CN211896277U - 一种湿地污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种湿地污水处理系统，包括池体(1)，池体包括串联的第一降流区(3)、升流区(2)及第二降流区(16)；第一降流区(3)的顶部包括均匀布水装置(5)，所述第一降流区(3)和所述升流区(2)通过所述第一隔板进行分隔，并且，所述第一降流区和所述升流区的底部贯通；所述升流区和第二降流区通过所述第二隔板进行分隔，底部封闭上部与填料层表面留有过水间隙，第一降流区底部的投影面积大于升流区及第二降流区；均匀布水装置(5)用于第一降流区(3)上表面进行均匀且间歇性布水，污水途经第一降流区(3)进入第二降流区(16)，污水途经第二降流区(16)，从第一出水口6排出净水。

Description

一种湿地污水处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种湿地污水处理系统。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，水体污染与富营养化日益严重，使得自然环境状况日益恶化，污水处理特别是分散的村镇等分散类的污水处理已成为当前环境保护必须解决的重要问题。而人工湿地成为解决该问题的一种重要途径，其中，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、污泥有控制地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。

人工湿地的类型主要有①表面流人工湿地②潜流人工湿地③垂直流人工湿地④复合流人工湿地。其中复合流尤其是复合垂直流人工湿地具有独特下行-水平-上行-水平的多流向复合水流方式，使湿地沿程形成好养-缺氧-厌氧-缺氧-好氧的多功能区，能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物、氮等，是一种发展迅速的新型人工湿地。

但现有复合流人工湿地表面漫灌的入水方式及上部出水的结构难以调节水位，致使湿地床体长时间处于浸水状态，填料中融氧缺乏成为污水处理效率提高的重要限制性因素。人工湿地污水处理污染物处理主要发生在入水端其污染物浓度大负荷高，也容易因机颗粒和生物膜大量繁引发堵塞。并且，人工湿地污水处理系统通常添加有用于去除磷的富铁填料，而富铁填料往往很快就发生锈蚀，一方面有效期较短得经常补料，造成资源浪费；另一方面铁锈水溶出，造成出水二次污染无法达标排放。

实用新型内容

本实用新型提供了一种湿地污水处理系统，用于解决现有人工湿地融氧不足、容易堵塞及人工湿地基质中如添加富铁填料容易锈蚀，造成资源浪费以及二次污染的问题。

一种湿地污水处理系统包括池体(1)，所述池体包括串联的第一降流区(3)、升流区(2)及第二降流区(16)，所述第一降流区(3)和所述升流区(2)通过第一隔板(13)进行分隔，并且，所述第一降流区(3)和所述升流区(2)的底部贯通，所述升流区(8)和第二降流区(16)通过第二隔板(17)进行分隔，并且，所述升流区(2)和所述第二降流区(16)的顶部贯通；

所述第一降流区(3)的顶部包括均匀布水装置(5)，所述第一降流区(3)的填料自上而下包括填料层以及集水层，所述升流区(2)的填料自下而上包括集水层以及填料层，所述第二降流区(16)的填料自上而下包括填料层以及集水层，所述第二降流区(16)还包括出水口；所述第一降流区(3)向底部的投影面积大于所述升流区及第二降流区向底部的投影面积；

所述第一降流区(3)的所述均匀布水装置(5)用于使用污水对种植于所述第一降流区(3)顶部的填料及湿地植物(14)进行均匀间歇性布水，所述污水途经所述第一降流区(3)的填料层以及集水层，并绕过所述第一隔板(13)进入所述升流区(2)，所述污水途经所述升流区(2)的集水层以及填料层，并绕过第二隔板进入第二降流区(16)，所述污水途经所述第二降流区(16)的填料层以及集水层，从所述出水口排出净水。

可选地，所述污水处理系统还包括位于所述第二降流区(16)底部的第一出水口(6)，其中，所述第一出水口(6)用于调节排水量，以使得所述第一降流区(3)的顶部处于干湿交替状态。

可选地，所述第一降流区(3)以及所述升流区(16)的填料还包括铁磁填料层，所述第一降流区(3)的铁磁填料层位于所述填料层之上，所述升流区(16)的铁磁填料层位于所述集水层之上，所述铁磁填料为经过磁化的海绵铁、铁渣、铁磁矿、铁丝网、铁碳填料、含铁矿渣中一种或几种，进一步铁磁填料层设置磁化的铁丝网构成框架利于铁磁填料装填布置。

