CN211712745U - 一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统 - Google Patents

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单洪亮
黄卓
吕明浩
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Abstract

本实用新型公开一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统,包括除磷系统、透明保温棚以及热气体供应系统,透明保温棚覆盖和包封除磷系统;热气体供应系统与除磷系统联通,为除磷系统提供加热的气体,除磷系统包括多个植物生长区、微生物净化区、隔离层、防渗层及排水管;植物生长区包括基质层和生长在基质层上的植物;基质层包含从上往下的四层:第一层为土壤层,厚度25~30cm;第二层至第四层为砂砾石或建筑拆除垃圾材料层,第二层粒径为0.05~0.3cm,厚度25~30cm,第三层粒径为1~1.5cm,厚度25~30cm,第四层粒径为2.8~3.6cm,厚度25~30cm;多个植物生长区设置于微生物净化区中。

Description

一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统
技术领域
本实用新型涉及污水生态处理领域,特别是涉及一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统。
背景技术
工程湿地指由人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统,其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水处理。
工程湿地废水处理技术是20世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术,一般由人工基质和生长在其上的水生植物(如芦苇、香蒲等) 组成,是一个独特的土壤(基质)-植物-微生物生态系统。当污水通过系统时,其中污染物质和营养物质被系统吸收、转化或分解,从而使水质得到净化。
湿地对磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化学作用三方面共同作用的结果。废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的ATP、DNA 和RNA等有机成分,通过植物的收割而去除;物理化学作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应,这种作用对无机磷的去除会因填料的不同而有差别。由于石灰石及含铁质填料中Ca和Fe可与PO4 3-反应而沉淀去除PO4 3-,因而它们是除磷效果较好的填料。含钙质或铁质的地下水渗入人工湿地也有利于磷的去除。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化和对磷的过量积累。在一般二级污水处理系统中,当进水磷含量为 10mg/L时,微生物对磷的同化吸收去除仅是进水总磷量的4.5%~19%,所以,微生物除磷主要是通过强化后对磷的过量积累来完成的。
上述三种作用对磷的去除能力是不同的,一般以植物对磷的吸收作用为主。但是在替换工程湿地填充的基质时,也将种子库及已生根的植株带出了湿地,这将导致工程湿地除磷效果大大降低或者工程湿地短期内不可使用。同时,工程湿地存在占地面积大的缺点。
另外,当环境温度较低时,生物的活动例如代谢活动就会变弱,例如, 5℃经常被认为是“生物学零度”低于这个温度,生物活动就会停滞或相当慢,从而减慢生物除磷的速度或者完全停滞。
因此,需要新的除磷技术,以消除现有技术中存在的至少部分技术问题。
实用新型内容
实用新型目的:为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统及方法。
