CN110451742B - 防堵塞的人工湿地系统 - Google Patents

Abstract

本申请是一种防堵塞的人工湿地系统，包括进水管，植物浮床、生物膜区、曝气管、穿孔套管、隔墙、泥区、斜管沉淀池、出水口、排泥管，其中泥区接种有颤蚓，进出水管沿长边布置。本系统同时实现了避免生物膜区堵塞、加快挂膜速度、污泥减量、避免颤蚓迁移的效果。

Description

防堵塞的人工湿地系统

技术领域

本申请属于水处理领域，涉及一种防堵塞的人工湿地系统。

背景技术

堵塞是人工湿地面临的主要问题。根据调查,我国大多数人工湿地系统都存在堵塞问题，堵塞不仅导致水位升高和短流，也导致填料层水深增加、缺氧和失去处理能力等一系列问题。

发明内容

本申请是一种防堵塞的人工湿地系统，包括进水管、植物浮床、生物膜区、曝气管、穿孔套管、隔墙、斜管沉淀池、泥区、出水口、排泥管，其中生物膜区为螺纹斜管，泥区接种有颤蚓，进出水管沿长边布置。

其中，植物浮床生长载体为土壤模块，模块之间略有空隙便于部分取出。采用根系较发达的水生植物，如芦苇、香蒲、美人蕉等，可初步分解有机物，并避免藻类繁殖堵塞系统。

其中，生物膜区为螺纹斜管，每根斜管外壁光滑，内壁为螺纹，利用沉积在内部螺纹上的砂粒作为填料培养生物膜，相当于一般湿地系统中沉砂池和填料池的组合。现有的人工湿地在入口前一般设有沉沙池和沉淀池，根据现场观察，沉沙池沉淀的颗粒物体积大、密度大，然而在污水输送过程中颗粒物往往已经附有优势菌种的生物膜，特别是在较大颗粒物表面的相对凹陷处。本申请取消沉沙池，利用螺纹斜管沉降污水中的较大颗粒物，将污水中较大颗粒物和表面附着的生物膜一同沉降在螺纹斜管内部，然后进行培养以处理污水，从而缩短培养时间，同时减少了构筑物数量。

其中，生物膜区每根斜管顶部设有弹簧，弹簧放置在顶部支架上。弹簧的拉伸长度反应了斜管沉积沙粒的数量和堵塞的可能性。 斜管的底部放置在底部支架上，由于斜管之间略有空隙（不相接触），斜管内部空隙较大，并且每根螺纹斜管容易根据弹簧拉伸程度判断堵塞程度，从而单独抽出清理或替换，避免了堵塞和短流。

其中，经生物膜区处理后的污水，其较小颗粒物未能沉降，随水流一起进入斜管沉淀池，沉淀在接种有颤蚓的泥区，颤蚓以小颗粒物上附有的大量有机物为食，从而实现污泥减量和出水净化。颤蚓有攀爬和浮游的习性，且对活性生物膜有取食偏好，容易破坏生物膜功能特别是硝化功能。

其中，生物膜区与斜管沉淀池之间设有隔墙，隔墙底部设有穿孔套管，内管和外管之间进口处过水断面的底部1/3封堵，使小颗粒物由内管排出，避免进入内管和外管之间。内管和外管之间在出口处封堵，内管出口处交错开有小孔，外管水经小孔汇入内管出水，小孔出水与内管出水形成相互垂直的水流。实验表明该装置可100%防止颤蚓迁移进入生物膜区。

实现的有益效果：本系统同时实现了避免生物膜区堵塞、加快挂膜速度、污泥减量、避免颤蚓迁移的效果。

实施例1：采用如图1的装置，挂膜阶段暂无植物浮床、右侧斜管区和颤蚓。污水进水为某河道污水，主要为生活污水和种植园面源雨水。螺纹斜管采用单独的PE螺纹塑料管（非整体式），内径48.4mm，管长2m，倾角35°，水力负荷3 m/h，砂粒沉积一层后，停止进水，将沉积的砂粒取出过筛，得d10=0.08 mm,d80=0.26 mm。开启微孔曝气，闷曝4天，每天用泵自中层排出一半水量并补充进水。第4天左右可见砂粒上较多黄色粘附物，进水冲不掉，高倍放大镜下观察可以发现载体表面有黄色的颗粒状物质，标志着挂膜完成。第5天检测进出水水质，可见COD、氨氮的去除率均超过50%。运行15天左右时，靠近进水口有个别弹簧拉伸长度稍长于其他弹簧，将其取出，观察可见其沉积的沙粒较多，与拉伸长度较小的斜管交换，即可避免堵塞。

