CN208166682U - 用于污水处理系统的多级生态人工湿地 - Google Patents

用于污水处理系统的多级生态人工湿地 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于污水处理系统的多级生态人工湿地;所述多级生态人工湿地主要由一级滴滤型生态湿地、二级协同净化生态湿地和三级高效锁磷湿地组成;所述二级协同净化生态湿地包括合建部分和分建部分,所述合建部分上方设有所述一级滴滤型生态湿地,所述三级高效锁磷湿地设置在所述分建部分的后端;一级滴滤型生态湿地处理后的污水依次自流进入二级协同净化生态湿地、三级高效锁磷湿地。该多级生态人工湿地集传质、生化、物化于一体,兼具好氧、兼氧、厌氧环境,通过功能滤料、微生物、植物根系等对生活污水污染物进行过滤截留、生化降解、同化吸收、吸附固化等多效协同作用,使污水中的污染物得到极高效去除。

Description

用于污水处理系统的多级生态人工湿地
技术领域
[0001] 本实用新型涉及废水处理技术领域,具体涉及一种用于污水处理系统的多级生态 人工湿地。
背景技术
[0002] 人工湿地是一种通过人工设计、改造而成的半生态型污水处理系统,主要由土壤 基质、水生植物和微生物三部分组成,不仅能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物、氮、磷 等;而且能有效的去除病原微生物、重金属、藻毒素等外源生物活性物质;同时还能吸收如 s〇2、c〇2等气体,起到净化空气的作用。表面流湿地和潜流湿地是人工湿地的两种主要类 型,表流人工湿地投资低,操作简便,运行费用低,但观感和污水保温效果差,处理效果一 般,且受气候影响大,冬季表面易结冰,夏季易繁殖蚊虫,并有臭味;水平潜流湿地水力负荷 较高,对800、0)0、33、重金属等污染物去除效果较好,且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象的,但 脱氮除磷效果不及垂直流湿地,抗堵塞能力差;垂直流湿地抗硝化能力高于水平流,堵塞能 力差,用于处理含氨氮浓度较高的污水更有优势。
[0003] 基于上述现有技术所存在的问题,本实用新型提供一种多级生态人工湿地污水处 理系统,能实现对高氮、磷生活污水进行处理。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是克服现有人工湿地的不足,提供一种结构合理、处理效果好、 占地面积小、造价低、运行管理方便、不易堵塞、能明显改善配水均匀性、用于污水处理系统 的多级生态人工湿地。
[0005] 本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0006] 本实用新型涉及一种用于污水处理系统的多级生态人工湿地,所述多级生态人工 湿地主要由一级滴滤型生态湿地、二级协同净化生态湿地和三级高效锁磷湿地组成;
[0007] 所述二级协同净化生态湿地包括合建部分和分建部分,所述合建部分上方设有所 述一级滴滤型生态湿地,所述三级高效锁磷湿地设置在所述分建部分的后端;一级滴滤型 生态湿地处理后的污水依次自流进入二级协同净化生态湿地、三级高效锁磷湿地;
[0008] 所述一级滴滤型生态湿地包括池体、池体内设的填料床、设置在填料床顶部的滴 滤布水系统、设置在填料床底部的自增氧系统和种植在填料床上的第一湿地植物,所述池 体底部设有过渡层;
[0009] 所述二级协同净化生态湿地的池体内合建部分设有第一填料层,分建部分设有第 二填料层,所述第二填料层上种植有第二湿地植物;
[0010] 所述三级高效锁磷湿地包括池体、池体内设的第三填料层;所述第三填料层的底 层为除憐材料层。
[0011] 作为优选方案,所述滴滤布水系统包括沿池面布设的污水进水主干管和若干第一 穿孔布水管,所述若干第一穿孔布水管分别垂直于所述主干管;所述若干第一穿孔布水管 下方设有PVC布水板。
[0012] 作为更优选方案,PVC布水板傍边用〇 50碎石滤料,防止孔堵塞,同时使得污水顺 流。
[0013] 作为优选方案,所述自增氧系统包括设置在所述过渡层上的若干拔风溶氧装置, 所述拔风溶氧装置的两侧各设水平通风管。
[0014] 作为优选方案,所述填料床内包括由从上至下依次设置的由〜8mm粒径的烁石 组成的厚度为300mm的上层碎石层、由〇l3mm粒径的烁石组成的厚度为400mm的中层碎石层 和由O 25rara粒径的烁石组成的厚度为5〇〇™的底层碎石层。