技术方案:为解决上述技术问题,本实用新型提供的一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统,包括除磷系统10、透明保温棚20 以及热气体供应系统30,
其中,所述除磷系统10包括:多个植物生长区11、微生物净化区12、隔离层13和防渗层14以及排水管15;
其中所述植物生长区11包括基质层和生长在基质层上的植物;所述基质层包含从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大的四层:第一层 111为土壤层,厚度25~30cm;其中第二层112基本被第一层包封,其粒径为0.05~0.3cm,厚度25~30cm,第三层113基本被第二层包封,其粒径为1~1.5cm,厚度25~30cm,第四层114基本被第三层包封,其粒径为 2.8~3.6cm,厚度25~30cm;
所述微生物净化区12用于微生物除磷,所述多个植物生长区11相互间隔地位于所述微生物净化区12之中;
所述隔离层13设置于所述第一层111的侧面上,包含上下两层金属丝网层以及中间的短纤土工布层;
所述防渗层14设置于所述系统的底部及四周;
所述排水管设置在所述基质层的第四层中,用于将净化后的水排出除磷系统;
其中,所述透明保温棚20覆盖和包封所述除磷系统10;
其中,所述热气体供应系统30与所述除磷系统10联通,为所述除磷系统10提供加热的气体,例如提供加热的空气。
优选地,所述植物生长区11中的植物为两种以上不同生长期的植物,植物例如可以优选沉水植物。
优选地,所述热气体供应系统30包括气体加热装置31、气泵32以及供气管路33,供气管路33延伸进入除磷系统10并且设置在所述微生物净化区12中。
优选地,第二至第四层具有合适的压实系数,例如0.92-0.98,例如 0.95等。第二至第四层中的基质可以采用建筑拆除垃圾、砂砾石或者其他合适的材料。
优选地,所述微生物净化区12中填充有基质121,该基质包括选自糠醛渣、钢渣、或包括糠醛渣、钢渣和活性污泥。糠醛渣和钢渣可以具有适当的粒径,例如分别具有2mm-8mm以及5mm-20mm的粒径。
优选地,所述金属丝网层为不锈钢丝网层。
优选地,所述短纤土工布的单位面积质量为约350-450g/m2,优选为400 g/m2
优选地,所述第一层至第四层各层斜坡坡比为约1:1~1:4,优选1:1.5。
优选地,所述植物生长区11中的植物115选自狐尾藻、小茨藻、水毛茛、马来眼子菜、轮藻、黑藻等。
根据本实用新型另一方面,还提供一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统来进行除磷的方法,包括以下步骤:
1)在植物生长区11栽种所述植物;植物生长区与微生物净化区交替设置,并且植物生长区高于微生物净化区。
2)将待处理污水通过微生物净化区12排入湿地系统,控制水位在植物生长区11基质层顶端处水深约70-90cm,优选80cm;
3)启动热气体供应系统,将加热的空气通入除磷系统中待处理水体,使水体达到预定的温度
4)进行除磷操作,所述除磷操作包括单独进行植物除磷操作或者同时进行植物除磷和微生物除磷操作;
5)当植物生长到一定高度后,收割并清出湿地系统。
优选地,所述单独进行植物除磷操作包括:
6)向微生物净化区12加入糠醛渣和钢渣,并通过pH值实时监测系统来监测湿地系统的水体酸碱度,使水体保持弱酸性到中性,此时主要通过植物吸收及同化作用而除磷,当微生物净化区12中填充的糠醛渣和钢渣累积的高度和植物生长区11基质齐平或接近时,将填充的糠醛渣和钢渣清除,在一定时间后,利用磷浓度检测计检测磷浓度,达到预设浓度后打开排水管,将除磷后的水经基质层从排水管排出;
7)关闭排水管,重复上述步骤2)、3)、4)和6)。
优选地,所述同时进行植物除磷和微生物除磷操作包括:
