CN110668575A - 一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工湿地领域，具体涉及一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地及其使用方法，包括配水池、湿地床体和集水池三大主体部分。配水池，其与经过防渗处理湿地床体分隔形成，该配水池内设置有人工水草型飘带材料和电磁自动阀，并在该配水池的一侧设置有布水管；湿地床体底部设置有集水管延伸至湿地出水口管道汇集形成集水池，池内布设填料和电磁自动阀、自动控水器；床体布设五种填料和高等维管束植物，伴随微生物的协同作用，通过物理、化学和生物作用，将介质吸附、离子交换、共沉淀、高效微生物吸附还原、固定和生物提取有机结合，通过“潮汐”快进快出的原理，使得污染水体达到高效脱氮除磷的作用，并防止湿地堵塞。

Description

一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地及其使用方法

技术领域

本发明涉及人工湿地领域，具体涉及一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地及其使用方法。

背景技术

目前国内人工湿地系统主要有潜流型人工湿地及其垂直流人工湿地，在潜流湿地系统中,污水在湿地床的内部流动，因而一方可以充分利用基质表面生长的生物膜、丰富的根系及表层土和基质的截留等的作用,以提高其处理效果和处理能力。而垂直流人工湿地是水流在基质床中基本呈由上向下的垂直流,水流流经床体后被铺设在出水端底部的集水管收集而排出处理系统。潜流型人工湿地与垂直流人工湿地有着明显的缺点，潜流型人工湿地处理能力低,卫生条件差,在我国北方一些地区由于冬季气候寒冷而不能正常运行，水平潜流人工湿地可以有效去除污水中COD、SS和TP，但湿地内的基质都处于淹没状态，致使其复氧效果不好，使湿地处于厌氧状态不利于有机物的分解及硝化反应的进行，对TN去除效果较差。垂直流人工湿地的缺点在于基建要求较高,较易滋生蚊蝇，水由于重力作用在基质内非饱和流动，复氧效果与水平潜流人工湿地较好，然而仍然不能很好的满足高浓度的有机物及氨氮去除的要求。对于氮磷含量较高或者污水浓度大幅度变动时，很多湿地难以达到设计要求，为解决这一问题设计单位在设计时往往留有足够的负荷空间，但占地面积缺大大增加；另外很多湿地监管意识和管理的缺失往往导致湿地堵塞、缩短湿地使用寿命，造成难以预估的损失。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供了一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地及其使用方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，包括配水池、湿地床体和集水池；配水池与湿地床体相连接，配水池位于湿地床体上部一侧，湿地床体与集水池相连接，集水池位于湿地床体下部一侧；

所述配水池一侧上部设置布水管，配水池与湿地床体通过布水管相连通；

所述集水池一侧设置集水管，集水池与湿地床体通过集水管相连接，

所述湿地床体内设置床体填料，床体填料上部设置水生植物；

所述床体填料包括覆盖层一、填料层二、填料层三、过渡层四、排水层五，覆盖层一、填料层二、填料层三、过渡层四、排水层五由上至下依次布置；

所述覆盖层一为砾石层，填料层二为陶粒层，填料层三为铝污泥填料，过渡层四为粗砂层，排水层五为粗砾石层，砾石层、陶粒层、铝污泥填料、粗砂层和粗砾石层由上至下依次设置，砾石层下部设置陶粒层，陶粒层下部设置铝污泥填料，铝污泥填料下部设置粗砂层，粗砂层下部设置粗砾石层；

所述布水管上安装电磁阀；集水管上安装有电磁阀和自动控水器。

所述布水管选用PVC管道布水，布水管位于湿地床体的一侧四周打孔，集水管深入至湿地床体内的侧壁四周开设穿孔，穿孔为贯通的圆孔状，穿孔均匀分布与集水管外壁。

所述湿地床体采用防渗处理。

所述砾石层的粒径为8-16mm，砾石层的厚度为10-20cm；所述陶粒层的粒径为2-6mm，陶粒层的厚度30-45cm；所述铝污泥填料的厚度为30-50cm； 所述粗砂层的粒径为5-10mm，粗砂层的厚度为10-20cm；所述粗砾石层的粒径为16-32mm，粗砾石层的厚度为20-30cm；

所述配水池内设置有人工水草型飘带材料；

所述湿地床体为长方形，长宽比为2-3:1，高度不大于1600mm。

所述填料层二植入微生物菌群。

所述配水池内设置净水填料，集水池内设置净水填料。

所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地的使用方法，包括如下步骤：

所述通过控制湿地床体的进水或出水，通过配水池一侧的布水管控制湿地床体的进水，通过集水池一侧的集水管控制湿地床体的出水，使液位达到一定高度，用于使得硝化作用和反硝化作用在同一床体内共同进行；

继续通过布水管的快速布水至湿地床体处于完全饱和状态，缺氧状态下使反硝化作用持续一定时间；

通过集水管快速放水至一定液位，靠强大的吸力使得床体快速充氧，硝化、反硝化同时作用；

一定时间后湿地床体快速全部放空，使得湿地床体快速充氧；通过布水管控制进水或通过集水管控制出水来控制床体液位高低从而精确的控制湿地的硝化和反硝化作用，达到脱氮的效果。

