CN112759087A - 一种反硝化人工湿地集成净化系统及污水生态净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种反硝化人工湿地集成净化系统及污水生态净化方法，属于生态净化污染水体技术领域。本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统，沿污水运行方向，依次包括生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地。采用本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统处理污水，脱氮除磷效果好，且低温季节处理效果好，湿地出水COD、氨氮、TP等水质指标均达到或优于地表水IV类水质要求。
Description
技术领域
本发明涉及生态净化污染水体技术领域，尤其涉及一种反硝化人工湿地集成净化系统及污水生态净化方法。
背景技术
水体中氮磷污染物的去除是污水处理的难题。低碳氮比(C/N)以及高总氮(TN)含量、高硝态氮含量是污水处理厂外排尾水的典型特征，目前多数污水处理厂尾水执行一级A排放标准，与河流《地表水环境质量标准》的V类水质要求之间仍存在一定差距。
人工湿地是一种新型生态污水净化处理方式，污水处理厂尾水人工湿地工程是消除污水处理厂尾水和地表水水质差距的有效手段。但传统人工湿地在实际应用过程中也暴露出了很多问题，如氮磷去除能力低、低温(低于10℃)季节净污效果差，限制了人工湿地的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反硝化人工湿地集成净化系统及污水生态净化方法，采用本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统处理污水，氮磷去除能力强，且低温季节净污效果好，湿地出水COD、氨氮、TP等水质指标优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)地表水IV类水标准。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种反硝化人工湿地集成净化系统，沿污水运行方向，依次包括生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地；
沿污水运行方向，所述生物强化澄清池依次包括填料区和生态塘；所述填料区内填充有悬浮球，所述悬浮球内装填有纤维素碳源；所述生态塘中种植有第一水生植物；
沿污水运行方向，所述上行流垂直潜流人工湿地依次包括配水渠、第一基质床体和排水渠，所述第一基质床体内自下而上依次设置有第一防渗层和第一基质层，所述第一基质层自下而上依次包括砾石层、沸石层、陶粒层和米石层，所述米石层上种植有挺水植物；所述第一基质层靠近第一防渗层的一侧设置有布水管，所述布水管上设置有多个布水孔，所述布水管的末端密封，所述布水管的前端位于配水渠中；所述第一基质层远离第一防渗层的一侧设置有收水管，所述收水管上设置有多个收水孔，所述收水管的前端密封，所述收水管的末端位于排水渠中，且所述收水管的末端安装有第一360°可旋转弯头；
所述上行流垂直潜流人工湿地中排水渠靠近表面流人工湿地一侧的外壁上安装有第二360°可旋转弯头；
沿污水运行方向，所述表面流人工湿地依次包括第二基质床体和出水渠，所述第二基质床体内自下而上依次设置有第二防渗层和第二基质层，所述第二基质层由包括铁屑和活性钙的混合基质形成；所述第二基质层上种植有第二水生植物。
优选地，所述填料区的内壁上设置有网箱，所述悬浮球填充在所述网箱中，所述网箱中悬浮球的填充体积为60～70％；
所述悬浮球的直径为8mm，所述悬浮球的密度为0.93g/cm3；所述纤维素碳源为玉米芯，所述玉米芯的尺寸为2～5cm。
优选地，所述第一基质床体的深度为1.2～1.7m，长度和宽度比为2：1；所述第一防渗层和第一基质层的厚度比为1：4；所述第一基质床体的总孔隙率为35～45％。