8)向微生物净化区12抛洒一层糠醛渣,然后在抛洒一层活性污泥,通过pH值实时监测系统监测此时湿地系统水体酸碱度,然后通过加入糠醛渣、钢渣使水体保持弱酸性到中性;一段时间后再次重复糠醛渣、活性污泥抛洒以及pH调节的操作,活性污泥中微生物对污水中磷正常同化和对磷过量积累进行除磷,此时除磷主要是植物除磷和微生物除磷;当微生物净化区 (12)中填充的糠醛渣、钢渣和活性污泥累积的高度和植物生长区(11) 基质层顶部齐平或接近时,将填充的糠醛渣、钢渣和活性污泥清除;在一定时间后,利用磷浓度检测计检测磷浓度,达到预设浓度后打开排水管,将除磷后的水经基质层从排水管排出;
9)关闭排水管,并重复上述步骤2)、3),4)和8)。
优选地,其中所述单独进行植物除磷操作在植物生长期内进行。
其中所述同时进行植物除磷和微生物除磷操作在非植物生长期内进行。
优选地,其中每次抛洒活性污泥层厚约5cm。
优选地,所述同时进行植物除磷和微生物除磷操作中,每次抛洒的一层糠醛渣厚约5cm。
优选地,所述方法,还包括在步骤5)之后,重复步骤1)-5)。
有益效果:本实用新型通过将除磷系统分为植物生长区和微生物净化区,且植物生长区基质从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大,造成颗粒物之间的间隙从上往下或者说顺水流方向越来越大,另外基质化学性质稳定不易产生化学沉淀物,进而使植物生长区基质内不易发生堵塞,堵塞物多被截留在基质表面,基质起到了滤杂质且可排水的目的,使得植物生长区基质大多只需更换表层或者不需要更换,延长了植物生长区基质的使用寿命,而微生物除磷的微生物净化区基质的更换不会对植物除磷产生影响,所以解决了替换工程湿地填充的基质将种子库及已生根的植株带出了湿地而导致工程湿地除磷效果大大降低或者工程湿地短期内不可使用的问题;水比热容大,温度变化慢,有利于沉水植物生长,进而有利于除磷。
直接向待处理水体排入加热后的空气,不仅可以实现对待处理水体进行加热和富氧的作用以利于微生物和植物生长,而且带有余温的气泡从水体表面冒出,使塑料薄膜保温棚内气温不至于过低从而使水面结冰,进而影响沉水植物的光合作用,另外相比于用暖气管道供热曝气管富氧,直接用加热后的气体曝气可以减少管道铺设,减少成本。
糠醛渣不仅可以和钢渣配合使用调整除磷系统水体酸碱度,而且可以为微生物的代谢和繁殖提供有机物,一般情况下在弱酸性到中性时,磷的生物可利用性最高。分层添加活性污泥、糠醛渣、钢渣是因为活性污泥与除磷系统水体接触面积一定,加入过多则会导致之后采用挖泥船清淤量较大,使得微生物净化区基质利用更加充分。
另外,糠醛渣、钢渣因有较大比表面积,可为微生物提供大量附着点,有益于微生物的生长和代谢,且能过滤净化水体。
采用不同生长期植物搭配种植,延长除磷系统利用植物吸收除磷的时间。利用建筑拆除垃圾作为基质,以及活性污泥、糠醛渣、钢渣的利用,实现了废物的资源化。
附图说明
图1为根据本实用新型的一个实施方案的工程湿地系统的结构示意图。
图2为根据本实用新型的一个实施方案的除磷系统剖面结构示意图。
图3为根据本实用新型的一个实施方案的除磷系统的植物生长区的另一角度的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
图1为根据本实用新型的一个实施方案的工程湿地系统的结构示意图。如图1所示,本实用新型的适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统包括:除磷系统10、透明保温棚20以及热气体供应系统30。
下面结合附图2和3详细说明本实用新型的除磷系统10。
图2为根据本实用新型的实施方案的除磷系统10的剖面结构示意图。图3为根据本实用新型的实施方案的除磷系统10的植物生长区的剖面结构示意图。如图2和3所示,本实用新型的除磷系统可以包括:多个植物生长区11、微生物净化区12、隔离层13和防渗层14以及排水管15。
