CN106554134B - 一种人工湿地系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工湿地系统及其应用，属于环境工程技术领域。本发明提供了一种能密集采集水样，实时监测反应器中的水位的人工湿地系统，包括PCL潜流人工湿地单元，生物炭潜流人工湿地单元和表面流人工湿地单元，各工作单元均能很好的承受填料和水的压力，底面和侧面分别能至少承受30000Pa和10000Pa的压强，不漏水，耐腐蚀能力强。采用本发明的人工湿地系统进行污水处理，保证了出水中COD小于40mg/L，总氮1～1.5mg/L之间，总磷接近0。

Description

一种人工湿地系统及其应用

技术领域

本发明涉及一种人工湿地系统及其应用，属于环境工程技术领域。

背景技术

人工湿地是对自然湿地净化功能的模仿或者强化，具有成本低，净化效果好等优点。根据其水流特点可分为表面流人工湿地和潜流人工湿地两种。在实际工程中大部分是对这两种人工湿地进行组合使用，如水平潜流和表面流组合，下行垂直潜流和上行垂直潜流组合，垂直潜流和表面流组合等。组合人工湿地的优势是：一，使水流更加充分的流过填料接着，增加了水流的流程，提高水力停留时间；二，使处理系统的耐负荷冲击能力提高，系统中的各个单元条件可控性好，有利于形成了好氧与厌氧条件并存的复合水处理结构,显著提高了对污水中污染物的净化效率，对氮、磷的去除效果明显。

由于人工湿地的诸多优点，使其越来越受到重视，也开发出越来越多形式的人工湿地系统。随着污水处理厂的提标改造，人工湿地更是作为污水处理厂最后一道工序保证出水水质的达标。

现今对人工湿地研究的重点在人工湿地结构、填料、湿地植物及湿地微生物等方面，开发新型人工湿地一般在实验室条件下考察其性能，技术成熟后再推广至工程上。目前在实验室条件下设计的人工湿地都是单独的潜流人工湿地或表面流人工湿地，对其间的组合研究较少。其次，大部分的实验室条件下设计的人工湿地尺寸较小，不能反映实际人工湿地的处理性能。再者，目前研究的缓释固体碳源都存在DOC释放不可控的问题，一般都会引起后续出水的COD含量升高，在去除氮的同时引入了新的污染物。现有技术设计的实验室研究用人工湿地大多是单独的潜流人工湿地，设计尺寸小，不能重复更换填料，对固体碳源缓释不可控问题没有相应的解决方法。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种人工湿地系统，一种人工湿地系统，包括调节池、PCL潜流人工湿地单元、生物炭潜流人工湿地单元和表面流人工湿地单元；按上述顺序通过管道和/或泵依次连接；所述PCL潜流人工湿地单元和生物炭潜流人工湿地单元为圆柱形；所述PCL潜流人工湿地单元自下向上设置卵石层、碎石层、陶粒/聚己内酯混合层和陶粒层；所述生物炭潜流人工湿地单元从下至上包括碎石层、沸石层、生物炭层和沸石层；所述表面流人工湿地单元自下向上包括碎石层、沸石层和石英砂层；所述泵包括曝气泵和蠕动泵。

在本发明的一种实施方式中，所述连接具体是：曝气泵通过管道接入调节池，调节池通过蠕动泵连接PCL潜流人工湿地单元；PCL潜流人工湿地单元与生物炭潜流人工湿地单元之间设置两个连接通道，一个通道为管道直连，另一个通道设置中间集水池；曝气泵通过管道接入中间集水池，中间集水池通过蠕动泵连接生物炭潜流人工湿地单元，两个通道分别设置阀门；生物炭潜流人工湿地单元和表面流人工湿地单元之间设置中间集水桶，曝气泵通过管道接入中间集水池，中间集水池通过蠕动泵连接表面流人工湿地单元。

