CN210286903U - 一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，属于污水处理技术领域。该污水处理系统包括污水进水管、调节池、湿地进水管、序批式人工湿地床体、湿地出水管，污水进水管与调节池上部的进水口连通，调节池中部的出水口通过湿地进水管与序批式人工湿地床体的顶端连通，序批式人工湿地床体内的填料层包括生物炭填料层和砾石填料层，生物炭填料层位于砾石填料层的上方，序批式人工湿地床体上部的生物炭填料层中种植湿地植物，序批式人工湿地床体的出水口设置在砾石填料层的底端，出水口与湿地出水管连通。本实用新型脱氮除磷及有机物去除效果好，有利于缓解湿地堵塞问题，并且占地面积小，建设费用较低，操作及管理方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，属于污水处理技术领域。
背景技术
人工湿地是一种模拟自然湿地消纳污染物的水处理系统，由填料、植物和内部微生物等组成，通过填料吸附交换、植物吸收、微生物分解等的共同作用去除污染物，被广泛应用于各类污水的处理。
传统人工湿地在实际应用中存在着一些不足，从而限制了其应用。长期淹水湿地溶解氧含量低，水体易形成厌氧环境，不利于硝化反应进行，对氨氮和总氮的去除效果不佳；且湿地运行一段时间后，因颗粒物、生物膜和有机质的累积易造成基质堵塞，严重影响湿地的正常运行；进行人工增氧则会增加湿地建设、运行成本和操作难度。传统填料(如河沙、卵石)对污染物吸附效果差且不利于微生物附着生长以及植物的早期适应生长，导致湿地植物成活困难，湿地除污效能不佳。这些问题均大为制约了人工湿地效能的充分发挥及其实际应用。此外，人工湿地系统还会因某些原因，如填料水饱和导致氧气扩散受限而厌氧环境较盛时，易使湿地成为碳源，向大气排放温室气体。
发明内容
针对现有传统人工湿地存在的技术问题，本实用新型提供一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其采用饱和-落干交替的运行方式，可简便地创造出好氧-缺氧的环境条件，便于发生硝化-反硝化、填料吸附交换及后续微生物好氧分解、植物吸收利用等作用途径去除污染物，在较小的占地面积和不增加成本的条件下达到高效除污和缓解湿地堵塞的目的。
一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，包括污水进水管10、调节池1、湿地进水管2、序批式人工湿地床体6、湿地出水管7，污水进水管10与调节池1顶部的进水口连通，调节池1中部的出水口通过湿地进水管2与序批式人工湿地床体6的顶端连通，序批式人工湿地床体6内的填料层包括生物炭填料层和砾石填料层，生物炭填料层位于砾石填料层的上方，序批式人工湿地床体6上部的生物炭填料层中种植湿地植物5，序批式人工湿地床体6的出水口设置在砾石填料层的底端，出水口与湿地出水管7连通。
所述污水进水管10上设置有流量控制阀，湿地进水管2上设置有水泵4。
进一步地，所述水泵4与定时开关Ⅰ3连接。
所述湿地出水管7上设置有电动阀门8。
进一步地，所述电动阀门8与定时开关Ⅱ9连接。
序批式湿地单元出水依靠重力流出，通过定时开关Ⅰ3控制水泵的运行，湿地进水通过水泵提升至湿地表层，为了节约电能，每个周期进水泵开启时间为5～15分钟；定时开关Ⅱ9控制电动阀门8的运行，使每个运行周期湿地饱和时间为6～15小时，落干时间为6～15小时；
所述序批式人工湿地床体6顶部的生物炭填料层高度为30～60cm，序批式人工湿地床体6底部的砾石填料层高度为10～20cm，生物炭粒径为3～10mm，砾石粒径为10～15mm，生物炭可以为植物秸秆如树枝、芦苇秸秆等在缺氧条件下热解而得；
所述调节池1内壁和序批式人工湿地床体6内壁均涂覆设置有防渗层，防渗层为防渗涂料层，防渗涂料为市购防渗水涂料；调节池1内壁和序批式人工湿地床体6内壁设置防渗层可避免污水下渗导致地下水污染；
所述湿地植物为千屈菜、梭鱼草或香蒲，其抗逆性强、容易栽培，且花色素雅，有较高的观赏价值；
所述调节池1为圆柱体结构，调节池可替代一部分沉淀池和隔油池的作用，并可对进水进行水解酸化，有利于后续湿地系统对污水中污染物的去除。底面积和体积相等的方体和圆柱体，圆柱体表面积较小；因此，沉降能力、储水能力和水质调节能力相同时，将调节池建设为圆柱体可降低建材费用。
本实用新型的序批式人工湿地采用交替的水饱和—落干的方式运行。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型采用饱和-落干交替的运行方式，可简便地创造出好氧-缺氧的环境条件，便于发生硝化-反硝化、填料吸附交换及后续微生物好氧分解、植物吸收利用等作用途径去除污染物，在较小的占地面积和不增加成本的条件下达到高效除污和缓解湿地堵塞的目的；