植物生长区11可以包括基质层和生长在基质层上的植物115。其中所述基质层包含四层(111-114),从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大,造成颗粒物之间的间隙从上往下或者说顺水流方向越来越大。第一层111为土壤层,厚度25~30cm,为植物生长提供养分,且所含磷肥较少或者基本不含磷肥,使得植物生长主要依赖于污水中所含磷,相比于粒径较大基质,粒径较小的土壤利于植物根系稳定,抗倒伏;第二层至第四层(112-114)基本满足粒径要求并且化学性质稳定,基质化学性质稳定不易产生化学沉淀物,加上由于从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大造成的颗粒物之间的间隙从上往下或者说顺水流方向越来越大,进而使基质内不易发生堵塞,堵塞物多被截留在第一层111土壤层表面,基质起到了滤杂质且可排水的目的,延长基质的使用寿命,第二层至第四层可以采用砂砾石或者建筑拆除垃圾等材料,利用建筑垃圾,实现了废弃物的资源化。更具体地,例如第二层粒径为0.05~0.3cm,厚度25~30cm,第三层粒径为1~1.5cm,厚度25~30cm,第四层粒径为2.8~3.6cm,厚度25~ 30cm,第一层至第四层各层斜坡坡比为1:1~1:4,例如可以为1:3,1:1.5等,另外,第一至第四层由上而下,依次基本包封下一层,第二至第四层具有合适的压实系数,例如0.92-0.98,例如0.95等。
所述植物可以采用两种或两种以上不同生长期植物搭配种植,前述植物吸收、微生物去除及物理化学作用三种作用对磷的去除能力是不同的,一般以植物对磷的吸收作用为主,采用不同生长期植物搭配种植,延长除磷系统利用植物吸收除磷的时间。例如可以采用狐尾藻、小茨藻、水毛茛、马来眼子菜、轮藻、黑藻等等沉水植物。
所述多个植物生长区11相互间隔地位于所述微生物净化区12之中,添加微生物净化区使植物吸收除磷位置与微生物主要除磷位置基本分开,植物吸收除磷位置如上所述基质不易堵塞,在采用微生物除磷时微生物净化区基质更换频率较高,在进行微生物净化区基质更换时,不影响植物生长区植物吸收除磷,微生物除磷位置主要集中到微生物净化区,也减少或者避免了因微生物过多集中于植物生长区造成基质的频繁堵塞以及更换。另外,若不采用植物生长区与微生物净化区分开设置,活性污泥中微生物除磷作用,糠醛渣和钢渣因有较大比表面积对磷的吸附作用会使植物根系附近磷浓度较低,也不利于植物对磷的吸收,植物生长区、微生物净化区分区设置,污水从植物生长区之间的凹槽(也即微生物净化区)流入,经隔离层和基质从排水管15排出除磷系统水流条件好,可减少短流情况的发生。
微生物净化区12中主要填充活性污泥、糠醛渣和钢渣。活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌、真菌、原生动物和后生动物,活性污泥中微生物可以对污水中磷正常同化和对磷过量积累进行除磷。
糠醛渣是生物质类物质如玉米芯、玉米秆、稻壳、棉籽壳以及农副产品加工下脚料中的聚戊糖成分水解生产糠醛(呋喃甲醛)产生的生物质类废弃物,呈酸性,含有大量的纤维素、半纤维素、木质素,能够用于调节系统pH值,为微生物提供适当的营养物质。糠醛渣可以具有适当的粒径,例如2mm-8mm。
钢渣是一种工业固体废物,碱性,可以具有适当的粒径,例如5mm-20mm。
另外,通过呈酸性的糠醛渣和呈碱性的钢渣配合使用,可以调节工程湿地系统(除磷系统)水体酸碱度,使水体保持弱酸性到中性,此时磷的生物可利用性最高。
所述隔离层13设置于第一层111的侧面上,可以包含两层不锈钢钢丝网,中间加一短纤土工布层,短纤土工布的单位面积质量例如可以是 350-450g/m2,优选400g/m2,对植物生长区基质层起到支护、滤土过水的作用,且在微生物净化区中填充物需要清除时例如采用挖泥船挖走时起到边界提醒的作用。
另外,在所述基质层的最内层也即第四层114中还设置有排水管15(参见图2),可以利用泵以及控制阀等装置将净化后的水从排水管排出工程湿地。如图2所示,排水管15沿着植物生长区11的长度方向设置在第四层 114之中,例如可以在每一个植物生长区11设置一根排水管15,或可以根据需要设置多根。排水管15上形成有多个开孔(未示出),例如均匀地设置在排水管15的下表面上,也即开孔朝下,这样不容易堵塞。各排水管15 在一端汇到总管,通过阀门、水泵等来控制排水。
