CN114314852A - 基于人工湿地的污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人工湿地的污水处理系统，包括四个处理单元，每个处理单元包括池体、隔板、排水管和反冲管，所述隔板为多块，多块隔板从上到下平行设置在池体内，所述池体的底壁沿水流方向向下倾斜，所述排水管连通在池体上，所述排水管上设置有第一阀门，所述反冲管连通在池体和第一阀门之间的排水管上，所述反冲管上设置有第二阀门。其采用多重处理单元，大大提升污水处理效率和净化度，且具备反冲结构，可便捷处理排水堵塞等问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是，涉及一种基于人工湿地的污水处理系统。
背景技术
人工湿地是将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。现有技术中，单独的人工湿地污水处理效率较低，且处理后净化度较差，且其排水系统容易发生堵塞，检修比较繁琐。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于人工湿地的污水处理系统，其采用多重处理单元，大大提升污水处理效率和净化度，且具备反冲结构，可便捷处理排水堵塞等问题。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于人工湿地的污水处理系统，包括四个处理单元，每个处理单元包括池体、隔板、排水管和反冲管，所述隔板为多块，多块隔板从上到下平行设置在池体内，所述池体的底壁沿水流方向向下倾斜，所述排水管连通在池体上，所述排水管上设置有第一阀门，所述反冲管连通在池体和第一阀门之间的排水管上，所述反冲管上设置有第二阀门；多个处理单元分别为沿污水流动方向依次设置的预处理单元、第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元，所述预处理单元、第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元的高度依次降低，所述预处理单元、第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元内分别填充有不同的填料层。
优选的，所述隔板包括板体和贴合在板体上的滤布，所述板体上开设有通水孔。
优选的，所述处理单元内还设有滤板，所述滤板位于排水管与池体的连通处。
优选的，所述预处理单元内从上到下依次填充有卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间。
优选的，所述第一处理单元内从上到下依次填充有土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有植被。
优选的，所述第二处理单元内从上到下依次填充有土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有植被。
优选的，所述第三处理单元内从上到下依次填充有土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有植被。
优选的，所述改性陶粒层内改性陶粒由以下步骤制得：
S101.将重量份为12-15份氧化铝、25-30份硅藻土、5-8份沸石和2-3份玻璃纤维粉研磨粉碎；
S102.将上述粉碎后的物料混合均匀后再逃离造粒机上制备5-6mm粒径的球状胚料；
S103.将胚料在80-85℃下干燥1h后，以5℃/min的升温速度升温至650℃，再以30℃/min的速度升温至1000-1200℃烧结30-50min，冷却处理后获得改性陶粒。
优选的，所述锰负载改性陶粒层中锰负载改性陶粒由改性陶粒浸入高锰酸钾溶液中，浸泡3-5h后550-600℃下高温煅烧30min后制得。
优选的，所述铁负载改性陶粒层中铁负载改性陶粒由改性陶粒浸入硫酸亚铁溶液中，浸泡4-6h后600-650℃下高温煅烧30min后制得。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明中，底部倾斜设置的池体使污水的流动只需借助重力作用即完成整个净化过程，且不会在各处理单元内滞留，保证污水的处理效果；多处理单元配合对污水中污染物具有较好的降解作用，各项指标去除率均表现优异，优于传统的人工湿地系统；反冲管可对排水管与池体连通处进行反吹，防止堵塞问题的发生，保证系统的正常使用。
附图说明
图1为本发明较优实施例中基于人工湿地的污水处理系统的结构示意图；
图2为图1中处理单元(不含填料)的结构示意图；
其中，10为池体、11为隔板、12为滤板、13为排水管、14为第一阀门、15为反冲管、16为第二阀门、2为预处理单元、3为第一处理单元、4为第二处理单元、5为第三处理单元、6为反冲主管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参照图1-2，为本发明较优实施例中一种基于人工湿地的污水处理系统，包括四个处理单元，每个处理单元包括池体10、隔板11、排水管13和反冲管15，所述隔板11为多块，多块隔板11从上到下平行设置在池体10内，池体10的底壁沿水流方向向下倾斜，排水管13连通在池体10上，排水管13上设置有第一阀门14，反冲管15连通在池体10和第一阀门14之间的排水管13上，反冲管15上设置有第二阀门16；多个处理单元分别为沿污水流动方向依次设置的预处理单元2、第一处理单元3、第二处理单元4和第三处理单元5，预处理单元2、第一处理单元3、第二处理单元4和第三处理单元5的高度依次降低，即预处理单元2的排水管在第一处理单元3上方，第一处理单元3的排水管在第二处理单元4上方的，第二处理单元4的排水管在第三处理单元5上方；预处理单元2处理后的废水在倾斜设置的池底完成积累后即通过排水管引入第一处理单元3内进行进一步处理，以此类推，污水的流动只需借助重力作用即完成整个净化过程，且不会在各处理单元内滞留，保证污水的处理效果。预处理单元2、第一处理单元3、第二处理单元4和第三处理单元5内分别填充有不同的填料层，已实现不同程度的污水净化处理。当池内排水管13出现堵塞情况，关闭第一阀门14，开启第二阀门16，通过反冲主管向反冲管15内泵入气体或液体，可对排水管13与池体10连通处进行反吹，保证系统的正常使用。