(2)本实用新型采用生物炭作为填料，其较强的吸附能力不仅有助于在湿地饱和时吸附及去除大量污染物，在湿地落干时对吸附的以耗氧物质为主的污染物以及微生物胞外分泌物等进行转化分解，高效去除污染物并减少湿地内部堵塞物，还可促进植物的定植生长，减少温室气体的产生，因此温室气体排放通量较小；
(3)本实用新型脱氮除磷及有机物去除效果好：湿地落干时，吸附在生物炭填料上的有机物、氨氮等污染物因氧气进入而逐步转化分解，产生硝态氮等；湿地进水后，逐步形成缺氧环境，进行反硝化和有机物分解等过程；该条件也有利于除磷菌的生长和作用；
(4)本实用新型湿地落干时湿地进行复氧，湿地内部胞外分泌物等被氧化分解，有利于缓解湿地堵塞问题；
(5)本实用新型生物炭填料显著促进植物幼苗的生长发育，也促进植物的进一步生长，加速湿地成熟过程；
(6)本实用新型生可处理多种类型污水，湿地床通过干湿交替创造出周期性的好氧-缺氧条件，利用微生物的硝化-反硝化和分解作用去除污染物，调节池既可使来水均质，又可作为沉淀池和隔油池，还可起到水解酸化的作用。
附图说明
图1为生物炭基序批式人工湿地污水处理系统的结构示意图；
图中，1-调节池、2-湿地进水管、3-定时开关Ⅰ、4-水泵、5-湿地植物、6-序批式人工湿地床体、7-湿地出水管、8-电动阀门、9-定时开关Ⅱ、10-污水进水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
实施例1
如图1所示，一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，包括污水进水管10、调节池1、湿地进水管2、序批式人工湿地床体6、湿地出水管7，污水进水管10与调节池1顶部的进水口连通，调节池1中部的出水口通过湿地进水管2与序批式人工湿地床体6的顶端连通，序批式人工湿地床体6内的填料层包括生物炭填料层和砾石填料层，生物炭填料层位于砾石填料层的上方，序批式人工湿地床体6上部的生物炭填料层中种植湿地植物5，序批式人工湿地床体6的出水口设置在砾石填料层的底端，出水口与湿地出水管7连通。
实施例2
如图1所示，一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，包括污水进水管10、调节池1、湿地进水管2、序批式人工湿地床体6、湿地出水管7，污水进水管10与调节池1顶部的进水口连通，调节池1中部的出水口通过湿地进水管2与序批式人工湿地床体6的顶端连通，序批式人工湿地床体6内的填料层包括生物炭填料层和砾石填料层，生物炭填料层位于砾石填料层的上方，序批式人工湿地床体6上部的生物炭填料层中种植湿地植物5，序批式人工湿地床体6的出水口设置在砾石填料层的底端，出水口与湿地出水管7连通；
污水进水管10上设置有流量控制阀，湿地进水管2上设置有水泵4；水泵4与定时开关Ⅰ3连接；
湿地出水管7上设置有电动阀门8；电动阀门8与定时开关Ⅱ9连接。
序批式湿地单元出水依靠重力流出，通过定时开关Ⅰ3控制水泵的运行，湿地进水通过水泵提升至湿地表层，为了节约电能，每个周期进水泵开启时间为5～15分钟；定时开关Ⅱ9控制电动阀门8的运行，使每个运行周期湿地饱和时间为6～15小时，落干时间为6～15小时；
序批式人工湿地床体6顶部的生物炭填料层高度为30～60cm，序批式人工湿地床体6底部的砾石填料层高度为10～20cm，生物炭粒径为3～10mm，砾石粒径为10～15mm；
调节池1内壁和序批式人工湿地床体6内壁均涂覆设置有防渗层，防渗层为防渗涂料层，防渗涂料为市购防渗水涂料；调节池1内壁和序批式人工湿地床体6内壁设置防渗层可避免污水下渗导致地下水污染；
湿地植物为千屈菜、梭鱼草或香蒲，其抗逆性强、容易栽培，且花色素雅，有较高的观赏价值；
调节池1为圆柱体结构，调节池可替代一部分沉淀池和隔油池的作用，并可对进水进行水解酸化，有利于后续湿地系统对污水中污染物的去除。底面积和体积相等的方体和圆柱体，圆柱体表面积较小；因此，沉降能力、储水能力和水质调节能力相同时，将调节池建设为圆柱体可降低建材费用。
实施例3
本实施例生物炭基序批式人工湿地污水处理系统与实施例2的生物炭基序批式人工湿地污水处理系统结构基本相同，不同之处在于：序批式人工湿地床体6的长度为30cm，宽度为20cm，高度为45cm，材质为PVC板；调节池为圆柱形塑料桶，其半径为50cm，高为60cm，湿地植物为千屈菜，每个系统种植3株；湿地单元中部垂直于湿地面布设1根直径为3cm的PVC管，用于测定床体内部水中理化指标；