如上所示,所述多个植物生长区11相互间隔地设置于所述微生物净化区12之中,因此,植物生长区11基本呈岛状地分布在所述微生物净化区 12之中。各植物生长区11本身可以呈大致的长条状,长度可以根据需要来设置。各植物生长区11的各层的侧面基本为斜侧面,具有一定坡度,这样有利于植物生长区11的稳固以及隔离层13的设置。
在所述系统的底部及四周还设置有防渗层14。防渗层14可以采用天然黏土、人工聚乙烯膜、聚合物水泥等建筑防水材制成。本领域技术人员对此易于理解,在此并不赘述。
所述透明保温棚20覆盖和包封所述除磷系统10,使得除磷系统10成为一个基本封闭的系统。透明保温棚20类似于农业大棚,覆盖在除磷系统 10之上,为除磷系统10提供一个基本封闭的空间。这样可以减少周围环境对除磷系统10的影响,例如冬季低温对除磷系统10的影响。透明保温棚 20可以用透明塑料薄膜制成,例如可以利用聚乙烯薄膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜等材料制成,薄膜可以搭接在除磷系统10的防渗层14上,如图1 所示。应该理解的是,所述透明保温棚20可以设置有适当的排气口(未示出)。
所述热气体供应系统30与所述除磷系统10联通,为所述除磷系统10 提供加热的气体,例如加热空气。更具体地,如图1所示,热气体供应系统30包括气体加热装置31、气泵32以及供气管路33。气体加热装置21 用于加热气体例如空气。这样的气体加热装置例如可以是太阳能空气加热器,空气电加热装置,这两种装置分别利用太阳能和电能来加热空气。也可以采用空气热交换器来加热空气,也即将加热的流体(可以是通过燃烧加热的流体或者冬季供暖用的流体)注入空气热交换器,通过热交换器加热空气。这些类型的加热装置为本领域所熟知,在此不再赘述。加热后的空气通过管路与气泵32连通。通过供气管路33,气泵将该加热的气体例如空气泵送到除磷系统10中。
如图1所示,供气管路33自气泵32延伸进入除磷系统10中,图中管路穿过除磷系统的防渗层14进入,然后沿着除磷系统10的微生物净化区 12分叉延伸布置。当然,供气管路33也可以通过其他的方式进入,例如可以沿着防渗层14的表面延伸,从防渗层14的顶部进入除磷系统10,而不是穿透防渗层14。管路在进入除磷系统之后,在管道壁上设置多个开孔,由此加热的空气通过这些开孔而扩散进入除磷系统中。
参考图1,供气管路33延伸进入除磷系统之后,其具体的布局可以根据需要来进行。例如供气管路33可以布设在除磷系统中相对较低的位置,这样就可以对水体进行更好的加热和曝气。也可以设置在相对较高的位置,这样可以更好地防止微生物净化区12中活性污泥、糠醛渣和钢渣等堵塞管道上的开孔。另外,为了更好地防止堵塞,供气管路33上的开孔可以朝下方,供气管路33可以布设在微生物净化区12的特定的区域中,例如管路可以布置在除磷系统的周边的微生物净化区中,在进行除磷运行过程中,可以不在这些设置有管路的区域中填充活性污泥、糠醛渣和钢渣,或者少填充以不掩埋或堵塞管道。
如上所述,本实用新型通过热气体供应系统30直接向待处理水体排入加热后的空气,可以实现对待处理水体进行加热和富氧的作用,有益于保持一定的水温,有利于微生物和植物生长。而且带有余温的气泡从水体表面冒出后,透明保温棚20的存在使的塑料薄膜保温棚内气温不至于过低,从而更加利于保持一定的水温,进而有益于沉水植物的光合作用。
下面进一步详细说明利用本实用新型的上述系统来实施除磷的过程。
首先,在植物生长区内栽种不同的植物例狐尾藻、小茨藻、水毛茛、马来眼子菜、轮藻、黑藻沉水植物。然后用户将待处理污水通过微生物净化区排入除磷系统,控制水位在植物生长区基质顶端处水深约80cm,具体采用多深的水深,可以需考虑工程湿地所采用的植物种类等因素。
在环境温度较低时,例如在冬季,启动热气体供应系统30,为即将排入除磷系统的空气加热,打开气泵,将经加热后的气体通过供气管路33通入除磷系统中待处理水体,加热的空气对待处理水体进行升温的同时也对水体进行富氧,通过温度实时监测系统来监测水体的温度,使水体达到预定的温度,例如20~30℃。
