CN103819003A

CN103819003A - 利用取水样便捷的人工湿地处理污水的方法

Info

Publication number: CN103819003A
Application number: CN201410066198.3A
Authority: CN
Inventors: 游少鸿; 李洋; 金旭; 林子雨; 张笛
Original assignee: Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin University of Technology
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: CN103819003B

Abstract

本发明公开了一种利用取水样便捷的人工湿地处理污水的方法。（1）建立一个取水样便捷的人工湿地，包括有床体，床体内部依次设有进水集水区、污水处理区和出水集水区。进水集水区由布水层、进水挡板组成；污水处理区由布水层、填料层、取水管、导液板组成；出水挡板右侧为出水集水区。（2）污水流入进水集水区，经过布水层，再由进水挡板下端留有的空隙进入污水处理区；在污水处理区中，污水经过布水层、填料层、取水管、植物根系处理、导液板，最后污水由出水挡板流出。本发明取水便捷、采集的水样具有代表性，为科学研究人工湿地技术提供了极大的便利。

Description

利用取水样便捷的人工湿地处理污水的方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是一种利用取水样便捷的人工湿地处理污水的方法。

背景技术

人工湿地处理污水技术已经被广泛应用于处理生活污水、农业排水、工业废水及其他领域。人工湿地污水处理系统具有耐冲击负荷能力强、氮磷去除效果好、生态景观改善效果明显等优点。在我国，人工湿地处理技术已被越来越多的地区所重视和采纳，使得这一技术的前景更加光明。

人工湿地按水流形态基本可分为3种类型，即表流人工湿地、潜流人工湿地和复合流人工湿地。然而，传统的这三种人工湿地都只能检测进水与出水的指标，想检测人工湿地系统中某个区域的污水指标却比较困难，对于水中污染物在人工湿地系统各个区域内去除效果的趋势也无法得知，从人工湿地技术科学研究的角度来讲，给科研带来了极大的不便。

发明内容

本发明为克服上述现有类型人工湿地取水不方便的缺点，提供了一种利用取水样便捷的人工湿地处理污水的方法。

具体步骤为：

一、建立一个取水便捷的人工湿地，包括有床体，床体内部依次设有进水集水区、污水处理区和出水集水区，床体的平面为长方形，长宽比2.5-3.5：1，进水床体外沿高度80~100cm。

进水集水区由第一布水层、进水挡板组成。第一布水层分布在进水集水区的底部，由平均粒径为2cm的碎石堆积组成，堆积厚度为10~20cm；进水挡板下端与床体底部间留有空隙，空隙高度与第一布水层厚度相同，进水挡板上端高出进水床体外沿20~30cm。

污水处理区由第二布水层、填料层、16根取水管、第一导液板和第二导液板组成。第二布水层分布在床体底部以及出水挡板前侧，由平均粒径为2cm的碎石堆积组成，堆积厚度为10~20cm；填料层位于第二布水层的上方，填料层由红壤与石英砂混合而成，,厚度为40~60cm，填料层上方种植有挺水植物；污水处理区设置导液板两个，将污水处理区平均的分为三个小区域，第一导液板上端低于进水床体外沿10~20cm，下端与床体底部密实相连，第二导液板上端高出进水床体外沿20~30cm，下端与床体底部间留有空隙，空隙高度与第二布水层厚度相同；污水处理区的每根取水管均横穿整个床体，一端穿出床体，其上设有阀门，另一端与床体内沿密实连接，第一导液板前的区域设有两列，第二导液板前侧、污水处理区末端布水层前侧分别设有一列，设置的位置分别为水层、浅填料层、深填料层和底部布水层，每根取水管的管径均为2cm，管上均匀分布孔径为5mm的小孔，保证取水时能够取出该横断面的混合污水，每根取水管外侧均包有多层细筛网，保证填料不会进入小孔随污水流出。

出水挡板上端低于进水床体外沿10~20cm，出水挡板外侧为出水集水区。

所述挺水植物为菖蒲、菰和水芹中的一种。

二、污水流入进水集水区，经过进水挡板的下端空隙，由第一布水层均匀的分配到污水处理区，污水先后经过第一导液板的上端和第二导液板的下端，再由出水挡板流出。微生物在污水处理区的填料和挺水植物根区附近大量繁殖，吸附污水中的胶体、悬浮物质和溶解状态的物质，挺水植物也可吸收部分氮、磷来充当营养物质，从而达到对污水的深度处理。