[0015] 作为优选方案,所述第一湿地植物包括石菖蒲和黄花鸢尾。
[0016] 作为优选方案,所述过渡层为土工膜。
[0017] 作为优选方案,所述二级协同净化生态湿地的合建部分进水端设有第一布水井, 所述第一布水井收集一级滴滤型生态湿地处理过的出水;所述合建部分的出水端设有第一 集水井和第一穿孔集水管,所述第一集水井中设过水管连接至分建部分进水端设置的第二 布水井和第二穿孔布水管;所述分建部分的出水端设有第二集水井和第二过穿孔集水管; 所述三级高效锁磷湿地的进水端设有与所述第二集水井连通的第三布水井和第三穿孔集 水管,所述三级高效锁磷湿地的出水端设有第三集水井和第四穿孔集水管。
[0018] 作为更优选方案,所述第一穿孔集水管设置在第一填料层底部;所述第二穿孔布 水管、第二过穿孔集水管均设置在第二填料层底部。
[0019] 作为更优选方案,所述第一穿孔集水管、第二穿孔布水管和第二过穿孔集水管均 为两边分别斜下45°角开孔,孔径为l〇mm的穿孔管。
[0020] 作为更优选方案,所述第三穿孔集水管和第四穿孔集水管均为两边分别斜下45° 角开孔,孔径为4ram的穿孔管。
[0021] 作为优选方案,所述第一填料层的填料按照中间细两头粗进行布置;具体为中间 段设碎石滤料①5〜8圓,其两侧设的碎石滤料由细到粗分别为碎石滤料0 13腫!、①25mm和 ① 40mm〇
[0022] 作为更优选方案,碎石滤料①5〜8咖、13mm、O25mm和® 40mm的体积比为12:4:4 :5〇
[0023] 作为优选方案,所述第二填料层的填料按照中间细两头粗进行布置;具体为中间 段设碎石滤料①13mm,其两侧设的碎石滤料由细到粗分别为碎石滤料①25mm和①40mm。
[0024] 作为更优选方案,碎石滤料①13mm、O25mm和® 40mm的体积比为10:2:2• 5。
[0025] 作为优选方案,所述第二湿地植物包括旱伞草和美人蕉。
[0026] 作为优选方案,所述第三填料层的底层的厚度为1000mm;所述第三填料层还包括 由〇 5〜8mm粒径的碎石组成的厚度为200mm的上层碎石层,由①13_粒径的碎石组成的厚 度为lOOram的中间层碎石层。
[0027] 作为优选方案,所述三级高效锁磷湿地的池内设隔墙;所述隔墙由池面自上而下 延伸至第三填料层的中间层。通过三级高效锁磷湿地池体内设隔墙来实现二级协同净化生 态湿地出水在其中采用折流形式。
[0028] 作为优选方案,所述除磷材料层为钙质滤料材料层。更优选为以钙质滤料为基材 经稀土改性形成的除憐材料层。
[0029] 作为优选方案,所述一级好氧滴滤型生态湿地水力坡度为1%,长宽比为9.5:1,面 积负荷〇.395m3/m2 • d,水力停留时间2.5〜3.0d。
[0030] 作为优选方案,所述二级协同净化生态湿地水力坡度为1%,长宽比为5:1,面积负 荷0.259m3/m2 • d,水力停留时间3.5〜5d。
[0031] 本实用新型的多级生态人工湿地体系中,在一级滴滤型生态湿地内,通过滤床顶 部滴滤布水系统和底部自增氧系统使得整个生物滤床形成一个连续的下向水相、上向气 相、载体固相三相环境;污水自流进入二级协同净化生态湿地,通过布水系统、填料、生态植 物形成一个协同净化环境;污水经集水布水系统自流进入三级高效锁磷湿地,通过高效锁 磷、固磷材料形成一个强化去磷环境,通过以钙质滤料为基材经稀土改性,达到对出水中总 磷的一个高效、快带的吸附与锁定,使出水中各项指标均能稳定达标。该多级生态人工湿地 集传质、生化、物化于一体,兼具好氧、兼氧、厌氧环境,通过特殊功能滤料、微生物、植物根 系等对生活污水污染物进行过滤截留、生化降解、同化吸收、吸附固化等多效协同作用,使 污水中的污染物得到极高效去除。
[0032]与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
[0033] (1)利用滴滤技术底部的布气系统和顶部的布水滴滤系统,实现空气自下而上在 碎石滤料间流动(通过温度差等自然力),污水自上而下进行滴滤,实现无动力的气、液、固 三相接触,达到充分的净化处理,整个主体系统过程不需要消耗外部动力;
[0034] (2)针对当前富营养元素去除存在的问题,增设固磷锁磷单元,将稀土改性锁磷滤 料应用于污水处理中,当污水流经该单元时,将污水中的磷污染物截留、转化并固定在其 中,具有稳定、快速的除磷效率,并拥有相对较高的除磷容量,能够长时间保持除磷效果; [0035] (3)整个生态湿地基本无污泥产生,相比其他好氧处理工艺,实现了污泥产生量的 最小化,大大降低了后期运行维护的费用;