污水首先进入调节池，在调节池中污水均质、沉淀和水解酸化后，由水泵提升流入湿地单元，污水流经砾石和生物炭填料并在床体停留一定时间后，从湿地底部排出，湿地床体落干一段时间以复氧和分解湿地内污染物，湿地内填充有生物炭颗粒作为填料，不仅有利于植物的定植生长，还可有效提升湿地的污染物处理效能，具有污染物去除效率高、操作简便、成本低等优点；
污水先存于调节池中，而后进入湿地系统；序批式湿地单元进水氨氮、总氮、总磷和有机物浓度分别为36、40、3和200mg/L，湿地床体在落干12h后污水进入湿地床体停留反应12h后出水，经过10个批次的运行和水质监测，结果显示该序批式人工湿地对氨氮、总氮、总磷和有机物的去除率分别达92％、88％，74％和80％；相较而言，仅使用陶粒作填料的对照组人工湿地系统对氨氮、总氮、总磷和有机物的去除率分别为30％、25％、50％和75％，使用相同生物炭作为填料但不使用序批运行方式而是传统持续淹水运行方式的湿地系统对氨氮、总氮、总磷和有机物的去除率分别为40％、36％、65％和78％；可见序批式生物炭基人工湿地对水中氮、磷和有机物的去除效果显著较好。此外，序批式生物炭基人工湿地中的千屈菜长势明显较好。
Claims (9)
1.一种生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：包括污水进水管(10)、调节池(1)、湿地进水管(2)、序批式人工湿地床体(6)、湿地出水管(7)，污水进水管(10)与调节池(1)顶部的进水口连通，调节池(1)中部的出水口通过湿地进水管(2)与序批式人工湿地床体(6)的顶端连通，序批式人工湿地床体(6)内的填料层包括生物炭填料层和砾石填料层，生物炭填料层位于砾石填料层的上方，序批式人工湿地床体(6)上部的生物炭填料层中种植湿地植物(5)，序批式人工湿地床体(6)的出水口设置在砾石填料层的底端，出水口与湿地出水管(7)连通。
2.根据权利要求1所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：污水进水管(10)上设置有流量控制阀，湿地进水管(2)上设置有水泵(4)。
3.根据权利要求2所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：水泵(4)与定时开关Ⅰ(3)连接。
4.根据权利要求1所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：湿地出水管(7)上设置有电动阀门(8)。
5.根据权利要求4所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：电动阀门(8)与定时开关Ⅱ(9)连接。
6.根据权利要求1所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：序批式人工湿地床体(6)上部的生物炭填料层高度为30～60cm，序批式人工湿地床体(6)底部的砾石填料层高度为10～20cm，生物炭粒径为3～10mm，砾石粒径为10～15mm。
7.根据权利要求1所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：调节池(1)内壁和序批式人工湿地床体(6)内壁均涂覆设置有防渗层。
8.根据权利要求1所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：湿地植物为千屈菜、梭鱼草或香蒲。
9.根据权利要求1所述生物炭基序批式人工湿地污水处理系统，其特征在于：调节池(1)为圆柱体结构。
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|---|---|---|---|---|
| CN114573111A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-06-03 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种去除抗生素的填料、人工湿地系统及其方法 |
| CN116425315A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-07-14 | 中交第三公路工程局有限公司 | 一种基于电动力学强化脱氮的人工湿地系统 |
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