CN210261441U - 污水自然处理结构 - Google Patents

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CN210261441U CN201920404326.9U CN201920404326U CN210261441U CN 210261441 U CN210261441 U CN 210261441U CN 201920404326 U CN201920404326 U CN 201920404326U CN 210261441 U CN210261441 U CN 210261441U
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揭亮
吴劲华
张慧莹
高洋
任香
胡靖�
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Abstract

本申请涉及污水自然处理结构,其包括:进水口、自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床、沉水植物涵养塘及出水口;自然接触氧化塘湿地与植物碎石滤床相互连通,进水口连通自然接触氧化塘湿地与植物碎石滤床的一项,且自然接触氧化塘湿地与植物碎石滤床的另一项与沉水植物涵养塘连通;沉水植物涵养塘还与出水口连通;自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床及沉水植物涵养塘的占地比例为A:B:C,其中,A为1至3,B为1至2,C为1至7。无需外加碳源,系统内部营造了多态的溶氧环境,具有工艺结构简单的优点,并且结构设计灵活,养护容易,占地比较小,运行时间久,污染负荷高,抗冲击能力较强,出水水质较好且稳定,净化效率高,净化速率较快。

Description

污水自然处理结构
技术领域
本申请涉及污水自然处理结构工艺领域,特别是涉及污水自然处理结构。
背景技术
污水自然处理是指使污水通过一定的构筑物,利用水生生物以及微生物的作用达到降解污水中有机物目的的一种处理污水方法。通常而言,污水自然处理结构包括稳定塘系统、土地处理系统和人工湿地系统3种,简述如下。
氧化塘,又称生物塘或稳定塘,是一种利用自然净化能力对污水进行处理的设施总称。氧化塘净化过程与自然水体的自净过程相似,依靠塘内生长的微生物、藻类及植物来处理污水。氧化塘是以太阳能为初始能量,通过在塘中种植水生植物,进行水产和水禽养殖,形成人工生态系统,在太阳能即日光辐射提供能量作为初始能量的推动下,通过氧化塘稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化,并以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现污水处理资源化。在我国,尤其是在缺水干旱的地区,氧化塘是实施污水的资源化利用的有效方法,所以稳定塘处理污水已成为大力推广的一项技术。
土地处理系统,是利用土地及其中微生物和植物根系对污水亦称废水进行处理,同时又利用其中水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。属于常年性污水处理工程,常用于中小城市污水二级污水处理之后代替高级处理。由污水的沉淀预处理、贮水塘湖、灌溉系统、地下排水等系统组成。处理方式一般为污水灌溉、渗滤和地表漫流。污水灌溉即通过喷洒或自流将污水排放到土地上以促进植物的生长;渗滤即将污水排放到粗砂、土壤和砂壤土等土地上经渗滤处理并补充地下水。
人工湿地,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。人工湿地是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效果。人工湿地类型一般包括表流人工湿地、潜流人工湿地和沟渠人工湿地。其中,潜流人工湿地又分水平潜流和垂直流人工湿地。
目前,以上系统已广泛地单独或组合式应用于污水处理、中水深度净化处理。在实践过程中普遍发现氧化塘、表流人工湿地存在污染负荷低、净化效率慢、占地大等限制性缺陷;污染负荷低通常体现在表面水力负荷一般小于0.1m3/m2·d,占地大通常体现在吨水占地比超过10,水力停留时间超过10~20d;潜流湿地系统存在用于净化效果的挺水植物收割养护十分麻烦、显著的堵塞或介质板结问题,不仅仅大大降低净化效率,更甚至很快出现功能丧失。据统计发现,潜流湿地一般运行生命周期2~5年,几乎没有能够达到8年或以上。这大大限制了人工湿地的实践应用。
实用新型内容
基于此,有必要提供一种污水自然处理结构。
一种污水自然处理结构,其包括:进水口、自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床、沉水植物涵养塘及出水口;