可选地，所述升流区(2)的底部还包括第二出水口(7)，用于周期性排干对所述第一降流区(3)及升流区(2)的填料。

可选地，在所述第一降流区(3)、所述升流区(2)以及所述第二降流区(16)底部还包括多空隙连通管，其中，所述多空隙连通管用于在所述第一降流区(3)进行集水以及在所述升流区(2)底部均匀布水。

可选地，所述系统还包括竖向管道，所述竖向管道用于连接所述多空隙连通管，所述竖向管道上端高于或持平所述填料上表面，所述竖向管道用于水位观测，或者，用于接通水泵或气泵以供清水和气体途经所述竖向管和所述竖向管道对填料进行冲洗。

可选地，在所述填料发生拥堵变为废填料的情况下，更换所述废填料，其中，所述废填料用于作为富营养的植物栽培基或作为建筑填料。

综上可知，本实用新型提供的湿地污水处理系统通过三级结构对污水进行处理，且第一级上表面积显著大于第二三级，集合了前端表面积大而整体流程长两方面优点，既提高了污水处理负荷又保障了处理精度。当前两级进行表面清洗、填料反冲、换填或植物修整、换植等运维时，第三级还可保障出水的不黑不臭，方便了村镇等分散类的污水处理的运行保障。加之第一降流区上表面的间歇性均匀布水、第二降流区下部和升流区下部的两个出水口的设计实现了水位的简易控制，结构上促成了池体填料的干湿交替运作实现了第一降流区上表层填料融氧增加，好氧微生物的有效富集与挂膜，同时大幅减少人工湿地因胞外聚合物积累引发的堵塞。并且，填料中增加了铁磁填料层，使得铁元素与磁场共同促进了湿地内植物与微生物的生长，强化了氧在填料表面生物膜的停留提高溶氧的利用率，强化了铁离子络合物的絮凝和沉积，避免了铁锈水溶出造成出水二次污染。因此，本实用新型提供的污水处理系统具有结构简单、建设成本低、容积负荷高、出水水质好等多方面优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本实用新型提的一种污水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的实施例部分使用的术语仅用于对本实用新型的具体实施例进行解释，而非旨在限定本实用新型。

图1是本实用新型提供的一种污水处理系统的结构示意图，其中，所述污水处理系统包括：包括池体1、升流区2、第一降流区3、进水口4、均匀布水装置5第一出水口6、第二出水口7、集水装置8、铁磁填料层9、细粒填料层10、填料层11、集水层12、第一隔板13、湿地植物14、磁化铁丝网15、第二降流区16以及第二隔板17。其中，

所述池体1包括串联的第一降流区3、升流区2及第二降流区16，所述第一降流区3和所述升流区2通过第一隔板13进行分隔，并且，所述第一降流区3和所述升流区2的底部贯通，所述升流区8和第二降流区16通过第二隔板17进行分隔，并且，所述升流区8和所述第二降流区16的顶部贯通，使得污水通过第一降流区3顶部的进水口4进入所述池体1后，由于第一隔板13以及第二隔板17的存在，污水可以依次经过第一降流区3，升流区3以及第二降流区16(如图1中黑色箭头所示的方向)，完成污水处理，并从第二降流区16底部的第一出水口6排出净水，完成污水处理。

在一实施例中，所述第一降流区3的顶部包括均匀布水装置5，所述第一降流区3的所述均匀布水装置5用于使用污水对种植于所述第一降流区3顶部的湿地植物14进行均匀间歇性布水，所述第一降流区3的填料自上而下包括填料层11以及集水层12，所述升流区2的填料自下而上包括集水层12以及填料层11，所述第二降流区16的填料自上而下包括填料层11以及集水层12，所述第二降流区16还包括出水口；所述第一降流区3向底部的投影面积大于所述升流区及第二降流区向底部的投影面积，使得污水通过均匀布水装置5进入所述第一降流区3后，由于第一降流区3的面积显著大于升流区及第二降流区，扩大入水端相对面积，提高了单位面积污水的处理负荷，使大气中的氧气进入湿地内部，缓解植物根系泌氧不足状况，提高好氧微生物的活性，加快降解基质中沉积的有机物，大幅减少人工湿地因胞外聚合物积累引发的堵塞。可以理解的，如果第一降流区3向底部的投影面积过小，可能会导致首先接触污水的第一降流区3负荷过多，而第二降流区16和升流区2大部分处于空闲状态的情况出现，因此可选地，第一降流区3向底部的投影面积可以占所述池体向底部的总投影面积的一半及以上，从而避免第一降流区3负荷过多造成堵塞情况的出现。