[0036] (4)均是在现有成熟工艺技术上的集成创新,具有运行稳定,维护管理方便,处理 效果稳定可靠;
[0037] (5)整个工艺主体为人工强化型的生态湿地处理工艺,技术运行成本低,无需其它 动力消耗,后期运行维护简便;
[0038] (6)生态湿地上部种植水生植物,优选净水与兼具景观功能的花叶芦竹、伞草、香 蒲等,可与周边生态环境相结合,不仅美化周边环境,而且无二次污染;
[0039] ⑺整个生态湿地通透性强,不易堵塞,可确保10年以上有效使用期限。
附图说明
[0040] 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,本实用新型的其它特 征、目的和优点将会变得更明显:
[0041] 图1为本实用新型的多级生态人工湿地系统示意图;
[0042] 图2为多级生态人工湿地的顶层管路平面布置示意图;
[0043]图3为一级滴滤型生态湿地的自增氧系统的安装示意图;
[0044]图4为二级协同净化生态湿地的滤料安装示意图;
[0045] 图5为图4的A-A剖面图;
[0046] 其中,1为一级滴滤型生态湿地,2为二级协同净化生态湿地,3为三级高效锁磷湿 地,110为第一湿地植物,111为污水进水主千管,112为第一穿孔布水管,113为PVC布水板, 114为填料床,;l 15为过渡层,116为拔风溶氧装置,117为水平通风管,210为第一布水井,211 为第一集水井,212为过水管,213为第二布水井,214为第二集水井,215为第一填料层,216 为第二填料层,217为第二湿地植物,218为碎石滤料〇 5〜8mm,219为碎石滤料①13mm,220 为碎石滤料①25mm,221为碎石滤料® 40mm,310为第三布水井,311为第三集水井,312为第 三填料层。
具体实施方式
[0047]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的 技术人员进一步理解本实用新型,但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是,对本领 域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。 这些都属于本实用新型的保护范围。
[0048] 实施例
[0049]如图1-5所示,本实施例提供一种多级生态人工湿地污水处理系统,适用于处理高 氮、磷城市生活污水,该系统包括:一级滴滤型生态湿地1、二级协同净化生态湿地2、三级高 效锁磷湿地3;其中,
[0050] 一级滴滤型湿地1设有污水进水管,其后端设多孔型集水竖井(第一集水井211), 竖井中设过水管212连接至二级协同净化生态湿地2,污水通过集水竖井(第二集水井214) 流到三级高效锁磷湿地3,处理后出水排放。
[0051] 一级滴滤型生态湿地1由池体、湿地植物110、第一穿孔布水管112、填料、拔风溶氧 装置116等组成。湿地植物110种植在湿地填料床114上,采用石菖蒲4芽/株和黄花鸢尾4芽/ 株。如图2所示,污水进水主干管111沿池面布设,分若干支管分别进入各自连接的穿孔布水 管,其按照间距2000mm分布,L = 2500mm,开孔孔径为4mm孔,间距200mm,向下错开打孔。为 了布水均匀形成滴滤状态,在第一穿孔布水管112下方设一块PVC布水板113 200 (B) X3000 (L),PVC布水板113傍边用〇 50碎石滤料,防止孔堵塞,同时使得污水顺流。
[0052] 一级滴滤型生态湿地1的湿地填料床114由从上至下依次设置的填料层厚度为 1100mm,由5〜25mm粒径的碎石滤料组成;上层碎石厚度为300mm,由O 5〜8mm粒径的烁石组 成,中层厚度为400mm,由①13mm碎石组成,底层厚度为5〇Omm,由①25mm粒径的烁石组成。 [0053] —级滴滤型生态湿地1是建立在二级协同净化生态湿地2的上面,连接上、下人工 湿地的池体之间的为底部铺设的过渡层115 (如图5),采用土工膜(二布一膜),其上设置拔 风溶氧装置lie若干个,在拔风溶氧装置两侧各设水平通风管117 (如图3)。