具体的，隔板11包括板体和贴合在板体上的滤布，有效防止水流冲击对各填料层的结构造成影响，所述板体上开设有通水孔，利于污水下渗。
具体的，为了防止上一层处理单元的填料从排水管流入下一处理单元，所述处理单元内还设有滤板12，滤板12位于排水管13与池体10的连通处，滤板12采用蜂窝板结构，滤板12孔径小于填料的粒径。
具体的，预处理单元2内从上到下依次填充有卵石层、砾石层和改性陶粒层，卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。卵石层内卵石粒径3-5cm，卵石层厚度为15-30cm，砾石层内砾石粒径为2-3cm，砾石层厚度为30-50cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5-6mm，厚度为40-60cm。
具体的，第一处理单元3内从上到下依次填充有土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间。所述土壤层上种植有植被。土壤层厚度为30-40cm，卵石层内卵石粒径3-5cm，卵石层厚度为25-30cm，砾石层内砾石粒径为2-3cm，砾石层厚度为20-25cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5-6mm，厚度为30-40cm；植被为水生植物如芦苇或菖蒲等。
具体的，第二处理单4元内从上到下依次填充有土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有植被。土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为30-40cm，锰负载改性陶粒层中锰负载改性陶粒的粒径为5-6mm，厚度为20-25cm，卵石层内卵石粒径3-5cm，卵石层厚度为15-20cm，砾石层内砾石粒径为2-3cm，砾石层厚度为30-40cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5-6mm，厚度为40-50cm；植被为水生植物如芦苇或菖蒲等。
具体的，第三处理单元5内从上到下依次填充有土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有植被。土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为30-40cm，铁负载改性陶粒层中铁负载改性陶粒的粒径为5-6mm，厚度为20-25cm，卵石层内卵石粒径3-5cm，卵石层厚度为15-30cm，砾石层内砾石粒径为2-3cm，砾石层厚度为30-50cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5-6mm，厚度为40-60cm；植被为水生植物如芦苇或菖蒲等。
具体的，上述改性陶粒层内改性陶粒由以下步骤制得：
S101.将重量份为12-15份氧化铝、25-30份硅藻土、5-8份沸石和2-3份玻璃纤维粉研磨粉碎；
S102.将上述粉碎后的物料混合均匀后再逃离造粒机上制备5-6mm粒径的球状胚料；
S103.将胚料在80-85℃下干燥1h后，以5℃/min的升温速度升温至650℃，再以30℃/min的速度升温至1000-1200℃烧结30-50min，冷却处理后获得改性陶粒。
具体的，所述锰负载改性陶粒层中锰负载改性陶粒由改性陶粒浸入高锰酸钾溶液中，浸泡3-5h后550-600℃下高温煅烧30min后制得。
具体的，所述铁负载改性陶粒层中铁负载改性陶粒由改性陶粒浸入硫酸亚铁溶液中，浸泡4-6h后600-650℃下高温煅烧30min后制得。
实施例1
1.1制备改性陶粒
S101.将重量份为12份氧化铝、30份硅藻土、8份沸石和3份玻璃纤维粉研磨粉碎；
S102.将上述粉碎后的物料混合均匀后再逃离造粒机上制备6mm粒径的球状胚料；
S103.将胚料在85℃下干燥1h后，以5℃/min的升温速度升温至650℃，再以30℃/min的速度升温至1200℃烧结50min，冷却处理后获得改性陶粒。
1.2制备锰负载改性陶粒
将改性陶粒浸入高锰酸钾溶液中，浸泡5h后600℃下高温煅烧30min后制得锰负载改性陶粒。
1.3制备铁负载改性陶粒
将改性陶粒浸入硫酸亚铁溶液中，浸泡4h后600℃下高温煅烧30min后制得铁负载改性陶粒。
1.4制备污水处理系统T-1
向预处理单元2内从上到下依次填充卵石层、砾石层和改性陶粒层，卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。卵石层内卵石粒径4cm，卵石层厚度为15cm，砾石层内砾石粒径为3cm，砾石层厚度为30cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为60cm。
向第一处理单元3内从上到下依次填充土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有芦苇和菖蒲。土壤层厚度为30cm，卵石层内卵石粒径3cm，卵石层厚度为30cm，砾石层内砾石粒径为2cm，砾石层厚度为20cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为30cm。
向第二处理单4元内从上到下依次填充土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有芦苇。土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为30cm，锰负载改性陶粒层中锰负载改性陶粒的粒径为6mm，厚度为20cm，卵石层内卵石粒径5cm，卵石层厚度为20cm，砾石层内砾石粒径为2cm，砾石层厚度为30cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为40cm。