在本发明的一种实施方式中，所述泵包括曝气泵和蠕动泵。

在本发明的一种实施方式中，所述PCL潜流人工湿地单元顶部设置布水器，底部设置集水管。

在本发明的一种实施方式中，所述生物炭潜流人工湿地单元底部设置布水管，顶部设置出水堰。

在本发明的一种实施方式中，所述PCL潜流人工湿地单元、生物炭潜流人工湿地单元和表面流人工湿地单元的主体均采用2mm不锈钢。

在本发明的一种实施方式中，所述PCL潜流人工湿地单元为底面直径为60～70cm，高90～100cm的圆柱形反应器，底部封底，顶部不封顶。在反应器底部0～10cm设置出水口，在出水口向上的侧壁由下往上30cm、50cm、70cm处各设置一个取样口，在顶部90～100cm设置进水口；3个取样口与出水口在反应器轴向同一母线上，进水口在与出水口相对的母线上。在反应器外壁上沿罐体轴向设置了液位计，以观察反应器中的液位情况。

在本发明的一种实施方式中，所述PCL潜流人工湿地单元填装四层填料，自下至上依次为高度25～35cm粒径2-5cm卵石层，高度15～25cm粒径1-3cm碎石层，高度15～25cm粒径2～4mm陶粒与粒径2.5-3mm聚己内酯混合层，和高度15～25cm粒径2～4mm陶粒层，并在陶粒层上设置高度10～20cm的超高层。

在本发明的一种实施方式中，所述PCL潜流人工湿地单元采用顶部进水，底部出水；顶部设置布水器，底部设置集水管；布水器为一根长为45cm的DN 20主管垂直连接三根DN 15下部穿孔的支管，三根支管间隔15cm，将主管方向的直径四等分，其中主管和三根支管在同一平面上，长度从主管延伸到反应器内壁。底部集水管为一根长30～40cm的DN 20穿孔管。穿孔管孔径为2～3mm。

在本发明的一种实施方式中，所述生物炭潜流人工湿地单元为底面直径为60～70cm，高90～100cm的圆柱形反应器，底部封底，顶部不封顶。在反应器底部0～10cm设置进水口，在进水口向上的侧壁由下往上30cm、50cm、70cm处各设置一个取样口，在顶部90～100cm设置出水口；3个取样口与进水口在反应器轴向同一母线上，进水口在与出水口相对的母线上。在反应器外壁上沿罐体轴向设置了液位计，以观察反应器中的液位情况。

在本发明的一种实施方式中，所述生物炭潜流人工湿地单元填装四层填料，从下至上依次是高度30±5cm粒径1-3cm碎石层，高度20±5cm粒径2～4mm沸石层，高度20±5cm粒径0.2～0.5mm生物炭层，和高度20±5cm粒径2～4mm沸石层，并在沸石层上设置高度10～20cm的超高层。

在本发明的一种实施方式中，所述生物炭潜流人工湿地单元采用底部进水，顶部出水；底部采用长为30～40cm的DN 20的穿孔管布水，所述穿孔管孔径为2～3mm；所述生物炭潜流人工湿地单元顶部设置8～10cm，宽5～7cm，高5～6cm的出水堰；所述出水堰与出水口连接，使出水堰集水后水流从出水口排出。

在本发明的一种实施方式中，所述PCL潜流人工湿地单元和/或生物炭潜流人工湿地单元的填料层之间设置穿孔管；所述穿孔管一端预埋在填料中，另一端连接人工湿地单元内壁上的接口，并在外壁上的接口端设置水样采集口。

在本发明的一种实施方式中，所述取样口处还设置阀门。

在本发明的一种实施方式中，所述生物炭由芦苇在隔绝空气条件下550-600℃热解2h制得，经过酸洗后用去离子水洗至中性，自然风干后备用。

在本发明的一种实施方式中，所述PCL为白色圆柱形颗粒，直径1.0mm，长2.5-3.0mm。

在本发明的一种实施方式中，所述表面流人工湿地单元是长、宽、高分别为100cm、50cm、50cm的长方体反应器，底部封底，顶部不封顶，采用顶部进水，底部集水管出水，水沿长边方向流动；在一个正方形侧面顶部45～50cm处的中间位置设置进水口，在相对的正方形侧面的底部0～5cm处的中间位置设置出水口；顶部采用长90～100cm的DN 20穿孔管布水，底部采用长50～60cm的DN 20穿孔管集水后排出。