优选地，所述第一防渗层自下而上依次包括素土层、土工防渗布和粘土层；所述素土层和粘土层的厚度比为2：1，所述土工防渗布的规格为450g/m2。
优选地，所述第一基质层中砾石层、沸石层、陶粒层和米石层的厚度比为6：3：2：1；所述砾石层中砾石的粒径为3～5cm，所述沸石层中沸石的粒径为2～3cm，所述陶粒层中陶粒的粒径为1～2cm，所述米石层中米石的粒径为0.5～1cm。
优选地，所述布水管的材质为聚氯乙烯，管径为15cm，所述布水管上相邻布水孔的距离为50cm，所述布水孔的孔径为0.7cm；
所述收水管的材质为聚氯乙烯，管径为15cm，所述收水管上相邻收水孔的距离为50cm，所述收水孔的孔径为0.7cm。
优选地，所述第二基质床体的深度为0.8～1.2m，长度和宽度比为4：1；所述第二防渗层和第二基质层的厚度比为3：2；所述第二基质床体的总孔隙率为35～45％。
优选地，所述第二防渗层自下而上依次包括素土层、土工防渗布和粘土层；所述素土层和粘土层的厚度比为2：1，所述土工防渗布的规格为450g/m2。
优选地，所述第二基质层中铁屑和活性钙的体积比为2：8。
本发明提供了一种污水生态净化方法，包括以下步骤：
采用上述技术方案所述反硝化人工湿地集成净化系统对污水进行生态净化，其中，污水在生物强化澄清池的水力停留时间不高于4h；污水在上行流垂直潜流人工湿地的水力停留时间为1～3d，表面水力负荷不高于0.6m3/m2·d；污水在表面流人工湿地的表面水力负荷不高于0.07m3/m2·d。
本发明提供了一种反硝化人工湿地集成净化系统，沿污水运行方向，依次包括生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地。采用本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统处理污水，脱氮除磷效果好，且低温季节处理效果好。
具体的，本发明的生物强化澄清池包括填料区和生态塘；填料区内填充有悬浮球，悬浮球内装填有纤维素碳源，纤维素碳源经浸泡后缓释可生化碳源，提高污水的可生化性；生态塘中种植有第一水生植物，可降低污水中悬浮物。
本发明的上行流垂直潜流人工湿地包括配水渠、第一基质床体和排水渠；第一基质床体内自下而上依次设置有第一防渗层和第一基质层，第一基质层靠近第一防渗层的一侧设置有布水管，布水管上设置有多个布水孔，布水管的末端密封，布水管的前端位于配水渠中；第一基质层远离第一防渗层的一侧设置有收水管，收水管上设置有多个收水孔，收水管的前端密封，收水管的末端位于排水渠中，且收水管的末端安装有第一360°可旋转弯头；第一基质层自下而上依次包括砾石层、沸石层、陶粒层和米石层，第一基质层中基质配制合理，基质表面附着的微生物通过反硝化作用对污水进行深度脱氮；米石层上种植有挺水植物，其光合作用复氧防止污水中溶解氧浓度过低而发臭，同时可以改善景观效果。
本发明的表面流人工湿地依次包括第二基质床体和出水渠；排水渠靠近第二基质床体一侧的外壁上安装有第二360°可旋转弯头(水位调节布水管道)，通过跌水复氧进一步保障水体溶解氧浓度；第二基质床体内自下而上依次设置有第二防渗层和第二基质层，第二基质层由包括铁屑和活性钙的混合基质形成，可以通过内电解作用对有机物进行降解，强化COD去除效果，保证出水水质；第二基质层上种植有第二水生植物，通过物理、化学、微生物协同作用共同保证湿地出水水质。
同时，本发明中通过设置第一360°可旋转弯头和第二360°可旋转弯头，可以根据气候环境特点，结合水质监测数据，便捷的调控系统水位，有利于保障低温季节净污效果，有效延缓基质床体的堵塞，并且运行维护简单。
进一步地，本发明通过湿地系统地热或结合植物残体/薄膜覆盖等保温措施(具体的可以在上行流垂直潜流人工湿地中第一基质床体表面覆盖植物残体/薄膜)，有利于进一步保障低温季节净污效果，使上行流垂直潜流人工湿地的水温不低于7℃。
进一步地，本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统不涉及曝气、加药等费用，运行费用低，且在净化效果保证的前提下第一基质床体以及第二基质床体的孔隙率为35～45％，占地面积小。
附图说明
图1为本发明中反硝化人工湿地集成净化系统的示意图；