与现有技术相比，发明的有益效果是：本发明是人工湿地铝污泥填料与人工湿地科学管理方法的有机结合，在变废为宝的基础上高效达到脱氮除磷的效果，同时增加人工湿地处理污水的广泛性、实用性和环保性。利用潮汐流打破常规，快速进水快速放水、间歇停水等自动化管理，使DO持续进入湿地填料层，维持湿地系统良好的好氧环境，高效脱氮除磷，强化净化效果，更能防止湿地堵塞；利用配水池和集水池，防止负荷过重冲击湿地，还能深度净化水体。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的名称为: 其中，1-配水池；2-布水管；3-湿地床体；4-水生植物；5-砾石层；6-陶粒层；7-铝污泥填料；8-粗砂层；9-粗砾石层；10-集水管；11-集水池。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明,实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

请参阅图1所示的一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，包括配水池1、湿地床体3和集水池11；配水池1与湿地床体3相连接，配水池1位于湿地床体3上部一侧，湿地床体3与集水池11相连接，集水池11位于湿地床体3下部一侧；

配水池1一侧上部设置布水管2，优选的布水管2选用PVC管道布水，优选的布水管2位于湿地床体3的一侧四周打孔，配水池1与湿地床体3通过布水管2相连通，电磁阀与布水管2相连用于控制布水管2的开闭，经过预处理的水在具有沉沙作用的配水池1内流至液位阀要求的液位，通过电磁阀实现均匀布水；集水池11一侧设置集水管10，集水池11与湿地床体3通过集水管10相连接，优选的集水管10深入至湿地床体3内的侧壁四周开设穿孔，穿孔为贯通的圆孔状，穿孔均匀分布与集水管10外壁，优选的湿地床体3采用防渗处理，具体的湿地床体3侧壁设置防渗层（图中未示），防渗层可选用土工膜或防水沥青等。

湿地床体3内设置床体填料，床体填料上部设置水生植物4；水生植物选用挺水植物如选用高等维管束植物；床体填料包括覆盖层一、填料层二、填料层三、过渡层四、排水层五，覆盖层一、填料层二、填料层三、过渡层四、排水层五由上至下依次布置。

覆盖层一为砾石层5，填料层二为陶粒层6，填料层三为铝污泥填料7，过渡层四为粗砂层8，排水层五为粗砾石层9，砾石层5、陶粒层6、铝污泥填料7、粗砂层8和粗砾石层9由上至下依次设置，砾石层5下部设置陶粒层6，陶粒层6下部设置铝污泥填料7，铝污泥填料7下部设置粗砂层8，粗砂层8下部设置粗砾石层9。

所述砾石层5的粒径为8-16mm，砾石层5的厚度为10-20cm；所述陶粒层6的粒径为2-6mm，陶粒层6的厚度30-45cm；陶粒层6上均匀布置微生物菌群；

所述铝污泥填料7的厚度为30-50cm；铝污泥填料7上均匀布置微生物菌群；铝污泥填料与水接触后，铝离子水解形成多核聚羟阳离子，作用过程中能与含磷、磷酸二氢根结合而发生配位反应，形成了结构复杂的大分子配合物，降低其水溶性，使其聚集程度加大而被混凝沉降下来，在混凝过程中形成的大量氢氧化物絮体沉淀，有很强的吸附能力，通过絮体吸附作用来降低水中磷的浓度，使其集结吸附于填料表面，从而达到吸附除磷的目的。

所述粗砂层8的粒径为5-10mm，粗砂层8的厚度为10-20cm；所述粗砾石层9的粒径为16-32mm，粗砾石层9的厚度为20-30cm；

所述配水池1内设置有人工水草型飘带材料；下沉式的池体内设置人工水草型飘带材料，利用其强大的比表面积为微生物提供载体。

所述湿地床体3为长方形，长宽比为2-3:1，高度不大于1600mm。

填料层二植入微生物菌群。填料二层有针对性植入特效微生物菌群。

布水管2上安装电磁阀；

集水管10上安装有电磁阀和自动控水器。

配水池1内设置净水填料。净水填料可选用生物填料。

集水池11内设置净水填料。净水填料可选用生物填料。

通过控制湿地床体3的进水或出水，通过配水池1一侧的布水管2控制湿地床体3的进水，通过集水池11一侧的集水管10控制湿地床体3的出水，较短时间内使液位达到一定高度，用于使得硝化作用和反硝化作用在同一床体内共同进行；

继续通过布水管2的快速布水至湿地床体3处于完全饱和状态，缺氧状态下使反硝化作用持续一定时间；

通过集水管10快速放水至一定液位，靠强大的吸力使得床体快速充氧，硝化、反硝化同时作用；

一定时间后湿地床体3快速全部放空，使得湿地床体3快速充氧；通过布水管2控制进水或通过集水管10控制出水来控制床体液位高低从而精确的控制湿地的硝化和反硝化作用，达到脱氮的效果。