在一实施例中，所述集水层12的材料直径大于所述填料层11的材料直径，具体实现中，所述集水层12的材料可以是砾石、卵石的一种或混合。所述填料层11的材料可以是碎石、瓜子片(又名青石子)、中砂(Medium Sand)、煤渣、矿渣、陶粒、沸石中的一种或者几种混合物。在一实施例中，如图1所示，所述第一降流区3、第二降流区16以及升流区2填料层11优选分为细粒层10及填料层11，细粒层10的材料的粒径小于所述填料层。参考前述内容可知，为了均匀布水且稳定湿地表面，填料层11置于池体1的顶部，用于提高过滤效果的细粒填料层10可以位于集水层和填料层之间。具体实现中，细粒填料层10的材料可以是砂、土、细石、细煤渣、矿渣等一种或几种混合，粒径可以是0.8mm～3.5mm。本实用新型不作具体限定。可以理解的，包含细粒填料层10的湿地污水处理系统，可以使得污水由均匀布水装置5灌溉湿地植物14后，剩余污水流入第一降流区3，依次途经所述第一降流区3的填料层11、细粒填料层10以及集水层12，并绕过所述第一隔板13进入所述升流区2，所述污水途经所述升流区2的集水层12、细粒填料层10以及填料层11，并绕过第二隔板17进入第二降流区16，所述污水途经所述第二降流区16的填料层11、细粒填料层10以及集水层12，从所述出水口排出高水质的净水。

可以理解的，上述内容中的填料均通过物理途径去除污水中的污染物，也就是说，通过压力差的作用下，悬浮液中的液体或气体通过可渗性介质(过滤介质)，固体颗粒为介质所截留这一原理，实现的液体和固体的分离，但是去除人工湿地对于人工湿地磷及抗生素、有机睛等一些难分解的有机物效能较低。因此，为了提高对磷的去除效率，本实用新型提供的湿地污水处理系统中的填料还包括铁磁填料层9。

在一实施例中，所述第一降流区3以及所述升流区2的填料还包括铁磁填料层，所述第一降流区3的铁磁填料层9位于所述填料层11之上，所述升流区2的铁磁填料层9位于所述集水层12之上，所述铁磁填料为经过磁化的海绵铁、铁渣、铁磁矿、铁丝网、铁碳填料、含铁矿渣中一种或几种。进一步铁磁填料层设置磁化的铁丝网构成框架利于铁磁填料装填布置。具体实现中，所述铁磁填料层9可以是含铁量超过20％且经过磁化的铁渣、矿渣等等，粒径为0.5mm～6mm，本实用新型不作具体限定，且结构上可以是多空隙海绵状。

可以理解的，由于铁离子有混凝作用，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，可以形成比较稳定的絮凝物，因此含铁材料可以去除污水中的湿地磷、抗生素、有机睛等一些难分解的有机物。同时铁还是重要的促生长元素，人工湿地基质中含有较多的铁元素有助于植物和微生物的生长，进而提高污水处理效率减少单位污水处理所需要的人工湿地面积。

可以理解的，由于铁磁填料层9中的含铁材料均为磁化后的材料，含铁材料外加磁场可较高的提高生物处理效率。机理主要有一、经磁化的水渗透压升高，有利于有机物和氧经生物膜向微生物细胞质的扩散，强化了物质传递及膜内的生化反应还会促进生物细胞生长和新陈代谢，并诱导酶的合成和酶活，加快酶反应。二、氧为超顺磁性物质，具有磁性的填料可以强化氧在填料表面生物膜的停留提高溶氧的利用率促使微生物在其表面附着生长。

可以理解的，由于粉状、颗粒状铁磁填料因为具有磁性相互吸引施工中很难均匀铺设为层状，所以铁磁填料层9还包括由磁化铁丝网构成的框架，用于铺撒铁磁填料，使得铁磁填料层9可以均匀铺设，并且磁化的铁丝网自身也可以缓释出铁离子。