在本发明的一种实施方式中，所述表面流人工湿地填装三层填料，从下往上依次为高度10±2cm粒径1-3cm碎石层，高度10±2cm粒径2～4mm沸石层，和高度8～12cm粒径2～3mm天然石英砂层，预留8～12cm的水位，并在预留水位上方设置10～15cm的超高层。

在本发明的一种实施方式中，所述表面流人工湿地单元表面种植植物。

在本发明的一种实施方式中，所述人工湿地单元的进水口和出水口设置螺纹接头，外部接球阀、变径接头和DN 15的水管，PCL潜流人工湿地进水口内部接塑料布水器，出水口内部接DN 20的穿孔管。生物炭潜流人工湿地进水口内部接DN 20的穿孔管，出水口内部接出水堰。

在本发明的一种实施方式中，所述潜流人工湿地单元的取样口设置螺纹接头，外部接球阀、DN 15的水管，内部接长为20～30cm的DN 15的穿孔管，穿孔管孔径为2～3cm。

在本发明的一种实施方式中，所有穿孔管均为下部穿孔，孔径为2～3mm。

本发明的第二个目的是提供所述的人工湿地系统在污水处理中的应用。

在本发明的一种实施方式中，所述应用是按下述步骤运行人工湿地系统：

(1)按70～100L/min的曝气量对调节池中进水进行曝气，调节池中的DO浓度控制在3-5mg/L，再由蠕动泵从调节池泵入人工湿地系统；

(2)将步骤1处理的水样0.6～0.9m³/(m²·d)的水力负荷泵入PCL潜流人工湿地单元，控制水力停留时间为1～1.5天；

(3)步骤2的出水流入生物炭潜流人工湿地单元，控制水力停留时间为1～1.5天；

(4)步骤3的出水流入中间集水池中，再按流量170L/d～255L/d泵入表面流人工湿地单元，控制水力停留时间为0.5～1天。

有益效果：本发明各工作单元均能很好的承受填料和水的压力，底面和侧面分别能至少承受30000Pa和10000Pa的压强，不漏水，耐腐蚀能力强。本发明潜流人工湿地系统设置为圆柱形，减少产生死角的可能；本发明将潜流人工湿地单元与表面流人工湿地单元串联连接，完整地模拟了大部分人工湿地的实际结构，反映了实际人工湿地的运行模式；本发明设置调节池，能对初始进水进行预处理，有效应对水力负荷及有机物负荷的冲击，使人工湿地系统进水水质均匀；本发明设置一个下流式潜流人工湿地单元和一个上流式潜流人工湿地单元，两者的串联增加了水力停留时间和水流的流程；本发明的潜流人工湿地填料层高度80-90cm，人工湿地单元中能产生明显的好氧、缺氧及厌氧区；本发明设置了多个水样采集口，能密集采集水样，同时采样口位置的设计能准确监测每一层填料的处理效果；本发明设置的表面流人工湿地能进一步增加了水力停留时间和水流流程，能进一步净化污水；本发明在调节池采用人工曝气装置，强化人工湿地COD的去除和硝化作用；本发明PCL人工湿地单元采用缓释固体碳源PCL，其释放的碳源能补充厌氧区反硝化作用所需的碳源，强化人工湿地反硝化作用从而强化脱氮；本发明在两个潜流人工湿地单元之间设置两个通道，在DOC浓度低时选择直接输送通道，在DOC浓度高时选择经过曝气再经过蠕动泵后输送通道，强化对水体中COD的去除，解决固体碳源的DOC缓释不可控使得出水中COD含量升高的问题；本发明生物炭人工湿地单元采用生物炭作为填料，利用生物炭的吸附性能和碳源缓释性能进一步强化除磷脱氮，同时去除上一级产生的过量DOC，解决固体碳源的DOC缓释不可控使得出水中COD含量升高的问题；本发明将人工湿地系统单元出水曝气后经过表面流人工湿地，进一步去除前两级人工湿地系统产生的过量DOC，解决固体碳源的DOC缓释不可控使得出水中COD含量升高的问题，达到净化水体的目标。采用本发明的人工湿地系统进行污水处理，保证了出水中COD小于40mg/L，总氮1～1.5mg/L之间，总磷接近0。