其中配水池，其与经过防渗处理湿地床体分隔形成，该配水池内设置有人工水草型飘带材料和电磁阀，并在该配水池的一侧设置有布水管；湿地床体底部设置有集水管延伸至湿地出水口管道汇集形成集水池，池内布设填料和电磁自动阀、自动控水器；床体布设五种填料和高等维管束植物，伴随微生物的协同作用，通过物理、化学和生物作用，将介质吸附、离子交换、共沉淀、高效微生物吸附还原、固定和生物提取有机结合，通过“潮汐”快进快出的原理，使得污染水体达到高效脱氮除磷的作用，并防止湿地堵塞，整个系统比较智能，管理使用方便，应用前景广阔。

具体使用时，经过预处理的污水收集于调节缓冲池，自然流入配水池，在配水池内经过人工水草式水下森林的处理降低一部分污染物的同时起到均匀布水的作用；在不需要动力的情况下污水由配水管均匀分布于湿地床体，污水垂直向下流；污水分别依次通过配水层、填料层、过渡层和排水层，其中填料层依次向下分别为陶粒层、铝污泥填料层、粗砂层和粗砾石层；通过床体中各级的物理过滤、生物降解、化学络合、植物吸收等多重作用，最终去除污水中的各种悬浮物、胶体以及溶解性有机物；在这过程中，通过控制湿地的进水或出水，较短时间内使液位达到一定高度，使得硝化作用和反硝化作用在同一床体内共同进行；继续快速布水至完全饱和状态，缺氧状态下使反硝化作用持续一定时间；快速放水至一定液位，靠强大的吸力使得床体快速充氧，硝化、反硝化同时作用；一定时间后快速全部放空，使得床体快速充氧，以此循环往复自动化运行；通过控制进水或出水来控制床体液位高低而更精确的控制湿地的硝化和反硝化作用；利用铝污泥填料中大量铝离子的吸附沉淀作用大量吸附污水中的磷；加上高等维管束植物强大的输氧能力，综合上述，以达到高效脱氮除磷的效果；为确保水质达标以及增加湿地的耐冲击性，集水池除了控制液位还增加了系列生态措施，集实用、景观、防护、绿化于一身。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：包括配水池、湿地床体和集水池；配水池与湿地床体相连接，配水池位于湿地床体上部一侧，湿地床体与集水池相连接，集水池位于湿地床体下部一侧；

所述配水池一侧上部设置布水管，配水池与湿地床体通过布水管相连通；

所述集水池一侧设置集水管，集水池与湿地床体通过集水管相连接，

所述湿地床体内设置床体填料，床体填料上部设置水生植物；

所述床体填料包括覆盖层一、填料层二、填料层三、过渡层四、排水层五，覆盖层一、填料层二、填料层三、过渡层四、排水层五由上至下依次布置；

所述覆盖层一为砾石层，填料层二为陶粒层，填料层三为铝污泥填料，过渡层四为粗砂层，排水层五为粗砾石层，砾石层、陶粒层、铝污泥填料、粗砂层和粗砾石层由上至下依次设置，砾石层下部设置陶粒层，陶粒层下部设置铝污泥填料，铝污泥填料下部设置粗砂层，粗砂层下部设置粗砾石层；

所述布水管上安装电磁阀；集水管上安装有电磁阀和自动控水器。

2.根据权利要求1所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：所述布水管选用PVC管道布水，布水管位于湿地床体的一侧四周打孔，集水管深入至湿地床体内的侧壁四周开设穿孔，穿孔为贯通的圆孔状，穿孔均匀分布与集水管外壁。

3.根据权利要求1所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：所述湿地床体采用防渗处理。

4.根据权利要求2所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：所述砾石层的粒径为8-16mm，砾石层的厚度为10-20cm；所述陶粒层的粒径为2-6mm，陶粒层的厚度30-45cm；所述铝污泥填料的厚度为30-50cm； 所述粗砂层的粒径为5-10mm，粗砂层的厚度为10-20cm；所述粗砾石层的粒径为16-32mm，粗砾石层的厚度为20-30cm。

5.根据权利要求2所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：所述配水池内设置有人工水草型飘带材料。

6.根据权利要求5所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：所述湿地床体为长方形，长宽比为2-3:1，高度不大于1600mm。

7.根据权利要求2所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：所述填料层二植入微生物菌群。

8.根据权利要求7所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地，其特征在于：所述配水池内设置净水填料，集水池内设置净水填料。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）通过控制湿地床体的进水或出水，通过配水池一侧的布水管控制湿地床体的进水，通过集水池一侧的集水管控制湿地床体的出水，使液位达到一定高度，用于使得硝化作用和反硝化作用在同一床体内共同进行；

2）继续通过布水管的快速布水至湿地床体处于完全饱和状态，缺氧状态下使反硝化作用持续一定时间；

3）通过集水管快速放水至一定液位，靠强大的吸力使得床体快速充氧，硝化、反硝化同时作用；

4）一定时间后湿地床体快速全部放空，使得湿地床体快速充氧；通过布水管控制进水或通过集水管控制出水来控制床体液位高低从而精确的控制湿地的硝化和反硝化作用，达到脱氮的效果。

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