在植物生长期内,且对除磷系统除磷效率要求不高时,可以只采用植物进行除磷,通过pH值实时监测系统监测此时除磷系统水体酸碱度,向微生物净化区加入糠醛渣或钢渣使水体保持弱酸性到中性,此时加入的糠醛渣或钢渣仅用于调节水体酸碱度,用量不大,参与的除磷作用与植物除磷相比不作为主要作用,污水中磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的ATP、DNA和RNA等有机成分,污水因植物吸收而除磷,一定时间后,可以利用磷浓度检测计检测水体中磷浓度,达到预设浓度之后,可以打开排水管阀门,除磷后的水经基质从排水管排出。应该理解的是,pH值实时监测系统以及磷浓度检测计为本领域中所熟知,因此并不赘述。
然后关闭排水管阀门,重复上述步骤,可以连续进行植物吸收除磷。
若需提高工程湿地净水效率(比如在植物非生长期或者生长较慢等情形下),可以先向微生物净化区抛洒一层糠醛渣,例如采用小船抛洒厚约5cm 或其他合适厚度的糠醛渣,糠醛渣可以作为活性污泥中微生物的营养物质,改善微生物的种群数量和提高微生物作用;然后向微生物净化区抛洒一层活性污泥,通过pH值实时监测系统监测此时除磷系统水体酸碱度,通过加入糠醛渣、钢渣使水体保持弱酸性到中性。一定时间后,例如一天之后再次采用小船向微生物净化区抛洒一层糠醛渣和一层活性污泥,通过pH值实时监测系统监测此时除磷系统水体酸碱度,通过加入糠醛渣、钢渣使水体保持弱酸性到中性。每次抛洒活性污泥层厚约5cm,当然也可以是其他合适的厚度,活性污泥中微生物对污水中磷正常同化和对磷过量积累进行除磷,此时除磷主要是植物除磷和微生物除磷;抛洒这些物质时,应当以不堵塞或掩埋管路为宜;当微生物净化区所填基质高度和植物种植区基质齐平或接近时,采用挖泥船将微生物净化区基质清除;植物生长到一定高度后(例如基本成熟之后),收割并清出除磷系统。
收割之后,植物可以重新生长并重复上述步骤,进行污水处理,或者可以重新种植植物,重复上述步骤,进行污水处理。
本实用新型通过将除磷系统分为植物生长区和微生物净化区,且植物生长区基质从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大,造成颗粒物之间的间隙从上往下或者说顺水流方向越来越大,另外基质化学性质稳定不易产生化学沉淀物,进而使植物生长区基质内不易发生堵塞,堵塞物多被截留在基质表面,基质起到了滤杂质且可排水的目的,使得植物生长区基质大多只需更换表层或者不需要更换,延长了植物生长区基质的使用寿命,而微生物除磷的微生物净化区基质的更换不会对植物除磷产生影响,所以解决了替换工程湿地填充的基质将种子库及已生根的植株带出了湿地而导致工程湿地除磷效果大大降低或者工程湿地短期内不可使用的问题。糠醛渣不仅可以和钢渣配合使用调整除磷系统水体酸碱度,而且可以为微生物的代谢和繁殖提供有机物,一般情况下在弱酸性到中性时,磷的生物可利用性最高。分层添加活性污泥、糠醛渣、钢渣能够避免堆积造成不充分利用,减少挖泥船清淤量,使得微生物净化区基质利用更加充分。采用不同生长期植物搭配种植,延长除磷系统利用植物吸收除磷的时间。利用建筑拆除垃圾作为基质,以及活性污泥、糠醛渣、钢渣的利用,实现了废物的资源化;通入热空气可以实现对待处理水体进行加热和曝气富氧的双重效果。
实施例
利用南方某城市所建造工程湿地系统来进一步示例性阐述本实用新型。
工程概况:
工程湿地系统整体宽约100m,长约150m;
植物生长区高度约1.2m,底部宽度约4.5m,第一层为土壤层,第二层至第四层为砂砾石,底层内设置一根排水管;植物生长区栽种狐尾藻、小茨藻、水毛茛三种沉水植物;
隔离层由上下两层不锈钢丝网层以及中间的短纤土工布层构成,短纤土工布层单位面积质量为约400g/m2
微生物净化区的底部宽度约1.5m。
具体操作(时间为冬季):