因此，当污水由均匀布水装置5灌溉湿地植物14后，剩余污水可以流入第一降流区3，依次经过填料层11、铁磁填料层9、细粒填料层10、集水层12进入池体1底部，并绕过所述第一隔板13进入所述升流区2，依次经过集水层12、铁磁填料层9、细粒层10、填料层11进入池体1顶部，并绕过所述第二隔板17进入所述第二降流区16，依次经过填料层11、粒填料层10、集水层12，从所述第一出水口6排出高水质的净水。其中，参考前述内容可知，均匀布水装置如，多孔喷灌或滴灌形式布水过程中自然实现水体融氧的增加，间歇时间为1～8小时。而间歇性布水的池体1，在闲歇性污水流入第一降流区3、升流区2以及第二降流区16后，将会形成好养-缺氧-厌氧-缺氧-好氧的多功能区，能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物、氮等。并且，干湿交替运作的铁磁填料层9可以有效发挥铁磁填料的氧化还原、磁效应、微电解等综合性作用，铁元素可高效的与污水中的磷生成溶解度很低的磷酸铁，铁氧化产生的铁离子络合物起到了强化絮凝的作用，强化了磷、NO3-N等污染物的吸附与去除。加之升流区2的水流流向为自下向上，污水途径升流区所产生的磷酸铁、铁离子络合物由于重力作用，绝大部分都保留在复合垂直流湿地下层长期起效，从而避免了铁锈水溶出造成出水二次污染的问题。

在一实施例中，为强化微电解效应助力破坏废水中的有色物质的发色基团或助色基团，铁磁填料层9的材料还包括富碳填料，所述富碳填料可以是碳颗粒、煤颗粒、活性炭、铁碳烧结材料一种或几种，混合比例可以是铁碳体积比＝1：5～10:1。并且，为强化钙对磷、氨氮等的化合、吸附作用，同时发挥钙对植物及微生物促生长的作用，所述铁磁填料层9的材料还包括富钙填料，如贝壳、沸石、石灰石一种或几种，混合比例可以是富铁填料和富钙填料之间的体积比＝1：3～4:1。同时铁磁填料层9的材料还可以包括其他填料，用以降低零价铁的比例，使得更多的氧透过铁磁填料层进入其他填料层，同时也有利于施工铺设。

在一实施例中，所述第一出水口6还用于调节排水量，以使得所述第一降流区3的顶部处于干湿交替状态，所述升流区2的底部还包括第二出水口7，用于周期性排干对所述第一降流区3及升流区2的填料。其中，第一出水口6可以用于日常排净水，还可以与第二出水口7共同调节排水量，使得所述池体内的填料处于干湿交替状态。具体实现中，在所述池体1的过水通量开始降低迹象时，可以打开第二出水口7降低人工湿地水位以致排干，通过放干处理填料实现干化期尤其是磷酸铁、铁离子络合物干化会出现再凝结，可大大延长复合垂直流人工湿地的使用年限。进一步为10～30天周期性的排干一次达到提高运行效率延长使用年限的目的。

在一实施例中，在所述填料发生拥堵变为废填料的情况下，更换所述废填料，其中，所述废填料用于作为富营养的植物栽培基或作为建筑填料。使得富含植物养分的废填料也可以回收利用，避免资源浪费。

在一实施例中，在所述第一降流区3、所述升流区2以及所述第二降流区16底部还包括多空隙连通管，其中，所述多空隙连通管用于在所述第一降流区3进行集水以及在所述升流区2底部均匀布水。可以理解的，由于湿地面积较大时，容易出现短流、盲区等现象，简单来说，湿地会出现布水不均甚至部分区域没有水经过的现象。因此，本实用新型为了强化均匀集水及布水，避免出现湿地短流、盲区的现象，所述第一降流区3、升流区2以及第二降流区16的底部均铺设有多空隙连接通管，使得污水可以在第一降流区3的底部均匀集水，并在升流区2的底部均匀布水，在第二降流区16的底部均匀集水，从而从第一排水口6排出高水质的净化水。

在一实施例中，所述系统还可以包括竖向管道，所述竖向管道可以与上述多空隙连通管相连，该竖向管道上端高于或持平所述池体1的填料上表面。其中，所述竖向管道一方面可以用于水位观测，另一方面，还可以用于接通水泵或气泵以供清水和气体途经所述竖向管和所述竖向管道对填料进行冲洗，进一步减少填料堵塞的可能性，提高人工湿地的运行效率。

在一实施例中，所述第一降流区3上表面的均匀布水装置5具有强化融氧功能，因此可能回出现臭气弥散的问题，为减少臭气且减少所述池体面积，可以在所述湿地污水处理系统前端加设栅池、沉淀池、厌氧池曝气池，其中，所述厌氧曝气池还可以安装排气烟囱管道强化除臭。