所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床相互连通,所述进水口连通所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的一项,且所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的另一项与所述沉水植物涵养塘连通;
所述沉水植物涵养塘还与所述出水口连通;
所述自然接触氧化塘湿地、所述植物碎石滤床及所述沉水植物涵养塘的占地比例为A:B:C,其中,A为1至3,B为1至2,C为1至7。
上述污水自然处理结构为零电耗系统,无需外加碳源,系统内部营造了多态的溶氧环境,具有工艺结构简单的优点,可减少或避免使用钢筋砼结构,工艺系统及系统所占地后期改造升级可塑性较强;并且自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床及沉水植物涵养塘的结构设计灵活,养护容易,占地比较小,运行时间久,污染负荷高,抗冲击能力较强,出水水质较好且稳定,净化效率高,净化速率较快,适用于污水生态处理、中水深度净化及污染点源处理、流域前置库等方面,非常适用于农村及城郊野外污水、中水、黑臭河道水体的自然生态式污水深度处理与资源化处理。
在其中一个实施例中,所述连通包括直接过度、管道、沟渠或溢流堰的连通方式。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地设有出水段,所述出水段的面积为所述自然接触氧化塘湿地的总面积的5%至10%,设计水深为0.1米至0.5米。
在其中一个实施例中,所述出水段设有石灰石和珊瑚砂混合滤料。
在其中一个实施例中,所述出水段设有水生植物区。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的设计水深为0.5米至3.0米,所述自然接触氧化塘湿地具有垂直驳岸或缓坡驳岸;所述自然接触氧化塘湿地的水面配置不低于60%水域范围的漂浮植物和浮叶植物,水下设置微生物载体。
在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的深度为0.6米至1.5米;所述植物碎石滤床具有垂直驳岸或缓坡驳岸;所述碎石的最小长度大于等于30毫米;所述植物碎石滤床的进水位置设有宽0.5米至1.0米的配水区;出水位置设有宽0.5米至1.0米的集水渠。
在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘的设计水深为0.5米至2.0米。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地还设有至少一漂浮式隔浊帘,所述漂浮式隔浊帘的网孔为30目,纵深长为1.0米至1.5米。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地仅于中间位置设有一所述漂浮式隔浊帘。
附图说明
图1为本申请一实施例的结构示意图。
图2为本申请另一实施例的结构示意图。
图3为本申请另一实施例的结构示意图。
图4为本申请另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
传统的氧化塘或表流湿地,存在明显的污染负荷低、净化效率慢、占地过大、滋生异味等限制性缺陷;其中吨水占地比往往超过12、水力停留时间超过15~20天。传统的潜流湿地系统,存在挺水植物收割养护十分麻烦、严重的堵塞或介质板结问题,不仅仅大大降低净化效率,更甚至很快出现功能丧失,运行周期过短,一般2~5年;本申请属于污水自然处理结构工艺范畴,是一种无需外加碳源且不用电力的自然生态式污水深度处理与资源化工艺,属于水环境治理领域。在本申请一个实施例中,一种污水自然处理结构,其包括:进水口、自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床、沉水植物涵养塘及出水口;所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床相互连通,所述进水口连通所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的一项,且所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的另一项与所述沉水植物涵养塘连通;所述沉水植物涵养塘还与所述出水口连通;所述自然接触氧化塘湿地、所述植物碎石滤床及所述沉水植物涵养塘的占地比例为A:B:C,其中,A为1至3,B为1至2,C为1至7。上述污水自然处理结构为零电耗系统,无需外加碳源,系统内部营造了多态的溶氧环境,具有工艺结构简单的优点,可减少或避免使用钢筋砼结构,工艺系统及系统所占地后期改造升级可塑性较强;并且自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床及沉水植物涵养塘的结构设计灵活,养护容易,占地比较小,运行时间久,污染负荷高,抗冲击能力较强,出水水质较好且稳定,净化效率高,净化速率较快,适用于污水生态处理、中水深度净化及污染点源处理、流域前置库等方面,非常适用于农村及城郊野外污水、中水、黑臭河道水体的自然生态式污水深度处理与资源化处理。