附图说明

图1为本发明一种人工湿地反应系统结构示意图；其中1，调节池；2，PCL潜流人工湿地单元；3，生物炭潜流人工湿地单元；4，表面流人工湿地单元；5，中间集水池；6，曝气泵；7，蠕动泵；

图2为本发明一种人工湿地反应系统中PCL潜流人工湿地单元结构示意图；其中21，进水口；22，布水器；23，液位计；24，穿孔管；25，集水管；26，水样采集口；27，出水口；210，卵石层；220，碎石层；230，陶粒/聚己内酯混合层；240，陶粒层；

图3为本发明一种人工湿地反应系统中生物炭潜流人工湿地单元结构示意图；其中31，进水口；32，出水堰；33，液位计；34，穿孔管；35，进水穿孔管；36，水样采集口；37，出水口；310，碎石层；320，沸石层；330，生物炭层；340，沸石层；

图4位本发明一种人工湿地反应系统中表面流人工湿地单元结构示意图；其中41，进水口；42，石英砂层：43，沸石层；44，碎石层；45，植物；46，集水管；47，出水口；

图5为本发明的一种人工湿地反应系统中布水器俯视图；其中110，干管；,120，穿孔支管；

图6为本发明的人工湿地系统启动和运行期2个月系统COD，总氮(TN)，总磷(TP)的去除效果图；

图7为PCL潜流人工湿地单元对COD，TN，TP的去除效果图；

图8为生物炭潜流人工湿地单元对COD，TN，TP的去除效果图；

图9为表面流人工湿地单元对COD，TN，TP的去除效果图；

图10为PCL潜流人工湿地单元中PCL层的生物量变化；

图11为生物炭潜流人工湿地单元中生物炭层的生物量变化；

图12为系统运行稳定期间COD，TN，TP在系统流程中的去除趋势。

具体实施方式

下述实施例中,进出水的pH、溶解氧(DO)、温度(℃)分别使用便携式pH计、便携式溶解氧仪标准型溶解氧电极、水温计进行测定。总氮的测定采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法(GB11894-89)；总磷采用钼锑抗分光光度法(GB11893-89)；生物量测定采用氯仿熏蒸－K₂SO₄提取-碳分析仪器法。

实施例1聚己内酯(PCL)-生物炭组合人工湿地系统的设计

如图1所示，本发明的一种人工湿地系统由调节池1、PCL潜流人工湿地单元2、生物炭潜流人工湿地单元3和表面流人工湿地单元4通过管道、泵依次连接组成，曝气泵6通过管道接入调节池1，调节池1通过蠕动泵7连接PCL潜流人工湿地单元2；PCL潜流人工湿地单元2与生物炭潜流人工湿地单元3之间设置两个连接通道，一个为管道直连，另一个设置中间集水池5，中间集水池5连接有曝气泵6，中间集水池通过蠕动泵7连接生物炭潜流人工湿地单元3，两个通道分别设置阀门，实际运行中根据情况使用其中任一个通道，在前一级PCL潜流人工湿地出水DOC浓度低时选择直接输送通道，在出水DOC浓度高时选择经过曝气再经过蠕动泵后输送通道，强化对水体中DOC的去除，解决固体碳源的DOC缓释过程不可控使得出水中DOC含量升高的问题；生物炭潜流人工湿地单元3和表面流人工湿地单元4之间设置中间集水池5，中间集水池5连接有曝气泵6，中间集水池通过蠕动泵7连接表面流人工湿地单元4。

本发明的一种人工湿地系统中污水分别经过三级处理，第一级为PCL潜流人工湿地单元2，第二级为生物炭潜流人工湿地单元3，第三级为表面流人工湿地单元4。污水在调节池1中经过曝气泵6曝气后，通过蠕动泵7输送至PCL潜流人工湿地单元2，由顶部进水口经布水管22进水，水流向下流动至底部通过集水管25将水收集并流出至中间集水池5中，再直接输送或经过蠕动泵7输送至生物炭潜流人工湿地单元3，生物炭潜流人工湿地单元3下部设置进水口31，水流从底部进水口31经进水穿孔管35流入，向上流动至顶部经出水堰32流出，经过另一中间集水池5，曝气泵6曝气后由蠕动泵7输送至表面流人工湿地单元4中。