图2为本发明中生物强化澄清池的俯视图；
图3为本发明中上行流垂直潜流人工湿地的剖面图；
图中1为生物强化澄清池；1-1为填料区，1-1-1为第一折流墙，1-1-2为第二折流墙，1-1-3为第三折流墙；1-2为生态塘，1-2-1为第一景观小岛，1-2-2为第二景观小岛；2为上行流垂直潜流人工湿地；2-1为配水渠，2-1-1为预留孔；2-2为第一基质床体，2-2-1为第一防渗层，2-2-2为第一基质层，2-2-3为布水管，2-2-4为收水管；2-3为排水渠，2-3-1为预制板，2-3-2为污水管；2-4为第一360°可旋转弯头；3为表面流人工湿地；3-1为第二360°可旋转弯头，3-2为第二基质床体，3-3为出水渠，3-4为导流管。
具体实施方式
本发明提供了一种反硝化人工湿地集成净化系统，沿污水运行方向，依次包括生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地；
沿污水运行方向，所述生物强化澄清池依次包括填料区和生态塘；所述填料区内填充有悬浮球，所述悬浮球内装填有纤维素碳源；所述生态塘中种植有第一水生植物；
沿污水运行方向，所述上行流垂直潜流人工湿地依次包括配水渠、第一基质床体和排水渠，所述第一基质床体内自下而上依次设置有第一防渗层和第一基质层，所述第一基质层自下而上依次包括砾石层、沸石层、陶粒层和米石层，所述米石层上种植有挺水植物；所述第一基质层靠近第一防渗层的一侧设置有布水管，所述布水管上设置有多个布水孔，所述布水管的末端密封，所述布水管的前端位于配水渠中；所述第一基质层远离第一防渗层的一侧设置有收水管，所述收水管上设置有多个收水孔，所述收水管的前端密封，所述收水管的末端位于排水渠中，且所述收水管的末端安装有第一360°可旋转弯头；
所述上行流垂直潜流人工湿地中排水渠靠近表面流人工湿地一侧的外壁上安装有第二360°可旋转弯头；
沿污水运行方向，所述表面流人工湿地依次包括第二基质床体和出水渠，所述第二基质床体内自下而上依次设置有第二防渗层和第二基质层，所述第二基质层由包括铁屑和活性钙的混合基质形成；所述第二基质层上种植有第二水生植物。
本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统，如图1所示，沿污水运行方向，依次包括生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地。本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统中，生物强化澄清池能够在提高污水可生化性的同时降低水体中悬浮物浓度，减缓后续上行垂直潜流人工湿地的基质堵塞频率；上行流垂直潜流人工湿地能够对污水进行深度脱氮，且保证水体溶解氧浓度，改善景观效果；表面流人工湿地可以进一步保障水体溶解氧浓度，强化COD去除效果，保证出水水质。
在本发明中，沿污水运行方向，所述生物强化澄清池依次包括填料区和生态塘。在本发明中，所述填料区内填充有悬浮球。作为本发明的一个实施例，所述填料区的内壁上设置有网箱，所述悬浮球填充在所述网箱中，即通过网箱固定所述悬浮球；在本发明中，所述网箱中悬浮球的填充体积优选为60～70％。在本发明中，所述悬浮球的直径优选为8mm，所述悬浮球的密度优选为0.93g/cm3。在本发明中，所述悬浮球内装填有纤维素碳源，所述纤维素碳源优选为玉米芯，所述玉米芯的尺寸优选为2～5cm，本发明所述玉米芯的尺寸是指通过玉米芯中心的最大尺寸。在本发明中，纤维素碳源经浸泡后缓释可生化碳源，提高污水的可生化性；本发明优选利用玉米芯作为纤维素碳源，实现了农作物废弃物的充分利用，玉米芯浸泡后提高了污水可生化性，B/C(BOD与COD比值)可提升至0.27以上，说明污水的可生化降解特性好。
作为本发明的一个实施例，如图2所示，所述填料区通过折流墙划分为多个子区域，以使污水折流通过所述填料区，提高污水处理效果。本发明对折流墙的具体设置方式以及相邻折流墙的间距没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。