在本申请一个实施例中,一种污水自然处理结构,其包括以下实施例的部分结构或全部结构;即,所述污水自然处理结构包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在本申请一个实施例中,一种污水自然处理结构,其包括:进水口、自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床、沉水植物涵养塘及出水口。各实施例中的所述污水自然处理结构,自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床、沉水植物涵养塘均为非钢筋砼结构,水力停留时间为5~15天,吨水占地比为3~12,例如子系统占地分别为:“1~3”:“1~2”:“1~7”,通过自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床和沉水植物涵养塘三级子系统的设计,解决了以下问题:传统各类运用的氧化塘和单一的湿地结构及功能性单一,造成脱氮除磷、沉沙/沉淀、好氧-厌氧交替、抗气候影响、高负荷运行、深度净化、异味控制、抑制蚊虫滋生等综合效能不易同步实现。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床相互连通,所述进水口连通所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的一项,且所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的另一项与所述沉水植物涵养塘连通;这样的设计,可根据实际进水特征进行位置调整进水口连通自然接触氧化塘湿地或所述植物碎石滤床。在其中一个实施例中,所述连通包括直接过度、管道、沟渠或溢流堰的连通方式。亦即,所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的连通包括直接过度、管道、沟渠或溢流堰的连通方式,其余实施例以此类推。
在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘还与所述出水口连通;亦即,所述污水自然处理结构的进水口连通所述自然接触氧化塘湿地或所述植物碎石滤床,所述污水自然处理结构的出水口连通所述沉水植物涵养塘。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地、所述植物碎石滤床及所述沉水植物涵养塘的占地比例为A:B:C,其中,A为1至3,B为1至2,C为1至7。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地、所述植物碎石滤床及所述沉水植物涵养塘的占地比例为1:1:1;在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地、所述植物碎石滤床及所述沉水植物涵养塘的占地比例为1:2:7;在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地、所述植物碎石滤床及所述沉水植物涵养塘的占地比例为3:2:4,其余实施例以此类推。
在其中一个实施例中,所述进水口连通所述自然接触氧化塘湿地,所述植物碎石滤床连通所述沉水植物涵养塘。在其中一个实施例中,如图1所示,所述污水自然处理结构的所述进水口100顺序连通所述自然接触氧化塘湿地200、所述植物碎石滤床300、所述沉水植物涵养塘400及所述出水口500。这样的设计,适用于进水的悬浮颗粒物、有机物、油膜或泥沙含量较高的情况。或者,在其中一个实施例中,所述进水口连通所述植物碎石滤床,所述自然接触氧化塘湿地连通所述沉水植物涵养塘。在其中一个实施例中,如图4所示,所述污水自然处理结构的所述进水口100顺序连通所述植物碎石滤床300、所述自然接触氧化塘湿地200、所述沉水植物涵养塘400及所述出水口500。这样的设计,适用于进水的悬浮颗粒物、有机物、油膜或泥沙含量较低的情况,尤其是适用于中水净化类项目。