将磷含量12mg/L的待处理污水通过微生物净化区排入湿地系统,控制水位在植物生长区基质层顶端处水深约80cm,然后通过热气体供应系统为水体供应加热空气,使得水体温度维持在约25℃;单独进行植物除磷操作,向微生物净化区加入糠醛渣和钢渣,并通过pH值实时监测系统来监测湿地系统的水体酸碱度,使水体pH值保持在6.8附近,当微生物净化区中填充的糠醛渣和钢渣累积的高度和植物生长区基质齐平或接近时,将填充的糠醛渣和钢渣清除,利用磷浓度检测计检测磷浓度为0.2mg/L时,水力持留时间为7天。
将磷含量12mg/L的待处理污水通过微生物净化区排入除磷系统,控制水位在植物生长区基质层顶端处水深约80cm,然后通过热气体供应系统为水体供应加热空气,使得水体温度维持在约25℃;同时进行植物除磷和微生物除磷操作,向微生物净化区抛洒一层约5cm的糠醛渣,然后在抛洒一层约5cm活性污泥,通过pH值实时监测系统监测此时除磷系统水体酸碱度,然后通过加入糠醛渣、钢渣使水体pH值保持在6.8附近,之后每天重复糠醛渣、活性污泥抛洒以及pH调节的操作,利用磷浓度检测计检测磷浓度为 0.2mg/L时,水力持留时间为6天。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种适于低温环境利用生物高效除磷防堵工程湿地系统,其特征在于,包括:除磷系统(10)、透明保温棚(20)以及热气体供应系统(30),
其中,所述除磷系统(10)包括多个植物生长区(11)、微生物净化区(12)、隔离层(13)、防渗层(14)以及排水管(15);
所述植物生长区(11)包括基质层和生长在基质层上的植物(115);所述基质层包含从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大的四层:第一层(111)为土壤层,厚度25~30cm;第二层至第四层为砂砾石或者建筑拆除垃圾材料层,其中第二层(112)基本被第一层包封,其粒径为0.05~0.3cm,厚度25~30cm,第三层(113)基本被第二层包封,其粒径为1~1.5cm,厚度25~30cm,第四层(114)基本被第三层包封,其粒径为2.8~3.6cm,厚度25~30cm;
所述微生物净化区(12)用于微生物除磷,所述多个植物生长区(11)相互间隔地位于所述微生物净化区(12)之中;
所述隔离层(13)设置于所述第一层(111)的侧面上,包含上下两层金属丝网层以及中间的短纤土工布层;
所述防渗层(14)设置于所述系统的底部及周围;
所述排水管设置在所述基质层的第四层中,用于将净化后的水排出除磷系统;
其中,所述透明保温棚(20)覆盖和包封所述除磷系统(10);
其中,所述热气体供应系统(30)与所述除磷系统(10)联通,为所述除磷系统(10)提供加热的气体。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述热气体供应系统(30)包括气体加热装置(31)、气泵(32)以及供气管路(33),供气管路(33)延伸进入除磷系统(10)并且设置在所述微生物净化区(12)中。
3.根据权利要求1所述的系统,其中所述微生物净化区(12)中填充有基质(121),该基质包括糠醛渣和钢渣、或包括糠醛渣、钢渣和活性污泥。
4.根据权利要求1所述的系统,其中所述金属丝网层为不锈钢丝网层。
5.根据权利要求1所述的系统,其中所述短纤土工布的单位面积质量为350-450g/m2
6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述第一层至第四层各层斜坡坡比为1:1.5。
7.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述植物生长区(11)中的植物选自狐尾藻、小茨藻、水毛茛、马来眼子菜、轮藻、黑藻。
8.根据权利要求1所述的系统,其中所述加热的气体为加热的空气。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112551824A (zh) * 2020-12-23 2021-03-26 广东省水文局韶关水文分局 一种用于污泥处理的垂直潜流式人工湿地装置及方法

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