在本发明中，所述生态塘中种植有第一水生植物，所述第一水生植物优选包括挺水植物、沉水植物和浮叶植物中的至少一种，更优选为沉水植物；所述沉水植物优选包括金鱼藻和/或菹草；所述第一水生植物的种植密度优选为30cm×30cm(即株距为30cm，行距为30cm)。本发明在生态塘中种植第一水生植物，能够降低水体中悬浮物浓度，减缓后续上行流垂直潜流人工湿地的基质堵塞频率。
作为本发明的一个实施例，如图2所示，所述生态塘中设置有景观小岛，以进一步改善景观效果。
在本发明中，沿污水运行方向，如图3所示，所述上行流垂直潜流人工湿地依次包括配水渠、第一基质床体和排水渠；图3中所示预留孔以及预制板为本领域中保证工艺结构安全的常规部件，污水管为本领域中工艺常用部件，在此不进行赘述。
在本发明中，所述第一基质床体内自下而上依次设置有第一防渗层和第一基质层；所述第一基质床体的深度优选为1.2～1.7m，更优选为1.6m，长度和宽度比优选为2：1；所述第一防渗层和第一基质层的厚度比优选为1：4，具体的，所述第一防渗层的厚度优选为30cm。
在本发明中，所述第一防渗层自下而上优选依次包括素土层、土工防渗布和粘土层；所述素土层和粘土层的厚度比优选为2：1，所述土工防渗布的规格优选为450g/m2。本发明所述素土层采用的素土具体为土方开挖出的土。
在本发明中，所述第一基质层自下而上依次包括砾石层、沸石层、陶粒层和米石层，所述砾石层、沸石层、陶粒层和米石层的厚度比优选为6：3：2：1，所述砾石层中砾石的粒径优选为3～5cm，所述沸石层中沸石的粒径优选为2～3cm，所述陶粒层中陶粒的粒径优选为1～2cm，所述米石层中米石的粒径优选为0.5～1cm。本发明将砾石、沸石、陶粒以及米石按照上述方式铺设成第一基质层，通过基质合理组配，保证污染物去除效果。
在本发明中，所述第一基质床体的总孔隙率优选为35～45％；本发明所述第一基质床体的总孔隙率具体是基于第一防渗层和第一基质层的孔隙率而言。本发明优选将第一基质床体的总孔隙率控制在35～45％，在保证净化效果的前提下有利于节约占地面积。
在本发明中，所述米石层上种植有挺水植物，所述挺水植物优选包括菖蒲、香蒲、芦苇和西伯利亚鸢尾中的至少一种；所述挺水植物的种植密度优选为40cm×40cm(即株距为40cm，行距为40cm)。本发明在米石层上种植有挺水植物，通过其光合作用产生氧气，防止污水中溶解氧浓度过低而发臭。
在本发明中，所述第一基质层靠近第一防渗层的一侧设置有布水管，具体的，所述布水管与第一防渗层上表面的距离优选为5～15cm。在本发明中，所述布水管上设置有多个布水孔，所述布水管的末端密封，所述布水管的前端位于配水渠中；本发明所述布水管的末端或前端是基于污水运行方向而言。在本发明中，所述布水管的材质优选为聚氯乙烯(PVC)，管径优选为15cm，所述布水管上相邻布水孔的距离优选为50cm，所述布水孔的孔径优选为0.7cm。
在本发明中，所述第一基质层远离第一防渗层的一侧设置有收水管，具体的，所述收水管与第一基质层上表面的距离优选为15～30cm。在本发明中，所述收水管上设置有多个收水孔，所述收水管的前端密封，所述收水管的末端位于排水渠中，且所述收水管的末端安装有第一360°可旋转弯头；本发明所述收水管的末端或前端是基于污水运行方向而言。在本发明中，所述收水管的材质优选为聚氯乙烯，管径优选为15cm，所述收水管上相邻收水孔的距离优选为50cm，所述收水孔的孔径优选为0.7cm。本发明在收水管的末端安装第一360°可旋转弯头，外界气温较低时通过调节第一360°可旋转弯头，可以使第一基质床体的水位处于不同高度，以适应季节变化。
作为本发明的一个实施例，可以在上行流垂直潜流人工湿地中第一基质床体表面覆盖植物残体/薄膜，有利于进一步保障低温季节净污效果，使上行流垂直潜流人工湿地的水温不低于7℃。
在本发明中，所述上行流垂直潜流人工湿地中排水渠靠近表面流人工湿地一侧的外壁上安装有第二360°可旋转弯头；本发明在上行流垂直潜流人工湿地中排水渠靠近表面流人工湿地一侧的外壁上安装第二360°可旋转弯头，在实现水位调节的同时可在出水管口通过跌水复氧进一步保障水体溶解氧浓度。