在其中一个实施例中,所述污水自然处理结构包括选通装置,所述选通装置用于将所述进水口选择连通所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的一项,且将所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的另一项连通所述沉水植物涵养塘。在其中一个实施例中,所述选通装置包括接入管道、湿地管道、滤床管道及控制阀,所述控制阀分别连接所述接入管道、所述湿地管道及所述滤床管道,所述进水口连通所述接入管道,所述控制阀用于控制所述接入管道连通所述湿地管道或所述滤床管道;所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床之间设有第一连通管道,所述自然接触氧化塘湿地与所述沉水植物涵养塘之间设有第二连通管道,所述植物碎石滤床与所述沉水植物涵养塘之间设有第三连通管道。这样的设计,可通过选通装置控制所述进水口连通所述自然接触氧化塘湿地或所述植物碎石滤床,且所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床相互连通,再连通所述沉水植物涵养塘,最后从出水口流出。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的塘底一侧的上方设有布水管,所述自然接触氧化塘湿地的上端单侧或周边汀步溢流出水。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地设有出水段,所述出水段位于所述自然接触氧化塘湿地的上端单侧或周边且为汀步溢流出水;在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地设有出水段,所述出水段连通所述自然接触氧化塘湿地的上端单侧或周边汀步溢流出水的位置。在其中一个实施例中,所述出水段的面积为所述自然接触氧化塘湿地的总面积的5%至10%;在其中一个实施例中,所述出水段的面积为所述自然接触氧化塘湿地的总面积的5%、6%、7%、8%、9%或10%。在其中一个实施例中,所述出水段的设计水深为0.1米至0.5米。设计水深即为目标水深,在其中一个实施例中,所述出水段目标水深的深度为0.1米、0.2米0.3米、0.4米或0.5米,其余实施例以此类推。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地设有出水段,所述出水段的面积为所述自然接触氧化塘湿地的总面积的5%至10%,设计水深为0.1米至0.5米。在其中一个实施例中,所述出水段设有石灰石和珊瑚砂混合滤料。在其中一个实施例中,所述出水段设有水生植物区;在其中一个实施例中,所述水生植物区用于种植水生植物。这样的设计,一方面石灰石和珊瑚砂混合滤料可直接有效降解水体中磷酸盐,另一方面通过设计珊瑚砂能够起到调整出水pH作用,再一方面配合水生植物区中的水生植物能够进一步发挥植物净化、生态截留效能,控制出水悬浮物浓度、藻类,并提高出水溶解氧含量,保障出水水质。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的设计水深为0.5米至3.0米,在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的设计水深为0.5米、1.0米、1.5米、2.0米、2.5米或3.0米,在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地具有垂直驳岸或缓坡驳岸;在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的水面配置不低于60%水域范围的漂浮植物和浮叶植物,即漂浮植物和浮叶植物的占地面积不低于60%水域范围。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的水面配置不低于65%水域范围的漂浮植物和浮叶植物。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的水下设置微生物载体,即水面下设置微生物载体。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的设计水深为0.5米至3.0米,所述自然接触氧化塘湿地具有垂直驳岸或缓坡驳岸;所述自然接触氧化塘湿地的水面配置不低于60%水域范围的漂浮植物和浮叶植物,水下设置微生物载体,其余实施例以此类推。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地还设有至少一漂浮式隔浊帘,在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地还设有至少一漂浮式隔浊帘,所述漂浮式隔浊帘的网孔为30目,纵深长为1.0米至1.5米。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地仅于中间位置设有一所述漂浮式隔浊帘。在其中一个实施例中,所述漂浮式隔浊帘的纵深长为1.0米、1.2米或1.5米。其中,纵深长即沿水深方向的深度。漂浮式隔浊帘的设计,一方面有利于拦截一些污染物品,另一方面有利于漂浮植物和浮叶植物等的位置限制。
在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地沿垂直于水流方向设有多个长条帘式填料,每一所述长条帘式填料包括并排设置的多个条袋式生物填料,所述自然接触氧化塘湿地设有挺水植物区及漂浮植物区,所述挺水植物区用于种植挺水植物,所述漂浮植物区用于种植漂浮植物。