三、污水处理一段时间后，打开每根取水管的阀门，分别取到污水处理区内不同位置的表层水、浅填料层水、深填料层水、底层水，从而根据所测得的指标绘制污染物去除趋势图表，实现对人工湿地处理污水原理的深度研究。

本发明的有益效果在于：即实现了污水在人工湿地内的波形流动，达到深度处理的目的，也使得科学研究时取水更加方便、所采水样具有代表性，为科学研究人工湿地技术提供了极大的便利。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明取水管的结构示意图。

图中标记：1-进水床体外沿；2-进水挡板；3-第一导液板；4-第二导液板；5-出水挡板；6-第一布水层；7-填料层；8-第二布水层；9-挺水植物；10-取水管a；11-取水管b；12-取水管c；13-取水管d；14-取水管e；15-取水管f；16-取水管g；17-取水管h；18-取水管i；19-取水管j；20-取水管k；21-取水管L；22-取水管m；23-取水管n；24-取水管o；25-取水管p；26-小孔；27-阀门。

具体实施方式

实施例：

一、建立一个取水便捷的人工湿地如图1所示，床体、进水挡板2、出水挡板5、第一导液板3和第二导液板4采用防渗混凝土砌成，取水管采用不锈钢管，床体的平面为长方形，长300cm，宽100cm；进水床体外沿1高为100cm。

进水集水区由第一布水层6、进水挡板2组成。第一布水层6分布在进水集水区的底部，由平均粒径为2cm的碎石堆积组成，堆积厚度在20cm；进水挡板2下端与床体底部间留有20cm空隙，进水挡板2上端比进水床体外沿1高出25cm。

污水处理区由第二布水层8、填料层7、取水管a10、取水管b11、取水管c12、取水管d13、取水管e14、取水管f15、取水管g16、取水管h17、取水管i18、取水管j19、取水管k20、取水管L21、取水管m22、取水管n23、取水管o24、取水管p25、第一导液板3和第二导液板4组成。第二布水层8分布在床体底部以及出水挡板前侧，由平均粒径为2cm的碎石堆积组成，堆积厚度为20cm；填料层7由红壤与石英砂混合而成，厚度为60cm，填料层7上方种植的挺水植物9为菖蒲；污水处理区设置导液板两个，将污水处理区平均的分为三个小区域，第一导液板3上端比进水床体外沿1低20cm，下端与床体底部密实相连，第二导液板4上端比进水床体外沿1高出20cm，下端与床体底部间留有20cm空隙；污水处理区的污水处理区的每根取水管均横穿整个床体，一端穿出床体，其上设有阀门27，另一端与床体内沿密实连接，第一导液板3前的区域设有两列，第二导液板4前侧、污水处理区末端第二布水层8前侧分别设有一列，设置的位置分别为水层、浅填料层、深填料层和底部布水层，每根取水管管径均为2cm，管上均匀分布孔径为5mm的小孔26，保证取水时能够取出该横断面的混合污水，每根取水管外侧均包有多层细筛网，保证填料层7的填料不会进入小孔26随污水流出。

出水挡板5外侧为出水集水区，出水挡板5上端比进水床体外沿1低25cm。

二、所处理污水为广西桂林市雁山镇生活污水，人工湿地前设置容量为5吨的水塔，向水塔中投加重金属溶液MnCl，使其与污水混合后Mn²⁺浓度为10—15mg/L。

污水由进水集水区流入，经过碎石组成的第一布水层6进入污水处理区，污水先后经过第一导液板3的上端和第二导液板4的下端，微生物在污水处理区的红壤、石英砂和菖蒲根区附近大量繁殖，吸附污水中的胶体、悬浮物质和溶解状态的物质，菖蒲也可吸收部分氮、磷来充当营养物质，同时也可富集大量的Mn²⁺，从而达到对污水的深度处理。与此同时，污水处理一段时间后，可打开取水管阀门，分别采集到不同区域的表层水、浅土层水、深土层水和底层水，进行检测研究。污水经过出水挡板5流入出水集水区后流出。

三、以水力停留时间（HRT）为4d的进水流速持续向人工湿地内通入含重金属溶液的污水，连续运行3个周期后，打开阀门27，分别采集到不同区域的表层水、浅土层水、深土层水和底层水，进行检测研究。