在本发明中，沿污水运行方向，所述表面流人工湿地依次包括第二基质床体和出水渠。作为本发明的一个实施例，所述表面流人工湿地中还设置有导流管，所述导流管的一端处于上行流垂直潜流人工湿地的排水渠中，另一端处于表面流人工湿地的死水区，所述死水区是指表面流人工湿地中水体流动性差的区域，具体位置根据表面流人工湿地的形状确定即可；本发明通过设置导流管有利于防止水体富营养化。
在本发明中，所述第二基质床体内自下而上依次设置有第二防渗层和第二基质层；所述第二基质床体的深度优选为0.8～1.2m，更优选为1.0m，长度和宽度比优选为4：1；所述第二防渗层和第二基质层的厚度比优选为3：2，具体的，所述第二防渗层的厚度优选为30cm。
在本发明中，所述第二防渗层自下而上优选依次包括素土层、土工防渗布和粘土层；所述素土层和粘土层的厚度比优选为2：1，所述土工防渗布的规格优选为450g/m2。
在本发明中，所述第二基质层由包括铁屑和活性钙的混合基质形成，所述混合基质更优选为铁屑和活性钙，所述第二基质层中铁屑和活性钙的体积比优选为2：8。本发明采用铁屑和活性钙作为混合基质，通过内电解作用对有机物进行降解。在本发明中，所述铁屑优选为废铁屑，可以实现工业废弃物的资源化利用，利用铁碳微电解作用强化COD去除效果。
在本发明中，所述第二基质床体的总孔隙率优选为35～45％；本发明所述第二基质床体的总孔隙率具体是基于第二防渗层和第二基质层的孔隙率而言。本发明优选将第二基质床体的总孔隙率控制在35～45％，在保证净化效果的前提下有利于节约占地面积。
在本发明中，所述第二基质层上种植有第二水生植物，所述第二水生植物优选包括挺水植物、沉水植物和浮叶植物中的至少一种，更优选为沉水植物和/或浮叶植物；所述沉水植物优选为轮叶黑藻，所述浮叶植物优选睡莲；所述第二水生植物的种植密度优选为30cm×30cm(即株距为30cm，行距为30cm)。本发明通过在第二基质层上种植第二水生植物，通过物理、化学、微生物协同作用共同保证湿地出水水质。
作为本发明的一个实施例，沿污水运行方向，所述上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地之间还设置有水平潜流人工湿地，本发明对所述水平潜流人工湿地的结构没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的结构即可。
作为本发明的一个实施例，当反硝化人工湿地集成净化系统设置有水平潜流人工湿地时，具体是在上行流垂直潜流人工湿地中排水渠靠近水平潜流人工湿地一侧的外壁上安装有第二360°可旋转弯头。
本发明提供了一种污水生态净化方法，包括以下步骤：
采用上述技术方案所述反硝化人工湿地集成净化系统对污水进行生态净化，其中，污水在所述生物强化澄清池的水力停留时间不高于4h；污水在上行流垂直潜流人工湿地的水力停留时间为1～3d，表面水力负荷不高于0.6m3/m2·d；污水在表面流人工湿地的表面水力负荷不高于0.07m3/m2·d。
本发明提供的污水生态净化方法适用的污水优选为污水处理厂尾水，所述污水处理厂尾水优选执行一级A排放标准，即COD≤50mg/L、氨氮≤5(8)mg/L、TP≤0.5mg/L、TN≤15mg/L。
在本发明中，当反硝化人工湿地集成净化系统包括生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地时，具体的，污水首先进入生物强化澄清池中进行处理，之后生物强化澄清池的出水自流进入上行流垂直潜流人工湿地，最后上行垂直潜流人工湿地的出水自流进入表面流人工湿地，表面流人工湿地的出水水质达到或优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)地表水IV类水标准，即COD≤30mg/L、氨氮≤1.5mg/L、TP≤0.3mg/L、TN≤4.0mg/L。