各实施例中,所述自然接触氧化塘湿地能够实现多种功能,因此可称为多功能自然接触氧化塘湿地。在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地软底、硬底均可,一般以软底为先;设计水深0.5-3.0m,长宽比大于或等于1:1;垂直驳岸或缓坡驳岸均可;水面配置不低于60%水域范围的根系发达漂浮植物和浮叶植物;水下设置微生物载体;在其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的进水、出水设置如下:进水采用布水管通入主塘塘底一侧,均匀布水;布水管一般1根,沿塘底布设,布水管出水口有2-3个,距离塘底0.3m;氧化塘出水采用直接池塘上端单侧或周边汀步溢流出水。其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的出水段设置如下:出水段约占全塘湿地5%区域,水深较浅0.1-0.5m,有效增加出水空气富氧;通过在该区域石灰石和珊瑚砂混合滤料,可直接有效降解水体中磷酸盐;同时滤料孔隙和表层负载生物膜能够能进一步降解污染物;此外,珊瑚砂能够起到调整出水pH作用。其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地设有微生物载体,其中,微生物载体设置如下:在塘体内设置不堵塞型的飘带式仿生生物填料(以下简称“生物飘带”)即条袋式生物填料,所述长条帘式填料是由条状填料即条袋式生物填料按间距10-20cm布设且上下两端分别固定于上下两条长绳上组成,其中条状填料单根长1.5-2m;组装好的长条帘式填料与水流向垂直布置于主塘内,分区模块化布置;帘式填料前后间距0.3-0.5m,填料填充率为60-90%;填料顶端距离水面0.3m为宜,底端距离池底0.5m为宜。其中,不堵塞性生物填料例如生物飘带作为微生物膜附着载体的一种。市政污水或企业化工废水常用生物填料有很多类,其中的生物飘带也可以被网箱式悬浮滤料替代。其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的漂浮式隔浊帘设置如下:自然接触氧化塘湿地中间设置一道观赏性漂浮式隔浊帘例如其为纤维材质或塑料材质,隔浊帘网孔30目,纵深长1.0-1.5m。其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地的植物配置如下:氧化塘岸线水域0.5-1.0m范围配置挺水植物和圆币草、狐尾藻、睡莲、水罂粟、水花生等首选品种;塘内分区模块化配置根系发达漂浮植物为主,首选大薸、狐尾藻等,可搭配圆币草及根系发达的水培芹菜、空心菜等,占比不小于自然接触氧化塘湿地60%水域;在出水段配置挺水植物和圆币草、狐尾藻、睡莲、水罂粟、水花生等首选品种;出水段设置挺水植物和圆币草、狐尾藻、睡莲、水罂粟、水花生等首选品种能够进一步发挥植物净化、生态截留效能,控制出水悬浮物浓度、藻类,并提高出水DO,保障出水水质。其中一个实施例中,所述自然接触氧化塘湿地还设有水生动物;进一步地,整个污水氧化塘系统构造完毕后运行1-2个月内投放相应规模的底栖类动物、滤食性鱼类、凶猛性肉食性鱼类,从而实现水生动物配置;该实施例中,水生动物投放是必须环节,但其种类与数量可以根据地域、气候、池塘、污水污染负荷、规模大小等因素变化和作适当调整,这样可以有效避免或大幅减少蚊虫孳生。
这样的设计,实现了多功能的自然接触氧化塘湿地,不需要钢混结构沉淀池、调节池、沉淀池;在自然接触氧化塘湿地内,实现自然重力沉砂、沉淀,不堵塞型生物飘带及植物发达根系对悬浮物及颗粒物的吸附、截留和生态促沉,有效去除污水中颗粒物、油膜、SS、絮凝体、胶体等;空气富氧、植物光合产氧使得表层水体0.5-1.0m水域范围内水体处理好氧状态;从下而上,依次打造“厌氧区-兼氧区-好氧区”综合有效实现水体耗氧物(有机物等)和营养物(N和P等)的降解/转化;水面根系发达漂浮植物,直接同化吸收水中营养盐尤其是系统厌氧区产生的铵态氮,光合作用为水体表层供氧;发达根系吸附、生态截留水体中污染物、颗粒物和油膜等;发达根系附在生物膜净化水中污染物;水面漂浮植物覆盖营造遮光环境,有效抑制多功能氧化塘内蓝绿藻类的滋生;“厌氧区-兼氧区-好氧区”交替模式以及水面根系发达漂浮植物综合作用有助于减缓水体异味的产生;并且不堵塞型生物飘带有效吸附、截留颗粒物、絮凝体、胶体等,有效控制出水浊度;填料表面负载大量生物膜大大强化了系统微生物净化效率,其中,填料上污泥浓度1.0~3.5kgMLSS/m2;生物飘带在水流和降雨期情况下,随着水流摆动,能够促进飘带表面生物膜的脱落和更新,防止飘带表面生物膜老化和堵塞,持久保障生物膜净化效能;出水段水深较浅,有效增加出水空气富氧;通过石灰石和珊瑚砂混合滤料,可直接有效降解水体中磷酸盐;同时滤料孔隙和表层负载生物膜能够能进一步讲解污染物;此外,珊瑚砂能够起到调整出水pH作用;在其中一个实施例中,出水段设置水生植物例如挺水植物和圆币草、狐尾藻、睡莲、水罂粟、水花生等作为首选品种,能够进一步发挥植物净化、生态截留效能,控制出水悬浮物浓度、藻类,并提高出水DO,保障出水水质;从而克服了传统污水打造处理难以强氧生态系统,出水溶解氧(DO)含量不高的问题,尤其是潜流湿地出水DO偏低。当进水C/N比较低时,为良好实现反硝化脱氮,无需外加碳源,通过控制漂浮植物收割量或不收割漂浮植物例如控制在0~1/5生物量收割,充分利用系统内现有的漂浮植物植株的植物碳源,漂浮植物通过光合作用把空气中二氧化碳转为组织成分,再通过植株分泌或分解释放进入水中,为系统各种生物载体微生物提供充足的碳源。