检测结果详见表1。

表1人工湿地中污水检测指标

从表1可以看出，随着污水在人工湿地内的流动，污水中的TP、TN、NH⁺ ₄-N、COD、浊度及Mn²⁺浓度逐渐被去除或是吸附。竖直方向上来看，当污水从取水管b11流向取水管c12、从取水管f15流向取水管g16、从取水管k20流向取水管j19、从取水管n23流向取水管o24时污染物去除强度最大，可见在深土层与浅土层之间，污水中的污染指标去除强度最大，其中污水的TP通过吸附或沉淀作用存留在土壤中，存留在植物体内的很少，基质对无机磷的去除作用因填料的不同存在差异。人工湿地净化TN的主要途径是微生物硝化与反硝化作用，从表1可看出污水从取水管h17流向取水管L21时，TN去除率并不高，这可能是因为在表层水中微生物的数量并没有土层中多。NH⁺ ₄-N在人工湿地内主要去除途径为植物吸收、吸附、硝化和氨化过程, 基质对NH⁺ ₄-N 的净化甚微。

本应用实例出水对污水中TP去除率可达99.36%，对TN去除率达到92%，对NH⁺ ₄-N去除率达到99.7%，对COD去除率达到89.3%，对浊度的去除率达到98.9%，对重金属Mn²⁺去除率达到99.29%，不仅对污水的处理效果高出传统的人工湿地，而且可分别检测到系统内局部的处理程度，为进一步科学研究人工湿地技术提供了极大的便利。因此，本发明对城市生活污水及工业废水的净化能力较强，具有极其广阔的应用于推广前景。

Claims

1.一种利用取水便捷的人工湿地处理污水的方法，其特征在于具体步骤为：

一、建立一个取水便捷的人工湿地，包括有床体，床体内部依次设有进水集水区、污水处理区和出水集水区；床体的平面为长方形，长宽比为2.5~3.5：1，进水床体外沿（1）高度为80~100cm；

进水集水区由第一布水层（6）、进水挡板（2）组成；第一布水层（6）分布在进水集水区的底部，由平均粒径为2cm的碎石堆积组成，堆积厚度为10~20cm；进水挡板（2）下端与床体底部间留有空隙，空隙高度与第一布水层（6）厚度相同，进水挡板（2）上端高出进水床体外沿（1）20~30cm；

污水处理区由第二布水层（8）、填料层（7）、取水管a（10）、取水管b（11）、取水管c（12）、取水管d（13）、取水管e（14）、取水管f（15）、取水管g（16）、取水管h（17）、取水管i（18）、取水管j（19）、取水管k（20）、取水管L（21）、取水管m（22）、取水管n（23）、取水管o（24）、取水管p（25）、第一导液板（3）和第二导液板（4）组成；第二布水层（8）分布在床体底部以及出水挡板（5）前侧，由平均粒径为2cm的碎石堆积组成，堆积厚度为10~20cm；填料层（7）位于第二布水层（8）的上方，填料层（7）由红壤与石英砂混合而成，厚度为40~60cm，填料层（7）上方种植有挺水植物（9）；污水处理区设置导液板两个，将污水处理区平均的分为三个小区域，第一导液板（3）上端低于进水床体外沿（1）10~20cm，下端与床体底部相连，第二导液板（4）上端高出进水床体外沿（1）20~30cm，下端与床体底部间留有空隙，空隙高度与第二布水层（8）厚度相同；污水处理区的每根取水管均横穿整个床体，一端穿出床体，其上设有阀门（27），另一端与床体内沿连接，第一导液板（3）前的区域设有两列，第二导液板（4）前侧、污水处理区末端第二布水层（8）前侧分别设有一列，设置的位置分别为水层、浅填料层、深填料层和底部布水层，每根取水管管径均为2cm，其上均匀分布孔径为5mm的小孔（26），每根取水管外侧均包有多层细筛网；出水挡板（5）上端低于进水床体外沿（1）10~20cm，出水挡板（5）外侧为出水集水区；

所述挺水植物（9）为菖蒲、菰和水芹中的一种；

二、污水流入进水集水区，经过进水挡板（2）的下端空隙，由第一布水层（6）均匀的分配到污水处理区，污水先后经过第一导液板（3）的上端和第二导液板（4）的下端，再由出水挡板（5）流出；微生物在污水处理区的填料和挺水植物根区附近大量繁殖，吸附污水中的胶体、悬浮物质和溶解状态的物质，挺水植物也吸收部分氮、磷来充当营养物质，从而达到对污水的深度处理；

三、污水处理一段时间后，打开每根取水管的阀门（27），分别取到污水处理区内不同位置的表层水、浅填料层水、深填料层水、底层水，根据所测得的指标绘制污染物去除趋势图。