CN202849167U - 一种分级根区污水处理生态人工湿地系统 - Google Patents

一种分级根区污水处理生态人工湿地系统 Download PDF

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Abstract

一种分级根区污水处理生态人工湿地系统，包括依次连接的预处理池、进水配水渠、一级湿地植物床、二级湿地植物床和集水池，其特征在于：所述一级湿地植物床中放置砾石层，二级湿地植物床中放置砂石层，所述一级湿地植物床和二级湿地植物床上都栽植有湿地植物。优选的，集水池还设置有水位调节闸，方便根据季节水量不同，调节湿地植物床的水位。采用本实用新型所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，通过种植水平生物滤床的渗透湿地，各级湿地植物床构造单一，建造简单快速，使用时不存在层与层错位交混的问题，对CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TP等的处理效率均可达到80%～95%。

Description

一种分级根区污水处理生态人工湿地系统
技术领域
本实用新型涉及一种分级根区污水处理生态人工湿地系统。
背景技术
目前城镇污水及工业废水中大量的污染物质加重受纳水体的污染，造成水体水质恶化，特别是污水中含有大量氮、磷，会使水体富营养化，这个问题引起了人们的普遍关注。城镇污水是指城镇地区居民在生活和生产过程中形成的污水。其中城镇生活污水是指居民生活过程中厕所排放污水、洗浴、洗衣服和厨房污水等，生污污水量大面广。水环境状况将面临一个非常严峻的问题，灌溉水污染严重，地下水超采，污染严重，地表水呈不断恶化趋势，逐渐丧失其原有的生态环境功能。
湿地生态系统是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，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，主要利用土壤、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。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。湿地生态系统对废水的处理有十分复杂的净化机理，运行稳定后，填料表面吸附了许多微生物形成的大量生物膜，植物根系分布于湿地表面，依靠物理、化学、生物的协同作用完成污水的净化过程，强化了自然湿地生态系统的去污能力，所以需要一种利用分级根区湿地生态系统处理污水，具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，适合中小城镇污水处理和便于应用推广的分级根区污水湿地生态处理系统。
现有的湿地系统多采用多层垂直过滤池的方法对污水进行过滤处理，多层垂直过滤池从上到下包括多个不同材料构成的过滤层，安置过滤层过程复杂，而且随着水流流动，各个过滤层互相渗透错位，容易破坏原有结构。
实用新型内容
为克服现有技术存在的过滤层安装复杂，使用时容易渗透错位的技术缺陷，本实用新型提供一种分级根区污水处理生态人工湿地系统。
本实用新型所述一种分级根区污水处理生态人工湿地系统，包括依次连接的预处理池，进水配水渠，一级湿地植物床，二级湿地植物床和集水池，其特征在于：所述一级湿地植物床中放置砾石层，二级湿地植物床中放置砂石层，所述一级湿地植物床和二级湿地植物床上都栽植有湿地植物。
本实用新型对两级湿地植物床的过滤层采用单一砾石或砂石层设置，放置简单方便，通过过滤层对悬浮物进行阻挡迂回，利用湿地植物根系吸收达到去除污水中大部分杂质的目的。
优选的，所述集水池的水位是可以调节的。
进一步的，所述集水池还设置有水位调节闸。
优选的，所述一级湿地植物床和/或二级湿地植物床池底坡度为2%-3%。
优选的，所述一级湿地植物床水面高度高于二级湿地植物床水面高度。
优选的，所述一级湿地植物床底面高度高于二级湿地植物床底面高度。
优选的，所述二级湿地植物床还包括位于末端底部的穿孔集水管，所述穿孔集水管的出口与所述集水池连接。
进一步的，所述二级湿地植物床还包括位于末端的集水区，所述穿孔集水管位于所述集水区内，所述集水区放置出水砾石层。
优选的，所述一级湿地植物床和/或二级湿地植物床顶部还有植物生长层。
优选的，所述二级湿地植物床的长度是一级湿地植物床的1.5倍。
采用本实用新型所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，通过种植水平生物滤床的渗透湿地，各级湿地植物床构造单一，建造简单快速，使用时不存在层与层错位交混的问题，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，对 CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TP等的处理效率均可达到 80%～95%，处理效果优越。
附图说明
图1示出本实用新型的一种具体实施方式的结构示意图；
图2示出本实用新型的一种具体实施方式的污水流向示意图；