在本发明中，当所述反硝化人工湿地集成净化系统还包括水平潜流人工湿地时，污水依次进入生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地进行处理，在所述生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地中进行处理时，操作条件的可选范围优选与上述技术方案一致，其中，污水在所述水平潜流人工湿地的水力停留时间优选为1～3d，表面水力负荷优选为0.4～0.6m3/m2·d。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对比例1
河南某湿地工程采用“生物强化澄清池+上行流垂直潜流人工湿地+水平潜流人工湿地+表面流人工湿地”组合工艺对产业集聚区污水处理厂尾水进行处理，污水处理厂尾水执行一级A排放标准，即COD≤50mg/L、氨氮≤5(8)mg/L、TN≤15mg/L、TP≤0.5mg/L，湿地设计规模6万m3/d，污水处理厂尾水通过涵管自流进入生物强化澄清池，之后依次经上行流垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地，得到出水；其中，污水在生物强化澄清池的水力停留时间为3h；污水在上行流垂直潜流人工湿地的水力停留时间为2d，表面水力负荷为0.4m3/m2·d；污水在水平潜流人工湿地的水力停留时间为2d，表面水力负荷为0.5m3/m2·d；污水在表面流人工湿地的表面水力负荷为0.06m3/m2·d。
原工程运行近1年，每月取样监测，监测数据显示，出水不能稳定达到地表IV类水质标准，尤其是冬季(低于10℃)运行时出水不能稳定达到地表IV类水质标准，其中，湿地出水COD浓度的波动范围为21.07～40.63mg/L，氨氮浓度的波动范围为0.26～3.36mg/L，TP浓度的波动范围为0.36～0.48mg/L，且对TN去除率不高于20％，无法满足日益严峻的环保要求。
实施例1
为改善出水水质，采用本发明提供的技术方案将对比例1中湿地工程进行改造，具体改造措施为：
①在原生物强化澄清池内增设填料，即在生物强化澄清池内壁上设置网箱，在网箱中填充悬浮球，所述网箱中悬浮球的填充体积为65％；所述悬浮球的直径为8mm，密度为0.93g/cm3；所述悬浮球内装填有玉米芯，玉米芯的尺寸为2～5cm；
②将上行流垂直潜流人工湿地中原单一砾石基质替换成本发明所述第一基质层(总厚度为1.2m)，所述第一基质层自下而上依次包括砾石层、沸石层、陶粒层和米石层，所述砾石层、沸石层、陶粒层和米石层的厚度比为6：3：2：1，所述砾石层中砾石的粒径为3～5cm，所述沸石层中沸石的粒径为2～3cm，所述陶粒层中陶粒的粒径为1～2cm，所述米石层中米石的粒径为0.5～1cm；同时在米石层上补种芦苇、菖蒲、香蒲和西伯利亚鸢尾，种植密度为40cm×40cm，以防止脱氮耗氧导致水体发臭；并且在收水管的末端安装第一360°可旋转弯头，在排水渠靠近水平潜流人工湿地一侧的外壁上安装有第二360°可旋转弯头，以便灵活调节系统水位高度，同时通过第二360°可旋转弯头可在出水管口通过跌水复氧进一步保障水体溶解氧浓度；
③在表面流人工湿地中新增铺设本发明所述第二基质层(总厚度为20cm)，所述第二基质层由废铁屑和活性钙混合基质形成，所述废铁屑和活性钙的体积比为2：8，以通过内电解作用对有机物进行降解，强化COD去除效果；并且在所述第二基质层上种植睡莲和轮叶黑藻，种植密度为30cm×30cm，以进一步通过物理、化学、微生物协同作用共同保证湿地出水水质。
上述工程经调试运行半年稳定运行后，每月取样监测出水水质，连续监测1年，地方监测站长期监测数据和委托第三方监测数据共同显示：湿地出水COD、氨氮、TP等水质指标均达到或优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)地表水IV类水标准，即COD≤30mg/L、氨氮≤1.5mg/L、TP≤0.3mg/L，TN≤4.0mg/L。
综上所述，采用本发明提供的反硝化人工湿地集成净化系统对污水处理长尾水进行净化，具有处理效果好、运行费用低、占地面积小、变废为宝、生态景观效果好等优点，同时出水水质达到或优于地表水IV类要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，沿污水运行方向，依次包括生物强化澄清池、上行流垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地；