[0054] 二级协同净化生态湿地2由池体、第二湿地植物217、若干多孔型竖井、穿孔布水管 和集水管、第一填料层215、第二填料层216等组成,其中部分二级协同净化生态湿地2和一 级滴滤型生态湿地1合建。合建部分通过池纟而设置的多孔型布水竖井(O600mm,H = 2.7m) (即第一布水井210),收集一级滴滤型生态湿地1处理过的出水,流过二级协同净化生态湿 地2的合建部分处理后,出水由池体后端的多孔型集水井(〇600mm,H=2.7m) (g卩,第一集 水井211)和第一过穿孔集水管进行收集,再由过水管212流至分建部分的二级协同净化生 态湿地2的多孔型布水竖井(®600mm,H= 1.5m)(即第二布水井213)和第二穿孔布水管,出 水由集水井(〇600mm,H=l .¾)(即第二集水井214)和第二穿孔集水管收集流到后续三级 高效锁磷湿地3。
[0055]为了防止湿地堵塞,二级协同净化生态湿地2的填料按照中间细两头粗进行布置。 如图4所示,合建部分的第一填料层215中间段设碎石滤料®5〜8mm 218,其两侧由细到粗 分别为碎石滤料①13mm 219、碎石滤料®25mm 220和碎石滤料〇40nim 221,其体积比基本 为12:4:4:5。分建部分的第二填料层216中间为碎石滤料①13mm 219,其两侧分别为碎石 滤料①25mm 2加和碎石滤料①40mm 221,其体积比基本为10:2:2.5。二级协同净化生态湿 地2的第二湿地植物217为旱伞草和美人蕉,上部种植植物,其中旱伞草6芽/株,美人蕉6 芽/株。
[0056]各多孔型布(集)水竖井的穿孔布水管与穿孔集水管均设在湿地填料床底部,均为 两边分别斜下45°角开孔,孔径为l〇mm的穿孔管。
[0057]三级高效锁磷湿地3包括多孔型竖井、池体、湿地填料和穿孔集水管组成,采用折 流形式。三级高效锁磷湿地3的进水端设有与二级协同净化生态湿地2的第二集水井214连 通的多孔型布水竖井(即第三布水井310)和第三穿孔集水管,出水端设有多孔型集水竖井 (即第三集水井311)和第四穿孔集水管。所述多孔型布水竖井和集水竖井直径为600,其穿 孔集水管为两边分别斜下45°角开孔,孔径为4mm的穿孔管。
[0058] 三级高效锁磷湿地3的湿地填料床中,第三填料层313的上层为200mm,由5〜8mm粒 径的碎石组成;中间填料层厚度为100mm,由13mm粒径的碎石组成;下层厚度为1000mm的高 效除磷材料层组成。
[0059] 本实施例处理规模为60m3/d的村镇污水,原水水质:CODcr彡350mg/L、B0D5彡 17〇mg/L、SS彡 150mg/L、TN彡 45mg/L、NH3-N彡 30mg/L、TP彡4mg/L。原水经过格栅、调节池、 厌氧池后提升进入本多级生态湿地系统,出水水质执行《农村生活污水处理设施水污染物 排放标准》(DB33/973-2015) —级标准,具体为C0Dcr<60mg/L、SS<20mg/L、NHaKl5mg/ L、TP<1.0mg/L。
[0060]上述污水处理系统中,一级好氧滴滤型生态湿地水力坡度为1 %,长宽比为9.5:1, 面积负荷〇.395m3/m2 • d,水力停留时间2.5〜3.0d;
[0061] 二级协同净化生态湿地水力坡度为1%,长宽比为5:1,面积负荷0.259m3/m2 • d,水 力停留时间3.5〜5d。
[0062]由以上实施例可知,本实用新型的污水处理系统,是结合了人工湿地净化原理、生 物滴滤床技术以及高效固磷锁磷技术而发展起来的一种新型生态湿地污水狰化技术。一级 滴滤型生态湿地作为好氧处理区,通过拔风溶氧布气系统实现充分复氧,无需外加曝气系 统,通过滤床顶部布水滴滤系统和底部布气系统使得整个人工湿地中存在着一个连续流动 的自上而下的水相与自下而上的气相,因此湿地中传质过程涉及气、液、固三相,其净化处 理过程是传质与生化、物化反应的交叉串联过程。其具有微生物浓度高,抗冲击负荷强,净 化反应速度快,脱氮除磷能力强等优点。同时后续为作为厌氧区的二级协同净化生态湿地, 好氧、兼氧和厌氧相互协同,滤料内微生物生态平衡稳定,不易堵塞,多级单元协同发挥优 势作用,有机物去除率高,脱氮效果好,稳定运行时间长。
[0063]三级高效锁磷湿地作为独立的固磷锁磷单元,填充高效除磷材料,结合微生物同 化、植物吸收可实现总磷的一个高效、快带的吸附与锁定,使出水中各项指标均能稳定达 标。
[0064]各人工湿地的布水、集水装置均采用分散式布水,水力下向流和水平流相结合,无 死角,池体利用率高。

Claims (10)