向第三处理单元5内从上到下依次填充土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有菖蒲。土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为40cm，铁负载改性陶粒层中铁负载改性陶粒的粒径为6mm，厚度为25cm，卵石层内卵石粒径3cm，卵石层厚度为15cm，砾石层内砾石粒径为2cm，砾石层厚度为40cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为40cm。
实施例2
2.1制备改性陶粒
S201.将重量份为15份氧化铝、25份硅藻土、6份沸石和2份玻璃纤维粉研磨粉碎；
S202.将上述粉碎后的物料混合均匀后再逃离造粒机上制备6mm粒径的球状胚料；
S203.将胚料在85℃下干燥1h后，以5℃/min的升温速度升温至650℃，再以30℃/min的速度升温至1100℃烧结50min，冷却处理后获得改性陶粒。
2.2制备锰负载改性陶粒
将改性陶粒浸入高锰酸钾溶液中，浸泡4h后600℃下高温煅烧30min后制得锰负载改性陶粒。
2.3制备铁负载改性陶粒
将改性陶粒浸入硫酸亚铁溶液中，浸泡5h后600℃下高温煅烧30min后制得铁负载改性陶粒。
2.4制备污水处理系统T-2
向预处理单元2内从上到下依次填充卵石层、砾石层和改性陶粒层，卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。卵石层内卵石粒径5cm，卵石层厚度为20cm，砾石层内砾石粒径为3cm，砾石层厚度为40cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为50cm。
向第一处理单元3内从上到下依次填充土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有芦苇和菖蒲。土壤层厚度为40cm，卵石层内卵石粒径4cm，卵石层厚度为30cm，砾石层内砾石粒径为3cm，砾石层厚度为25cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为40cm。
向第二处理单4元内从上到下依次填充土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有芦苇。土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为40cm，锰负载改性陶粒层中锰负载改性陶粒的粒径为6mm，厚度为20cm，卵石层内卵石粒径4cm，卵石层厚度为15cm，砾石层内砾石粒径为3cm，砾石层厚度为40cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为45cm。
向第三处理单元5内从上到下依次填充土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有菖蒲。土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为40cm，铁负载改性陶粒层中铁负载改性陶粒的粒径为6mm，厚度为20cm，卵石层内卵石粒径4cm，卵石层厚度为25cm，砾石层内砾石粒径为2cm，砾石层厚度为30cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为6mm，厚度为50cm。
实施例3
3.1制备改性陶粒
S301.将重量份为13份氧化铝、26份硅藻土、6份沸石和3份玻璃纤维粉研磨粉碎；
S302.将上述粉碎后的物料混合均匀后再逃离造粒机上制备5mm粒径的球状胚料；
S303.将胚料在80℃下干燥1h后，以5℃/min的升温速度升温至650℃，再以30℃/min的速度升温至1200℃烧结50min，冷却处理后获得改性陶粒。
3.2制备锰负载改性陶粒
将改性陶粒浸入高锰酸钾溶液中，浸泡4h后600℃下高温煅烧30min后制得锰负载改性陶粒。
3.3制备铁负载改性陶粒
将改性陶粒浸入硫酸亚铁溶液中，浸泡4h后600℃下高温煅烧30min后制得铁负载改性陶粒。
3.4制备污水处理系统T-3
向预处理单元2内从上到下依次填充卵石层、砾石层和改性陶粒层，卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。卵石层内卵石粒径5cm，卵石层厚度为25cm，砾石层内砾石粒径为3cm，砾石层厚度为35cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5mm，厚度为50cm。
向第一处理单元3内从上到下依次填充土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有芦苇和菖蒲。土壤层厚度为35cm，卵石层内卵石粒径3cm，卵石层厚度为25cm，砾石层内砾石粒径为2cm，砾石层厚度为25cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5mm，厚度为35cm。
向第二处理单4元内从上到下依次填充土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有芦苇。土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为30cm，锰负载改性陶粒层中锰负载改性陶粒的粒径为6mm，厚度为20cm，卵石层内卵石粒径5cm，卵石层厚度为20cm，砾石层内砾石粒径为2cm，砾石层厚度为30cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5mm，厚度为45cm。