各图中附图标记名称为：1.预处理池 2.进水配水渠 3.湿地植物 4.一级湿地植物床 5.二级湿地植物床 6.出水砾石层7.集水池 8.水位调节闸 9.下部 10.底板 11.穿孔集水管。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实用新型所述一种分级根区污水处理生态人工湿地系统，包括依次连接的预处理池1、进水配水渠2、一级湿地植物床4、二级湿地植物床5和集水池7，其特征在于：所述一级湿地植物床4中放置砾石层9，二级湿地植物床5中放置砂石层10，所述一级湿地植物床和二级湿地植物床上都栽植有湿地植物3。
预处理池主要采用现有技术的化学方法对污水进行预处理，将下行的污水处理至BOD5≤80mg/L、CODcr≤200mg/L、SS≤60mg/L、NH3-N≤25mg/L、TP≤5mg/L再通过进水配水渠2将处理后的污水均匀分布后进入一级湿地植物床4中，从图2可见，进水配水渠2，一级湿地植物床4，二级湿地植物床5和集水池7的宽度可以设置为相同，方便污水流均匀流动，增大处理面。
所述BOD5（Biochemical Oxygen Demand）表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量，计量单位为氧含量的mg/L；CODcr（Chemical Oxygen Demand）化学耗氧量，表示用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量，计量单位为mg／L；SS表征对污水过滤得到的残渣的质量占水量的多少，单位可以是mg/L；TP表征污水中的总含磷量，NH3-N 表征污水中的氨氮含量指标,计量单位也都是mg/L。
一级湿地植物床的过滤层为砾石层，二级湿地植物床的过滤层为砂石层，砾石层的粒径较大，对较大颗粒的固体杂质进行拦截吸附，较大的间隙可以加速水流的水平流动，砂石层粒径较小，二级湿地植物床过滤层间隙较小，例如砾石层9的粒径为15~40毫米，砂石层10的粒径为1~3毫米。水流在二级湿地植物床中流速减缓，增大了污水在过滤层中的滞留时间，对较小颗粒的固体杂质可以起到更好的吸附效果，较长的滞留时间有利于对污水中杂质的生物和化学吸附。两级湿地植物床上都种植有湿地植物3，通过湿地植物根系对污水中的杂质进行生物吸附，同时湿地植物根系伸入过滤层，对过滤层起到一定的紧固作用，利于在使用中维持过滤层的形状。湿地植物可以是方便在湿地环境下生长的水生植物，例如芦苇、美人蕉、菖蒲等；也可以是水葫芦、水葱、稗子草等成活率高，根系发达，生长周期长的挺水植物。
本实用新型对两级湿地植物床的过滤层采用单一砾石或砂石层设置，放置简单方便，通过过滤层对悬浮物进行阻挡迂回，利用湿地植物根系吸收达到去除污水中大部分杂质的目的。
一级湿地植物床过滤吸附较大尺寸的悬浮物，二级湿地植物床对污水中的较小悬浮物和溶解物进行吸附吸收，水流在二级湿地植物床水平速度被减缓，吸附处理能力加强，因此适当加长二级湿地植物床的水平长度，优选设置二级湿地植物床的长度是一级湿地植物床长度的1.5倍，可以取得较好的除污效果。
优选的，所述集水池的水位是可以调节的。根据水压原理，集水池7水位与二级湿地植物床的水位相同，调节集水池水位即为调节二级湿地植物床水位，水位调节根据季节不同，综合考虑污水来水量，蒸发量以及预处理工艺等因素需要，对二级湿地植物床水位进行调节，本实用新型通过在集水池中设置水位调节闸8来调节集水池水位，如图1所示，水位调节闸为升降式，通过调节水位调节闸8的高度来设置集水池的水位。
优选的，所述一级湿地植物床和/或二级湿地植物床池底坡度为2%-3%，通过设置坡度有利于水的流动和收集，描述坡度的百分比表示坡垂直高度和坡水平长度的比例。
优选的，所述一级湿地植物床水面高度高于二级湿地植物床水面高度。
优选的，所述一级湿地植物床底面高度高于二级湿地植物床底面高度。
通过设置两级湿地植物床的水面或底面的高度差，有利于污水的有序流动。优选高度可以设置为30厘米，高度相差过大不利于控制制造两级湿地植物床成本。
污水经过二级湿地植物床后，流向集水池从集水池排出，本实用新型在二级湿地植物床的末端底部设置穿孔集水管11收集二级湿地植物床处理的污水，穿孔集水管的出口与集水池连接，将收集的处理后的污水排向集水池。所述穿孔集水管为侧壁上有很多小孔的水管，通过这些小孔收集污水，可以使用PVC等低成本材料制造穿孔集水管；如图2所示，穿孔集水管11包括横向收集管和排出管两部分，横向收集管的宽度与二级湿地植物床宽度相同，利于收集二级湿地植物床处理后的污水，排出管一端与横向收集管中部连接，方向垂直于横向收集管，排出管的另一端作为穿孔收集管的出口，连接到集水池。
优选的，在穿孔集水管所处的集水区，放置出水砾石层6，出水砾石层6的主要成本是粒径较大的砾石，加快在集水区的水流速度，利于收集二级湿地植物床处理后的污水，同时砾石粒径较大，也不易通过穿孔集水管11上小孔进入穿孔集水管内部，堵塞穿孔集水管11。
优选的，所述一级湿地植物床和/或二级湿地植物床顶部还有植物生长层。植物生长层可以是厚度较薄，例如5厘米厚的一层污泥，便于湿地植物3的生长和附着。
本实用新型通过对传统复合过滤层扁平化，拆分为两级单一成分水池进行过滤，在每个水池上种植水生植物加强生物和根系吸附拦截，实际在传统复合层的基础上加大了水生植物的根系数量和根系吸附质量。增大水生植物的种植密度，例如达到每平米水面种植10株或以上芦苇，菖蒲等水生植物，或水葫芦等漂浮类植物覆盖面积达到75%以上，效果更好。