1. 一种用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述多级生态人工湿地 主要由一级滴滤型生态湿地、二级协同净化生态湿地和三级高效锁磷湿地组成; 所述二级协同净化生态湿地包括合建部分和分建部分,所述合建部分上方设有所述一 级滴滤型生态湿地,所述三级高效锁磷湿地设置在所述分建部分的后端;一级滴滤型生态 湿地处理后的污水依次自流进入二级协同净化生态湿地、三级高效锁磷湿地; 所述一级滴滤型生态湿地包括池体、池体内设的填料床、设置在填料床顶部的滴滤布 水系统、设置在填料床底部的自增氧系统和种植在填料床上的第一湿地植物,所述池体底 部设有过渡层; 所述二级协同净化生态湿地的池体内合建部分设有第一填料层,分建部分设有第二填 料层,所述第二填料层上种植有第二湿地植物; 所述三级高效锁磷湿地包括池体、池体内设的第三填料层;所述第三填料层的底层为 除鱗材料层。
2. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述滴 滤布水系统包括沿池面布设的污水进水主干管和若干第一穿孔布水管,所述若干第一穿孔 布水管分别垂直于所述主干管;所述若干第一穿孔布水管下方设有PVC布水板。
3. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述自 增氧系统包括设置在所述过渡层上的若干拔风溶氧装置,所述拔风溶氧装置的两侧各设水 平通风管。
4. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述填 料床内包括由从上至下依次设置的由①5〜8mm粒径的烁石组成的厚度为300mm的上层碎石 层、由® 13mm粒径的烁石组成的厚度为400圓的中层碎石层和由〇25mm粒径的烁石组成的 厚度为500mm的底层碎石层。
5. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述第 一湿地植物包括石菖蒲和黄花鸢尾;所述第二湿地植物包括旱伞草和美人蕉。
6. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述过 渡层为土工膜。
7. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述二 级协同狰化生态湿地的合建部分进水端设有第一布水井,所述第一布水井收集一级滴滤型 生态湿地处理过的出水;所述合建部分的出水端设有第一集水井和第一穿孔集水管,所述 第一集水井中设过水管连接至分建部分进水端设置的第二布水井和第二穿孔布水管;所述 分建部分的出水端设有第二集水井和第二过穿孔集水管•,所述三级高效锁磷湿地的进水端 设有与所述第二集水井连通的第三布水井和第三穿孔集水管,所述三级高效锁磷湿地的出 水端设有第三集水井和第四穿孔集水管。
8. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述第 一填料层的填料按照中间细两头粗进行布置;具体为中间段设碎石滤料¢5〜8mm,其两侧 设的碎石滤料由细到粗分别为碎石滤料0 13mm、® 25mm和①40mm;所述第二填料层的填料 按照中间细两头粗进行布置;具体为中间段设碎石滤料® 13mm,其两侧设的碎石滤料由细 到粗分别为碎石滤料①25mm和〇 40mm。
9. 根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述第 三填料层的底层厚度为lOOOrnn;所述第三填料层还包括由①5〜8mm粒径的碎石组成的厚皮 为200mm的上层碎石层,由〇 13mm粒径的碎石组成的厚度为1 OOran的中间层碎石层。 1 〇.根据权利要求1所述的用于污水处理系统的多级生态人工湿地,其特征在于,所述 三级高效锁磷湿地的池中间设隔墙;所述隔墙由池面自上而下延伸至第三填料层的中间层 底部。
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CN113292160A (zh) * 2021-05-31 2021-08-24 江西省华赣环境技术研发有限公司 一种因地制宜处理稀土尾水的生态修复装置及方法

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CN113292160A (zh) * 2021-05-31 2021-08-24 江西省华赣环境技术研发有限公司 一种因地制宜处理稀土尾水的生态修复装置及方法

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