在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床设有填料区,所述填料区包括若干碎石且由各所述碎石形成大量孔隙,所述填料区用于种植表面绿化物。在其中一个实施例中,所述碎石包括普通碎石块、卵石、砾石、沸石滤料及/或陶粒填料等。在其中一个实施例中,所述表面绿化物包括亲水植物或多年生瓜果蔬菜。在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的深度为0.6米至1.5米;在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的深度为0.6米、0.9米、1.0米、1.2米或1.5米。在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床具有垂直驳岸或缓坡驳岸;在其中一个实施例中,所述碎石的最小长度大于30毫米;在其中一个实施例中,所述碎石的最小长度大于40毫米;在其中一个实施例中,所述碎石的最小长度大于50毫米。在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的进水位置设有宽0.5米至1.0米的配水区;在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的进水位置设有宽为0.5米、0.6米、0.7米、0.8米、0.9米或1.0米的配水区。在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的出水位置设有宽为0.5米至1.0米的集水渠;在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的进水位置设有宽为0.5米、0.6米、0.7米、0.8米、0.9米或1.0米的集水渠。在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床的深度为0.6米至1.5米;所述植物碎石滤床具有垂直驳岸或缓坡驳岸;所述碎石的最小长度大于等于30毫米;所述植物碎石滤床的进水位置设有宽0.5米至1.0米的配水区;出水位置设有宽0.5米至1.0米的集水渠。
在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床以亲水植物或多年生瓜果蔬菜为表面绿化物,以多空结构材质或表面多微孔结构的卵石或碎石为填料,让水自然渗透过滤的人造景观。污水在湿地床的内部流动。一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的根系及表层土和填料截流等的作用,以提高其处理效果和处理能力;另一方面由于水流在地表以下流动,具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点。充分利用了植物根系的输氧作用,对有机物和重金属等去除效果好。在其中一个实施例中,所述植物碎石滤床采用软底、硬底均可,一般以软底为先;设计植物碎石滤床深度0.6~1.5m;长宽比大于或等于1:1;垂直驳岸或缓坡驳岸均可;污水在表面以下10cm-15cm流动。进水口设置宽0.5~1.0m配水区,实现植物碎石滤床均匀布水;其次是填料区,后段设置宽0.5~1.0m集水渠;在其中一个实施例中,所述表面绿化物优选多年生且不易长势泛滥的花卉、圆币草、狐尾藻、挺水植物或多年生瓜果蔬菜。这样的设计,通过植物碎石滤床内填料表面微生物膜作用,能够有效的吸收讲解水中刺激性异味气体,显著控制异味的发生;且该区域填料较大,直径达到30-50mm,不易堵塞或板结,其中的多孔大颗粒填料能够实现有效吸附、截留颗粒物、絮凝体、胶体等,减缓出水浊度;且填料表面负载生物膜强化了系统微生物净化效率。