实用新型人通过实验，对生活污水和生产污水通过本实用新型所述分级根区污水处理生态人工湿地系统进行除污作业，测量除污前后CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TP等的含量，得到的结果如表1和表2所示。表1和表2显示，对生活污水和生产污水，处理效率都可达到 80%～95%。
表1 生活污水处理
序号 水质项目 进水（mg/L） 预处理（mg/L） 湿地出水（mg/L） 去除率（%）
1.        BOD5 120 75 9 92.50%
2.        CODcr 300 180 45 85.00%
3.        SS 100 55 9 91.00%
4.        NH3-N 35 21 4 88.57%
5.        TP 10 4.5 0.5 95.00%
表2 生产污水处理
序号 水质项目 进水（mg/L） 预处理（mg/L） 湿地出水（mg/L） 去除率（%）
6.        BOD5 110 65 9 91.82%
7.        CODcr 380 186 46 87.89%
8.        SS 80 50 9 88.75%
9.        NH3-N 25 20 3 88.00%
10.    TP 6 3.5 0.4 93.33%
采用本实用新型所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，通过种植水平生物滤床的渗透湿地，各级湿地植物床构造单一，建造简单快速，使用时不存在层与层错位交混的问题，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，对 CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TP等的处理效率均可达到 80%～95%，处理效果优越。
前文所述的为本实用新型的各个优选实施例，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型发明人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种分级根区污水处理生态人工湿地系统，包括依次连接的预处理池（1）、进水配水渠（2）、一级湿地植物床（4）、二级湿地植物床（5）和集水池（7），其特征在于：所述一级湿地植物床（4）中放置砾石层（9），二级湿地植物床（5）中放置砂石层（10），所述一级湿地植物床（4）和二级湿地植物床（5）上都栽植有湿地植物（3）。
2.如权利要求1所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述集水池还包括可以调节水位的水位调节装置。
3.如权利要求2所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述水位调节装置为水位调节闸（8）。
4.如权利要求1所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述一级湿地植物床（4）和/或二级湿地植物床（5）池底坡度为2%-3%。
5.如权利要求1所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述一级湿地植物床（4）水面高度高于二级湿地植物床（5）水面高度。
6.如权利要求1所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述一级湿地植物床（4）底面高度高于二级湿地植物床（5）底面高度。
7.如权利要求1所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述二级湿地植物床（5）还包括位于末端底部的穿孔集水管（11），所述穿孔集水管（11）的出口与所述集水池（7）连接。
8.如权利要求7所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述二级湿地植物床（5）还包括位于末端的集水区，所述穿孔集水管（11）位于所述集水区内，所述集水区放置出水砾石层（6）。
9.如权利要求1所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述一级湿地植物床（4）和/或二级湿地植物床（5）顶部还有植物生长层。
10.如权利要求1所述的分级根区污水处理生态人工湿地系统，其特征在于：所述二级湿地植物床（5）的长度是一级湿地植物床（4）的1.5倍。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102887590A (zh) * 2012-11-09 2013-01-23 四川四通欧美环境工程有限公司 一种分级根区污水处理生态人工湿地系统
CN104193008A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 徐颋 一种水力潮汐流可变位人工湿地及利用该人工湿地进行污水处理的工艺
CN104843948A (zh) * 2015-05-20 2015-08-19 苏交科集团股份有限公司 高速公路服务区污水处理装置及处理方法
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