向第三处理单元5内从上到下依次填充土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层上种植有菖蒲。土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板11之间。土壤层厚度为35cm，铁负载改性陶粒层中铁负载改性陶粒的粒径为5mm，厚度为20cm，卵石层内卵石粒径3cm，卵石层厚度为15cm，砾石层内砾石粒径为2cm，砾石层厚度为35cm，改性陶粒层中改性陶粒粒径为5mm，厚度为45cm。
实施例4
利用实施例1-3制备的污水处理系统T-1～T-3分别对污水进行处理，污水在每个污水处理系统停留时间为8天，对水质进行检测的一下数据对比表1。
表1污水处理各指标数据对比表
| 项目 | NH<sub>4</sub><sup>+</sup>N(mg/L) | TN(mg/L) | TP(mg/L) | TOC(mg/L) | PH |
| 污水 | 22.32 | 26.41 | 6.56 | 16.35 | 8.2 |
| T-1处理后 | 0.82 | 4.52 | 0.72 | 5.23 | 7.2 |
| T-2处理后 | 0.76 | 4.31 | 0.66 | 4.96 | 7.1 |
| T-3处理后 | 0.79 | 4.35 | 0.69 | 5.12 | 7.2 |
从上表1数据可以看出，本发明中污水处理系统对污水中污染物具有较好的降解作用，各项指标去除率均表现优异，优于传统的人工湿地系统。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，包括四个处理单元，每个处理单元包括池体、隔板、排水管和反冲管，所述隔板为多块，多块隔板从上到下平行设置在池体内，所述池体的底壁沿水流方向向下倾斜，所述排水管连通在池体上，所述排水管上设置有第一阀门，所述反冲管连通在池体和第一阀门之间的排水管上，所述反冲管上设置有第二阀门；多个处理单元分别为沿污水流动方向依次设置的预处理单元、第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元，所述预处理单元、第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元的高度依次降低，所述预处理单元、第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元内分别填充有不同的填料层。
2.如权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述隔板包括板体和贴合在板体上的滤布，所述板体上开设有通水孔。
3.如权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述处理单元内还设有滤板，所述滤板位于排水管与池体的连通处。
4.如权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述预处理单元内从上到下依次填充有卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间。
5.如权利要求4所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述第一处理单元内从上到下依次填充有土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有植被。
6.如权利要求5所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述第二处理单元内从上到下依次填充有土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，所述土壤层、锰负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有植被。
7.如权利要求6所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述第三处理单元内从上到下依次填充有土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层，土壤层、铁负载改性陶粒层、卵石层、砾石层和改性陶粒层分别填充在相邻两隔板之间，所述土壤层上种植有植被。
8.如权利要求7所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述改性陶粒层内改性陶粒由以下步骤制得：
S101.将重量份为12-15份氧化铝、25-30份硅藻土、5-8份沸石和2-3份玻璃纤维粉研磨粉碎；
S102.将上述粉碎后的物料混合均匀后再逃离造粒机上制备5-6mm粒径的球状胚料；
S103.将胚料在80-85℃下干燥1h后，以5℃/min的升温速度升温至650℃，再以30℃/min的速度升温至1000-1200℃烧结30-50min，冷却处理后获得改性陶粒。
9.如权利要求8所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述锰负载改性陶粒层中锰负载改性陶粒由改性陶粒浸入高锰酸钾溶液中，浸泡3-5h后550-600℃下高温煅烧30min后制得。
10.如权利要求8所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述铁负载改性陶粒层中铁负载改性陶粒由改性陶粒浸入硫酸亚铁溶液中，浸泡4-6h后600-650℃下高温煅烧30min后制得。
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| CN202111676386.4A CN114314852A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 基于人工湿地的污水处理系统 |
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