对比试验1：采用如图1的装置，挂膜阶段暂无植物浮床、右侧斜管区和颤蚓。螺纹斜管采用PE螺纹塑料管，内径48.4mm，管长2m，倾角35°。在河岸边采集砂粒，筛分后去掉过大和过小的颗粒，将中间部分（使其d10=0.08 mm,d80=0.26 mm）人工装填到螺纹斜管中。通入上述污水，闷曝4天，每天用泵自中层排出一半水量并补充进水。第4天取出斜管检查砂粒，未发现明显粘附物，继续试验至第8天仍无明显粘附物，说明相对于河道污水中的砂粒，河岸边的砂粒不易挂膜。

实施例2：实施例1正常运行后，继续通入污水，进水流量固定。在图1所示的右侧沉淀池安装普通PP斜管，并移栽植物浮床，采用芦苇、香蒲，密度为25棵/m2。自当地湖泊底泥中采集颤蚓，主要是颤蚓科的霍甫水丝蚓和正颤蚓，接种入图1所示的泥区，接种量为1 kg/m2（湿重）。如图1中隔墙底部每50 cm设有一个套管，外管DN50，内管DN32，生物膜区出水经套管流入斜管沉淀池，如图2所示，套管采用三种出水方式：

1）外管出水+ 内管出水（作为对比实验2），根据出水流量计算得内管、外管平均流速0.22 m/s。

2）内管和外管之间在进口处封堵，仅内管出水（作为对比实验3）。

3）内管出口交错开2排DN 2 mm的小孔，孔间净距0.5 mm，外管出口封堵，外管水经小孔汇入内管出水，从而形成相互垂直的水流（本申请方案）。

其中，1）和3）中，内管和外管之间进口处过水断面的底部1/3封堵，使小颗粒物由内管流出，避免进入内管和外管之间。

运行期间，观察可见套管出水方式1）和2）均有部分颤蚓从泥区附壁攀爬，少数能够逆流穿过套管进入生物膜区。出水方式3）中颤蚓则被流向相互垂直的内管出水和小孔出水冲落，不能穿过套管。可见，穿孔套管阻止了颤蚓的迁移，能防止其进入生物膜区。

对比实验4：实施例2中，采用出水方式3，作为对比，不引入颤蚓。不排泥，运行30天后，引入颤蚓的泥区污泥厚度为0.41 m，而无颤蚓的对照泥区污泥厚度为0.29 m，可见颤蚓能够显著减少污泥量。

说明书附图：

附图1：本申请的一种防堵塞的人工湿地系统；

附图2：套管（2种对比形式和本申请形式）。

Claims (1)

1.一种防堵塞的人工湿地系统，包括进水管、植物浮床、生物膜区、曝气管、穿孔套管、隔墙、斜管沉淀池、泥区、出水口和排泥管,其中植物浮床设于生物膜区上部，曝气管位于生物膜区的底部，生物膜区为螺纹斜管，斜管沉淀池位于生物膜区右侧，生物膜区与斜管沉淀池之间设有隔墙，穿孔套管位于生物膜区与斜管沉淀池之间的隔墙的底部，斜管沉淀池上部设有植物浮床，斜管沉淀池下部设置有泥区，泥区接种有颤蚓，斜管沉淀池设置排泥管和出水口；其中螺纹斜管顶部设有弹簧、弹簧放置在顶部支架上，螺纹斜管底部放置在底部支架上，螺纹斜管之间略有空隙；穿孔套管的内管和外管之间进口处过水断面的底部1/3封堵，内管和外管之间在出口处封堵，内管在出口处交错开有小孔。

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