行方式为：首先污水通过布水系统4均匀地将污水分配到垂直流人工湿地A上，经导流孔1进入垂直流人工湿地B，然后通过可旋转排水管3的排水口排放。在垂直流人工湿地B中，由于排水口高度低于基质表层15cm，因此，垂直流人工湿地B中，表层15cm，未被水淹没，且通过毛细管作用，表层15cm处于湿润状态，非常适合蚯蚓的生长。而在垂直流人工湿地A中，基质层不会长期淹水，蚯蚓也能生长。

步骤8、人工湿地运行方法2，即垂直流人工湿地B进水，垂直流人工湿地A出水（垂直流人工湿地B中排水管3上的控制阀5关闭，垂直流人工湿地A中排水管3上的控制阀5开启）。具体运行方式为：首先污水通过布水系统4均匀地将污水分配到垂直流人工湿地B上，经导流孔1进入垂直流人工湿地A，然后通过可旋转排水管3的排水口排放。在垂直流人工湿地A中，由于排水口高度低于基质表层15cm，因此，垂直流人工湿地A中，表层15cm，未被水淹没，且通过毛细管作用，表层15cm处于湿润状态，非常适合蚯蚓的生长。而在垂直流人工湿地B中，基质层不会长期淹水，蚯蚓也能生长。

步骤9、由于人工湿地堵塞主要发生于潜流人工湿地的表层，且有机物积累主要发生于人工湿地表层，因此，经过人工湿地的交替进水，蚯蚓在人工湿地表层取食有机物和穿插作用，以解决人工湿地的堵塞问题，另外人工湿地交替兼氧/好氧，也有利于氮的硝化、反硝化脱氮，和有机物的去除。

步骤10、长时间运行后，如果人工湿地堵塞发生在人工湿地中层（表层15cm以下），此时，可旋转排水管3，降低排水口高度，使蚯蚓向下层移动，解决人工湿地基质中层、下层的堵塞问题。

Claims

1.一种污水净化方法，其特征在于：所述污水通过两个串联的垂直流人工湿地进行净化；所述两个垂直流人工湿地中引入蚯蚓；所述两个垂直流人工湿地分别交替进行进水和出水，同时使垂直流人工湿地中的水位低于表层5cm-30cm。

2.根据权利要求1所述的污水净化方法，其特征在于：所述两个垂直流人工湿地进行交替进水和出水的周期为5天至10天。

3.根据权利要求1或2所述的污水净化方法，其特征在于：所述污水均匀分配至垂直流人工湿地A的表层，通过垂直流人工湿地A后从底部流至垂直流人工湿地B，并于垂直流人工湿地B的底部收集后排出；运行一段时间后，污水均匀分配至垂直流人工湿地B的表层，通过垂直流人工湿地B后从底部流至垂直流人工湿地A，并于垂直流人工湿地A的底部收集后排出；如此交替进行进水和出水。

4.一种人工湿地污水净化系统，其特征在于：所述人工湿地污水净化系统包括两个垂直流人工湿地和排水管；所述两个垂直流人工湿地中加入蚯蚓，且底部相连处设有多个导流孔，通过导流孔相通；所述垂直流人工湿地的底部设有水体收集系统；所述水体收集系统分别与对应的排水管相连通。

5.根据权利要求4所述的人工湿地污水净化系统，其特征在于：所述两个垂直流人工湿地的表层设有布水系统。

6.根据权利要求5所述的人工湿地污水净化系统，其特征在于：所述布水系统包括布水干管和布水支管；所述布水支管为多个，平行分布，且分别与所述布水干管相连通；所述布水支管向下设有多个布水孔。

7.根据权利要求6所述的人工湿地污水净化系统，其特征在于：所述布水支管上的布水孔呈两排交替排列；所述布水孔至布水支管中轴线的垂线与重锤线的夹角为45度。

8.根据权利要求4至7任一所述的人工湿地污水净化系统，其特征在于：所述水体收集系统包括收集支管和收集干管；所述收集支管为多个，平行分布，且分别与所述收集干管相连通；所述收集支管上设有进水孔。

9.根据权利要求8所述的人工湿地污水净化系统，其特征在于：所述排水管与收集支管旋转相连。

10.根据权利要求4所述的人工湿地污水净化系统，其特征在于：所述垂直流人工湿地包括砾石层和基质层；所述砾石层高15cm，设于垂直流人工湿地的底部；所述砾石层中砾石的直径为3-5cm；所述基质层由重量百分比分别为95%的沙子和5%的有机质组成，高度为70cm，设于所述砾石层上部；所述垂直流人工湿地中还种植有水生植物。