第一级反应器PCL潜流人工湿地单元2(图2所示)为下流式潜流人工湿地，是底面直径为60～70cm，高90～100cm的圆柱形反应器，底部封底，顶部不封顶。顶部90～100cm设置进水口21，与布水器22连接，另一端底部0～10cm设置出水口27，填料自下至上依次设置高度为30±5cm、粒径2-5cm卵石层210，高度为20±5cm、粒径1-3cm碎石层220，高度为20±5cm、粒径2～4mm陶粒与粒径2.5-3mm聚己内酯(PCL)混合的陶粒/聚己内酯混合层230，高度为20±5cm、粒径2～4mm陶粒层240，陶粒层上设置10～20cm的超高层；其中陶粒与PCL混合的质量比例为1:1。在侧壁由下往上30cm、50cm、70cm处各设置一个水样采集口26，水样采集口26与出水口27在反应器轴向同一母线上，进水口21在与出水口27相对的母线上。每两层填料层之间设置穿孔管24进行集水，穿孔管24水平设置，一端预埋在填料中，另一端连接人工湿地单元内壁上的接口，并在人工湿地单元外壁上的接口端设置水样采集口26用于采集水样，水样采集口设置阀门。所述PCL潜流人工湿地单元2还在外部设置竖直的液位计23，用于观察液面高度。污水进入该人工湿地单元后，从进水口21经过布水器22均匀分布，经过填料层的吸附、过滤及人工湿地中微生物的作用向底部流动，在底部集水区通过集水管25收集，最后从出水口27流出。底部集水管25为一根长30～40cm的DN 20穿孔管，穿孔管孔径为2～3mm。

第二级生物炭潜流人工湿地单元3(图3所示)底部设置进水口31，顶部设置出水堰32，出水堰32通过管道与出水口37连接，生物炭潜流人工湿地单元填装四层填料，自下至上依次是高度为30±5cm、粒径1-3cm碎石层310，高度为20±5cm、粒径2～4mm沸石层320，高度为20±5cm、粒径0.2～0.5mm生物炭层330，高度为20±5cm、粒径2～4mm沸石层340，并设置10～20cm的超高层。每层填料层的底部设置穿孔管34，穿孔管34水平设置，一端预埋在填料中用于集水，另一端连接人工湿地单元内壁上的接口，并在人工湿地单元外壁上的接口端设置水样采集口36用于采集水样，水样采集口36还设置阀门。所述生物炭潜流人工湿地单元2还在外部设置竖直的液位计33，用于观察液面高度。污水从底部进水口31进入该人工湿地单元后，经过填料层的吸附、过滤及人工湿地中微生物的作用向顶部流动，通过出水堰32从出水口37流出。

第三级表面流人工湿地反应单元4(图4所示)上部设置进水口41，另一端下部设置出水口47，底部设置集水管46，自下向上填装三层填料，依次是高度为10±2cm、粒径1-3cm碎石层44，高度为10±2cm、粒径2～4mm的沸石层43，高度为10±2cm、粒径2～3mm的石英砂层42，高度为10cm的水位，和水位上设置的10～15cm的超高层，水位和超高层之间种植植物45。污水从顶部进水口41进入该湿地单元后，经过填料层的吸附、过滤及人工湿地中微生物的作用向底部部流动，最后通过集水管46从出水口47流出。

PCL潜流人工湿地单元2在顶部水平设置布水器22。布水器设置一个干管110，与干管垂直且平行于水平面并排设置支管120，水流由干管110流入，再由穿孔支管120均匀分布到人工湿地单元中进行处理。

潜流人工湿地单元进水口处设置布水器22，使进水均匀进入潜流人工湿地单元中进行处理。布水器设置22一个长为45cm的DN 20干管29，与干管29垂直且平行于水平面并排设置三根DN 15下部穿孔的支管30，支管30间隔15cm，水流由干管29流入，再由穿孔支管30均匀分布到人工湿地单元中。