在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘用于种植沉水植物;在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘的设计水深为0.5米至2.0米。在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘的设计水深为0.5米、1.0米、1.5米或2.0米。根据空间位置不同污染程度和营养盐逐渐递减趋势,在其中一个实施例中,由进水方向至出水方向,所述沉水植物涵养塘包括顺序设置的耐污型沉水植物区、营养掠夺型沉水植物区及改良四季常绿矮型沉水植物区,所述耐污型沉水植物区、所述营养掠夺型沉水植物区及所述改良四季常绿矮型沉水植物区的水域占比范围为D:E:F;其中,D为1,E为1至2,F为1至2。在其中一个实施例中,所述耐污型沉水植物区、所述营养掠夺型沉水植物区及所述改良四季常绿矮型沉水植物区的水域占比范围为1:1:1或者1:2:1或者1:2:2等。在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘靠近出水位置的末端水域设有绿叶蔬菜种植区。所述绿叶蔬菜种植区用于种植绿叶蔬菜例如空心菜或水芹菜等。在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘的边坡位置设有水生植物种植区。所述水生植物种植区用于种植水生植物尤其是挺水植物等。
在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘以优选种沉水植物群落为基础的生态处理系统。沉水植物涵养塘是以太阳能为初始能量,通过在塘中种植沉水植物,实现水质生态净化、光合生态产氧同时营造良好生境,进行水生动物群落养殖,形成人工生态系统,在太阳能即日光辐射提供能量,作为初始能量的推动下,通过系统中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入系统中污水的营养盐或污染物进行降解和转化,并以沉水植物、经济类植物和水产的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现污水处理资源化。在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘以水下优选种的沉水植物群落(又称“水下森林”)为主,配置水域范围超过60%;局部区域点缀水罂粟、宫廷睡莲营造生态位和景观;末端水域约10~20%范围圈种空心菜和水芹菜;岸线0.5m~1.0m水域搭配配置狐尾藻、圆币草、美人蕉、菖蒲类水生植物群落,最大发挥边坡生态效应;同时系统内投放相应规模的底栖类动物、滤食性鱼类、凶猛性肉食性鱼类,构建生态食物链系统。在其中一个实施例中,所述沉水植物涵养塘选用软底;设计水深0.5-2.0m,长宽比大于或等于1:1;垂直驳岸或缓坡驳岸均可;一般设计一级或两级运行。所述沉水植物涵养塘优选种植沉水植物群落由进水至出水方向,以此配置耐污型沉水植物、营养掠夺型沉水植物及改良四季常绿矮型沉水植物,水域占比范围依次为:1:“1~2”:“1~2”。在此基础上,净化后的高氧水的出水DO一般为5mg/L~8mg/L;其中的沉水植物植株可用于移植;还可提供经济类水生植物产出,在完成污水处理的基础上,实现了一定的经济收益效果。
这样的设计,所述沉水植物涵养塘在所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床净化作用的基础上,能够直接吸收水中营养盐,主要吸收氮磷等富营养物质,从而实现直接深度净化水质,并且沉水植物涵养塘中实现了硝化/反硝化过程,在沉水植物的根、茎、叶表面及底质表层为硝化、反硝化等细菌最佳的着生点和场所,沉水植物涵养塘大幅度增强氮的硝化/反硝化能力,达到消去水体中总氮的目的,实现了强化水体脱氮除磷的技术效果;还具有固碳产氧及提供高富氧水体的作用,DO值一般白天5mg/L~10.0mg/L,晚上为2.0mg/L~3.0mg/L,可谓是水下森林氧吧;此外,巧妙利用了沉水植物可释放一些酚类、酸类等化感物质的作用,通过化感效应,能够有效地抑制藻类的生长和繁殖,实现了控藻抑藻的技术效果,从而克服了传统类型氧化塘出水藻类成分较多的问题;还能够促进悬浮物沉降,抑制底泥再悬浮,大幅度降低底泥氮磷营养盐的释放,实现固化底泥的作用;还能够促进底质中磷与铁、铝等的结合,促进磷的沉积,提升光合放氧的技术效果;并且营造生态环境,为水生动物提供栖息场所,为浮游动物、大型底栖滤食者、有益微生物群落、鱼虾类等营造良好生长环境,提供栖息场所,有助于丰富生态多样性,提高水体自净效能。
在其中一个实施例中,所述污水自然处理结构级联设有多个所述沉水植物涵养塘。在其中一个实施例中,如图2所示,所述污水自然处理结构级联设有两个沉水植物涵养塘,所述进水口100顺序连通所述自然接触氧化塘湿地200、所述植物碎石滤床300、第一沉水植物涵养塘410、第二沉水植物涵养塘420及所述出水口500。在其中一个实施例中,所述污水自然处理结构级联设有多个所述植物碎石滤床。在其中一个实施例中,如图3所示,所述污水自然处理结构级联设有两个植物碎石滤床,所述进水口100顺序连通所述自然接触氧化塘湿地200、第一植物碎石滤床310、第二植物碎石滤床330、所述沉水植物涵养塘400及所述出水口500。在其中一个实施例中,所述污水自然处理结构级联设有多个所述自然接触氧化塘湿地。这样的设计,可以在污染比较严重或者地理环境限制的前提下,灵活地设置所述污水自然处理结构,提升净化效率及净化效果。并且,系统处理流程可以灵活调整,以“进水→自然接触氧化塘湿地(I级)→植物碎石滤床(II级)→沉水植物涵养塘(III级)→出水”为代表,根据不同进水特征和场地现有地势情景,自然接触氧化塘湿地和植物碎石滤床两个子系统位置可进行调换,如“进水→植物碎石滤床(I级)→自然接触氧化塘湿地(II级)→沉水植物涵养塘(III级)→出水、进水→自然接触氧化塘湿地(I级)→植物碎石滤床(II级)→自然接触氧化塘湿地(III级)→沉水植物涵养塘(IV级)→出水”,能够灵活机变因地制宜,应用非常方便。