沿污水运行方向，所述生物强化澄清池依次包括填料区和生态塘；所述填料区内填充有悬浮球，所述悬浮球内装填有纤维素碳源；所述生态塘中种植有第一水生植物；
沿污水运行方向，所述上行流垂直潜流人工湿地依次包括配水渠、第一基质床体和排水渠，所述第一基质床体内自下而上依次设置有第一防渗层和第一基质层，所述第一基质层自下而上依次包括砾石层、沸石层、陶粒层和米石层，所述米石层上种植有挺水植物；所述第一基质层靠近第一防渗层的一侧设置有布水管，所述布水管上设置有多个布水孔，所述布水管的末端密封，所述布水管的前端位于配水渠中；所述第一基质层远离第一防渗层的一侧设置有收水管，所述收水管上设置有多个收水孔，所述收水管的前端密封，所述收水管的末端位于排水渠中，且所述收水管的末端安装有第一360°可旋转弯头；
所述上行流垂直潜流人工湿地中排水渠靠近表面流人工湿地一侧的外壁上安装有第二360°可旋转弯头；
沿污水运行方向，所述表面流人工湿地依次包括第二基质床体和出水渠，所述第二基质床体内自下而上依次设置有第二防渗层和第二基质层，所述第二基质层由包括铁屑和活性钙的混合基质形成；所述第二基质层上种植有第二水生植物。
2.根据权利要求1所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述填料区的内壁上设置有网箱，所述悬浮球填充在所述网箱中，所述网箱中悬浮球的填充体积为60～70％；
所述悬浮球的直径为8mm，所述悬浮球的密度为0.93g/cm3；所述纤维素碳源为玉米芯，所述玉米芯的尺寸为2～5cm。
3.根据权利要求1所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述第一基质床体的深度为1.2～1.7m，长度和宽度比为2：1；所述第一防渗层和第一基质层的厚度比为1：4；所述第一基质床体的总孔隙率为35～45％。
4.根据权利要求1或3所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述第一防渗层自下而上依次包括素土层、土工防渗布和粘土层；所述素土层和粘土层的厚度比为2：1，所述土工防渗布的规格为450g/m2。
5.根据权利要求1或3所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述第一基质层中砾石层、沸石层、陶粒层和米石层的厚度比为6：3：2：1；所述砾石层中砾石的粒径为3～5cm，所述沸石层中沸石的粒径为2～3cm，所述陶粒层中陶粒的粒径为1～2cm，所述米石层中米石的粒径为0.5～1cm。
6.根据权利要求1所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述布水管的材质为聚氯乙烯，管径为15cm，所述布水管上相邻布水孔的距离为50cm，所述布水孔的孔径为0.7cm；
所述收水管的材质为聚氯乙烯，管径为15cm，所述收水管上相邻收水孔的距离为50cm，所述收水孔的孔径为0.7cm。
7.根据权利要求1所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述第二基质床体的深度为0.8～1.2m，长度和宽度比为4：1；所述第二防渗层和第二基质层的厚度比为3：2；所述第二基质床体的总孔隙率为35～45％。
8.根据权利要求1或7所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述第二防渗层自下而上依次包括素土层、土工防渗布和粘土层；所述素土层和粘土层的厚度比为2：1，所述土工防渗布的规格为450g/m2。
9.根据权利要求1或7所述的反硝化人工湿地集成净化系统，其特征在于，所述第二基质层中铁屑和活性钙的体积比为2：8。