实施例2聚己内酯(PCL)-生物炭组合人工湿地系统的运行

按下述步骤运行本发明的人工湿地系统：

1.启动期：

(1)系统进水采用地表水，测定水中COD、总氮(TN)和总磷(TP)主要指标，人工配至COD为120mg/L，总氮为5mg/L，总磷为2mg/L；

(2)在PCL潜流人工湿地中预先接种硝化菌反硝化菌混合菌种，硝化反硝化菌种购自普罗生物技术(上海)有限公司，以加快反应器系统的启动；

(3)系统进水先按70L/min的曝气量对调节池中进水进行曝气，调节池中的DO浓度控制在2-4mg/L内，再由蠕动泵从调节池泵入人工湿地系统；

(4)曝气后的水样按0.6m³/(m²·d)的水力负荷泵入系统中，经过PCL潜流人工湿地单元，生物炭潜流人工湿地单元和表面流人工湿地单元，最终出水回流到调节池中；

(5)每天对系统出水的COD、总氮和总磷主要指标进行测定；

系统出水稳定后进入系统运行期。

2.运行期

(1)系统进水采用地表水，测定水中COD、总氮和总磷主要指标；

(2)系统进水先按70L/min的曝气量对调节池中进水进行曝气，调节池中的DO浓度控制在2-4mg/L内，再由蠕动泵从调节池泵入人工湿地系统；

(3)将步骤2)处理的水样按0.9m³/(m²·d)的水力负荷进到PCL潜流人工湿地单元，上部进水，经布水器均匀分布到单元内后向下流动，依次经过陶粒层、陶粒与聚己内酯(PCL)混合层、碎石层和卵石层，最后经集水管集水后从底部流出，对污染物初步去除，水力停留时间为1天；

(4)步骤3)的出水经软管或泵进到生物炭潜流人工湿地单元，底部进水，依次经过碎石层、沸石层、生物炭层和沸石层，最后经出水堰从顶部流出，对污染物，特别是氮进一步去除，水力停留时间为1天；

(5)步骤4)的出水流入50L的集水桶中，再由蠕动泵按流量255L/d泵入表面流人工湿地单元，顶部进水，经过石英砂层、沸石层和碎石层，最后经集水管集水后从底部流出，对污染物进一步去除，水力停留时间为0.5天。

(6)每3天测定各个系统单元出水的COD、总氮和总磷主要指标，分析各个单元对污染物的去除；

(7)每15天对PCL单元和生物炭单元进行固体采样，分析湿地单元中的微生物状况。

运行实例中的流量是通过查阅文献、参考人工湿地设计指南及运行稳定后的出水水质确定的，在潜流人工湿地中水力停留时间为1天、表面流人工湿地水力停留时间为0.5天时，保证人工湿地系统正常运行的情况下，出水水质达到地表五类水。

如图6所示，系统经过2个月运行，系统运行25天后出水水质基本稳定，出水COD小于40mg/L，总氮1～1.5mg/L之间，总磷接近0，对COD的去除率大于70％，对总氮去除率最大能达到84％，对总磷的去除率最大能达到100％，出水COD、总氮及总磷等指标达到地表水五类水质标准。

如图7-8所示，系统稳定运行后，PCL单元出水COD在40～50mg/L之间，去除率60～65％出水总氮在1.2～1.5mg/L之间，去除率70～80％；出水总磷在0.2～0.3mg/L之间，去除率85～90％，生物炭单元出水COD在30～40mg/L之间，去除率20～25％，出水总氮在0.8～1.2mg/L之间，去除率15～30％，出水总磷在0.1～0.2mg/L之间，去除率50～75％，氮磷的去除主要集中在PCL单元，由于PCL碳源的释放为反硝化微生物提供碳源，强化微生物反硝化作用，生物炭单元进水中COD作为电子供体在生物炭单元中进一步去除氮，PCL单元及生物炭单元的填料层对磷的吸附作用使水体中的大部分的磷被去除。

如图9所示，表面流单元作为本系统水质净化的最后一道工序，保证了出水中COD小于40mg/L，总氮1～1.5mg/L之间，总磷接近0。

如图10-11所示，PCL单元和生物炭单元中PCL层和生物炭层的生物量分别大于250nmol/g和200nmol/g，表明两个单元中都富集了大量的微生物，保证生物处理的稳定有效。