各实施例所述污水自然处理结构为零电耗系统,因此称为“自然处理”;或者也可以根据区域发展规划,增设人工增氧设施实现扩容或提质目标;在实际应用测试中,进水为生活污水或一般黑臭河道水体或中水,出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918 2002一级A标准~《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准,且所述污水自然处理结构不易堵塞,运行时间久,有效运行不低于10年。
需要说明的是,本申请的其它实施例还包括,上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的污水自然处理结构,其具有以下优点。
(1)不堵塞,运行时间久,理论有效运行不低于10年;
(2)污染负荷高、抗冲击能力较强、净化效率高、净化速率较快、占地较省:水力停留时间为5~15天,吨水占地比为3~12;根据不同进水水质特征、现有场地特征和出水标准要求对占地作相应调整;
(3)出水水质较好且稳定,出水水质可达到标准要求;且出水溶解氧含量较高,给受纳水体不仅带来清水,还带来高溶氧水,有助于促进受纳水体的水环境质量改善;
(4)卫生环境好,无异味,且不易滋生蚊虫;
(5)结构功能不再单一,且系统内部营造了多态的溶氧环境,由前往后依次为“好氧-兼氧(缺氧)—好氧-—强氧”交替状态,自然接触氧化塘湿地内由下而上依次为“厌氧-兼氧—好氧”交替状态,有助于系统稳定、强化水体净化;
(6)工艺结构简单,可减少或避免使用钢筋砼结构,工艺系统及系统所占地后期改造升级可塑性较强;
(7)目前工艺系统为零电耗系统,也可以根据区域发展规划,增设人工增氧设施实现扩容或提质目标;
(8)植物收割量少、简单且维护便捷,资源化效果显著,可实现“谁管养谁收益”模型。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种污水自然处理结构,其特征在于,包括:进水口、自然接触氧化塘湿地、植物碎石滤床、沉水植物涵养塘及出水口;
所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床相互连通,所述进水口连通所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的一项,且所述自然接触氧化塘湿地与所述植物碎石滤床的另一项与所述沉水植物涵养塘连通;
所述沉水植物涵养塘还与所述出水口连通;
所述自然接触氧化塘湿地、所述植物碎石滤床及所述沉水植物涵养塘的占地比例为A:B:C,其中,A为1至3,B为1至2,C为1至7。
2.根据权利要求1所述污水自然处理结构,其特征在于,所述连通包括直接过度、管道、沟渠或溢流堰的连通方式。
3.根据权利要求1所述污水自然处理结构,其特征在于,所述自然接触氧化塘湿地设有出水段,所述出水段的面积为所述自然接触氧化塘湿地的总面积的5%至10%,设计水深为0.1米至0.5米。
4.根据权利要求1所述污水自然处理结构,其特征在于,所述出水段设有水生植物区。
5.根据权利要求1所述污水自然处理结构,其特征在于,所述植物碎石滤床的深度为0.6米至1.5米;所述植物碎石滤床具有垂直驳岸或缓坡驳岸;所述碎石的最小长度大于等于30毫米;所述植物碎石滤床的进水位置设有宽0.5米至1.0米的配水区;出水位置设有宽0.5米至1.0米的集水渠。
6.根据权利要求1所述污水自然处理结构,其特征在于,所述沉水植物涵养塘的设计水深为0.5米至2.0米。
7.根据权利要求1至6中任一项所述污水自然处理结构,其特征在于,所述自然接触氧化塘湿地还设有至少一漂浮式隔浊帘,所述漂浮式隔浊帘的网孔为30目,纵深长为1.0米至1.5米。
8.根据权利要求7所述污水自然处理结构,其特征在于,所述自然接触氧化塘湿地仅于中间位置设有一所述漂浮式隔浊帘。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111333271A (zh) * 2020-03-17 2020-06-26 爱土工程环境科技有限公司 污水处理系统及其应用以及污水处理方法

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