10.一种污水生态净化方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用权利要求1～9任一项所述反硝化人工湿地集成净化系统对污水进行生态净化，其中，污水在生物强化澄清池的水力停留时间不高于4h；污水在上行流垂直潜流人工湿地的水力停留时间为1～3d，表面水力负荷不高于0.6m3/m2·d；污水在表面流人工湿地的表面水力负荷不高于0.07m3/m2·d。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113461167A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-01 | 上海交通大学 | 一种表流湿地系统的构建方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203048676U (zh) * | 2013-01-08 | 2013-07-10 | 辽宁山水城市园林景观有限公司 | 一种水平潜流-表面流复合人工湿地 |
| CN104418463A (zh) * | 2013-08-28 | 2015-03-18 | 天津市文发彩钢有限公司 | 一种污水生态净化方法 |
| CN105859041A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 无锡城市发展集团有限公司 | 一种深度处理污水厂二级出水的多级生态单元组合系统 |
| WO2018129896A1 (zh) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 深圳市碧园环保技术有限公司 | 一种针对污水处理厂尾水深度处理的人工湿地系统 |
| CN108409070A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-08-17 | 河南省正大环境科技咨询工程有限公司 | 一种小型无动力农村生活污水处理系统 |
-
2020
- 2020-12-16 CN CN202011486006.6A patent/CN112759087A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203048676U (zh) * | 2013-01-08 | 2013-07-10 | 辽宁山水城市园林景观有限公司 | 一种水平潜流-表面流复合人工湿地 |
| CN104418463A (zh) * | 2013-08-28 | 2015-03-18 | 天津市文发彩钢有限公司 | 一种污水生态净化方法 |
| CN105859041A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 无锡城市发展集团有限公司 | 一种深度处理污水厂二级出水的多级生态单元组合系统 |
| WO2018129896A1 (zh) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 深圳市碧园环保技术有限公司 | 一种针对污水处理厂尾水深度处理的人工湿地系统 |
| CN108409070A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-08-17 | 河南省正大环境科技咨询工程有限公司 | 一种小型无动力农村生活污水处理系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨长明等: "《城镇污水处理厂尾水人工湿地处理技术理论与实践》", 31 December 2019, 上海：同济大学出版社 * |
| 闫大鹏等: "《城市生态水系规划理论与实践》", 30 November 2016, 郑州：黄河水利出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113461167A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-01 | 上海交通大学 | 一种表流湿地系统的构建方法 |
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