如图12所示，系统运行稳定期间COD，TN，TP在系统流程中的去除趋势，在PCL单元出水中COD含量增加，到生物炭单元和表面流单元COD含量下降，氮磷在人工湿地系统的各单元中逐级下降。从结果中可以看出，PCL潜流人工湿地、生物炭潜流人工湿地及表面流人工湿地有效地去除了进水中的COD、氮、磷，使出水中的COD、氮、磷达到地表五类水质标准；此人工湿地系统有效的解决了固体碳源缓释效果不稳定带来的出水中COD含量增高的问题，保证出水水质；此人工湿地系统新型填料PCL层和生物炭层有利于微生物附着，强化水质处理效果。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种人工湿地系统，其特征在于，包括调节池、PCL潜流人工湿地单元、生物炭潜流人工湿地单元和表面流人工湿地单元，按上述顺序通过管道和/或泵依次连接；所述PCL潜流人工湿地单元和生物炭潜流人工湿地单元为圆柱形；所述PCL潜流人工湿地单元自下向上设置卵石层、碎石层、陶粒与聚己内酯混合层和陶粒层；所述生物炭潜流人工湿地单元从下至上包括碎石层、沸石层、生物炭层和沸石层；所述表面流人工湿地单元自下向上包括碎石层、沸石层和石英砂层；所述泵包括曝气泵和蠕动泵；所述连接具体是：曝气泵通过管道接入调节池，调节池通过蠕动泵连接PCL潜流人工湿地单元；PCL潜流人工湿地单元与生物炭潜流人工湿地单元之间设置两个连接通道，一个通道为管道直连，另一个通道设置中间集水池；曝气泵通过管道接入中间集水池，中间集水池通过蠕动泵连接生物炭潜流人工湿地单元，两个通道分别设置阀门；生物炭潜流人工湿地单元和表面流人工湿地单元之间设置中间集水池，曝气泵通过管道接入中间集水池，中间集水池通过蠕动泵连接表面流人工湿地单元。

2.根据权利要求1所述的人工湿地系统，其特征在于，所述PCL潜流人工湿地单元填装四层填料，自下至上依次为高度25~35cm粒径2-5 cm卵石层，高度15~25cm粒径1-3cm碎石层，高度15~25cm粒径2~4 mm陶粒与粒径2.5-3 mm聚己内酯混合层，和高度15~25cm粒径2~4mm陶粒层，并在陶粒层上设置高度10~20cm的超高层。

3.根据权利要求2所述的人工湿地系统，其特征在于，生物炭潜流人工湿地单元填装四层填料，从下至上依次是高度30±5cm粒径1-3cm碎石层，高度20±5cm粒径2~4mm沸石层，高度20±5cm粒径0.2~0.5 mm生物炭层，和高度20±5cm粒径2~4 mm沸石层，并在沸石层上设置高度10~20cm的超高层。

4.根据权利要求2所述的人工湿地系统，其特征在于，表面流人工湿地填装三层填料，从下往上依次为高度10±2 cm粒径1-3 cm碎石层，高度10±2 cm粒径2~4mm沸石层，和高度8~12 cm粒径2~3 mm天然石英砂层，预留8~12cm的水位，并在预留水位上方设置10~15 cm的超高层。

5.根据权利要求1,3-4任一所述的人工湿地系统，其特征在于，PCL潜流人工湿地单元和/或生物炭潜流人工湿地单元的填料层中设置穿孔管；所述穿孔管一端预埋在填料中，另一端连接人工湿地单元内壁上的接口，并在外壁上的接口端设置水样采集口，取样口处还设置阀门。

6.一种污水处理方法，其特征在于，应用权利要求1-5任意一项所述的人工湿地系统。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按下述步骤运行：

（1）按70~100L/min的曝气量对调节池中的进水进行曝气，调节池中的DO浓度控制在3-5 mg/L，再由蠕动泵从调节池泵入人工湿地系统；

（2）将步骤1处理的水样以0.6~0.9m³/(m²·d)的水力负荷泵入PCL潜流人工湿地单元，控制水力停留时间为1~1.5天；

（3）步骤2的出水流入至生物炭潜流人工湿地单元，控制水力停留时间为1~1.5天；

（4）步骤3的出水流入到中间集水池中，再按流量170 L/d~255L/d泵入表面流人工湿地单元，控制水力停留时间为0.5~1天。

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