在一实施例中，所述池体顶面可栽种湿地植物14，比如，美人蕉、菖蒲、芦苇、鸢尾等观赏性植物用于美化环境。

在一实施例中，所述池体顶面的湿地植物14还可以是高产牧草，比如多年生的高产牧草，进一步年采收多年生高产牧草2～8次，一方面刺激牧草的生长及根部泌氧提高植物在人工湿地系统中的效能，另一方面采收牧草可创造经济效益并减少因枯萎老化的枝叶腐败对人工湿地的二次污染。所述多年生高产牧草优选为年亩产青草12吨及以上的品种如象草、皇竹草尤其是象草与饲料甘蔗所杂交的高含糖牧草。

综上可知，本实用新型提供的湿地污水处理系统通过三级结构对污水进行处理，且第一级上表面积显著大于第二三级，集合了前端表面积大而整体流程长两方面优点，既提高了污水处理负荷又保障了处理精度。当前两级进行表面清洗、填料反冲、换填或植物修整、换植等运维时，第三级还可保障出水的不黑不臭，方便了村镇等分散类的污水处理的运行保障。加之第一降流区上表面的间歇性均匀布水、第二降流区下部和升流区下部的两个出水口的设计实现了水位的简易控制，结构上促成了池体填料的干湿交替运作实现了第一降流区上表层填料溶氧增加，好氧微生物的有效富集与挂膜，同时大幅减少人工湿地因胞外聚合物积累引发的堵塞。并且，填料中增加了铁磁填料层，使得铁元素与磁场共同促进了湿地内植物与微生物的生长，强化了氧在填料表面生物膜的停留提高溶氧的利用率，强化了铁离子络合物的絮凝和沉积，避免了铁锈水溶出造成出水二次污染。因此，本实用新型提供的污水处理系统具有结构简单、建设成本低、容积负荷高、出水水质好等多方面优点。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种湿地污水处理系统，其特征在于，包括池体(1)，所述池体包括串联的第一降流区(3)、升流区(2)及第二降流区(16)，所述第一降流区(3)和所述升流区(2)通过第一隔板(13)进行分隔，并且，所述第一降流区(3)和所述升流区(2)的底部贯通，所述升流区(2)和第二降流区(16)通过第二隔板(17)进行分隔，并且，所述升流区(2)和所述第二降流区(16)的顶部贯通；

所述第一降流区(3)的顶部包括均匀布水装置(5)，所述第一降流区(3)的填料自上而下包括填料层以及集水层，所述升流区(2)的填料自下而上包括集水层以及填料层，所述第二降流区(16)的填料自上而下包括填料层以及集水层，所述第二降流区(16)还包括第一出水口(6)；所述第一降流区(3)向底部的投影面积大于所述升流区及第二降流区向底部的投影面积；

所述第一降流区(3)的所述均匀布水装置(5)用于使用污水对种植于所述第一降流区(3)顶部的填料及湿地植物(14)进行均匀间歇性布水，所述污水途经所述第一降流区(3)的填料层以及集水层，并绕过所述第一隔板(13)进入所述升流区(2)，所述污水途经所述升流区(2)的集水层以及填料层，并绕过第二隔板进入第二降流区(16)，所述污水途经所述第二降流区(16)的填料层以及集水层，从所述第一出水口(6)排出净水。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一出水口(6)还用于调节水位，以使得所述第一降流区(3)的顶部处于干湿交替状态。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一降流区(3)以及所述升流区(2)的填料还包括铁磁填料层，所述第一降流区(3)的铁磁填料层位于所述填料层之下，所述升流区(2)的铁磁填料层位于所述集水层之上，其中，

所述铁磁填料层设置磁化的铁丝网构成框架利于铁磁填料装填布置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述升流区(2)的底部还包括第二出水口(7)，用于周期性排干对所述第一降流区(3)及升流区(2)的填料。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在所述第一降流区(3)、所述升流区(2)以及所述第二降流区(16)底部还包括多空隙连通管，其中，所述多空隙连通管用于在所述第一降流区(3)进行集水以及在所述升流区(2)底部均匀布水。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括竖向管道，所述竖向管道用于连接所述多空隙连通管，所述竖向管道上端高于或持平所述填料上表面，所述竖向管道用于水位观测，或者，用于接通水泵或气泵以供清水和气体途经所述竖向管和所述竖向管道对填料进行冲洗。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述填料发生拥堵变为废填料的情况下，更换所述废填料，其中，所述废填料用于作为富营养的植物栽培基或作为建筑填料。

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