CN213294866U - 乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统 - Google Patents
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Abstract
乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，它涉及污水处理装置。它是要解决现有的污水处理厂尾水深度处理方法占地面积大、水力停留时间短，污染物去除率低和易受气候条件变化影响等技术问题，本实用新型的人工湿地系统包括配水调节池、四级串联的垂直潜流人工湿地、潜流出水渠、末端集水池、防渗层；每级垂直潜流人工湿地均由4组垂直潜流人工湿地单元构成；配水调节池与一级垂直潜流人工湿地连接；四级垂直潜流人工湿地与末端集水池连接，集水池7在侧壁底部设置出水口。本实用新型的人工湿地系统，出水水质稳定，出水可达到GB3838‑2002的地表水V类及以上标准。可用于生活污水、工业废水和养殖废水治理等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水处理装置。
背景技术
我国每年产生近百亿吨污水处理厂尾水，若直接排放环境，不但向河湖输入大量氮磷负荷，易引起水体富营养化，而且是对潜在再生水资源的浪费。污水处理厂尾水水质标准与水环境质量标准之间存的差异问题日益突出，其中氮、磷等污染物的总体排放量依旧较大，为了改善受纳水体的水环境质量，污水处理厂尾水亟待深度处理。人工湿地因工艺简单、缓冲容量大和抗冲击负荷能力强等优势，近年来在污水处理领域特别是污水处理厂尾水深度处理中得到广泛应用。如公开号为CN108191064A的中国专利公开了一种采用人工湿地深度处理污水处理厂尾水的方法，该方法是：一、将需要处理的污水经提升泵房提升后进入沉淀池进行预处理，颗粒物质在此沉降；二、污水自沉淀池进入表面流人工湿地，污水中的污染物进一步被降解；三、污水由表面流人工湿地进入复合式人工湿地，污染物进一步被降解与反硝化去氮；四、污水由复合式人工湿地进入生态沼泽湿地进一步去除水中污染物；五、污水经过生态沼泽湿地进入较具生态景观特性的自然生态湿地，对于残留的污染物进行最后的处理，得到达标排放的尾水。该方法利用表面流人工湿地进行处理，占地面积大，水力停留时间短，污染物去除率低，且受气候变化影响大。
实用新型内容
本实用新型是要解决现有的污水处理厂尾水深度处理方法占地面积大、污染物去除率低、受气候变化影响大的技术问题，而提供乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统。
本实用新型的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统包括
一级垂直潜流人工湿地、二级垂直潜流人工湿地、三级垂直潜流人工湿地、四级垂直潜流人工湿地、配水调节池、潜流出水渠、末端集水池和防渗层；
一级垂直潜流人工湿地、二级垂直潜流人工湿地、三级垂直潜流人工湿地、四级垂直潜流人工湿地的结构相同，四级垂直潜流人工湿地串联，各级垂直潜流人工湿地之间设置潜流出水渠；在四级垂直潜流人工湿地和潜流出水渠底部设置防渗层；
配水调节池通过潜水泵与一级垂直潜流人工湿地连接；四级垂直潜流人工湿地与末端集水池连接，集水池7在侧壁底部设置出水口；
每级垂直潜流人工湿地均由4组垂直潜流人工湿地单元构成；
每组垂直潜流人工湿地单元由下至上依次为排水层、过渡层、石灰石与沸石层混合层、生物炭层、覆盖层、种植土层；种植土层中栽植水生植物；在覆盖层中设置上部带孔水管，在排水层中设置下部带孔水管；每组垂直潜流人工湿地单元串联，相邻的两组垂直潜流人工湿地单元上下交替进出水；带孔水管用于布水或集水。
更进一步地，各级潜流出水渠的出水口设置闸板；
更进一步地，每级垂直潜流人工湿地的排水层的底部坡度为1‰～5‰；坡向与各级垂直潜流人工湿地末端连接的潜流出水渠；
更进一步地，排水层是由粒径30～100mm的碎石构成，排水层的厚度为380～420mm；
更进一步地，过渡层是由粒径10～30mm的粗砾石构成，过渡层的厚度为280～320mm；
更进一步地，石灰石与沸石层混合层是由粒径5～10mm的石灰石和沸石构成，石灰石与沸石层混合层的厚度为370～430mm；
更进一步地，生物炭层是由粒径5～10mm的生物炭构成，生物炭层的厚度为280～320mm；
更进一步地，覆盖层是由粒径10～20mm的砾石构成，覆盖层的厚度为80～120mm；
更进一步地，种植土层的厚度为300～400mm；
更进一步地，防渗层的厚度为780～820mm；
更进一步地，一级垂直潜流人工湿地1栽种的水生植物为鸢尾，种植密度为5～6株/m2；二级垂直潜流人工湿地栽种的水生植物为千屈菜，种植密度为5～6株/m2；三级垂直潜流人工湿地栽种的水生植物为芦苇，种植密度为5～6株/m2；四级垂直潜流人工湿地栽种的水生植物为香蒲，种植密度为5～6株/m2；
更进一步地，配水调节池中还设置有曝气装置，有效提高人工湿地中的溶解氧，使污染物和溶解氧直接接触，进而提高了污染物去除率，且可避免基质内部滋生蚊蝇，改善卫生条件。
更进一步地，末端集水池7中还设置有水泵，将尾水提升至集水池出口，进而排入地表河流水体。
乡镇污水厂尾水进入多级垂直潜流人工湿地系统后，首先经配水调节池调节，然后进入串联的四级垂直潜流人工湿地处理，每级垂直潜流人工湿地均由4组垂直潜流人工湿地单元构成，共计16组垂直潜流人工湿地单元，相邻的垂直潜流人工湿地单元上下交替进、出水。四级垂直潜流人工湿地之间利用潜流出水渠分隔，出水经末端集水池汇总后经出水口排出。
本实用新型的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统具有如下优点：
(1)多级垂直潜流人工湿地系统可全年稳定运行，建设和运行成本低、维护简单易行、动力消耗较小、节能高效。
(2)多级垂直潜流人工湿地系统的水力分配均匀，水力停留时间长，水力负荷大，氮、磷等污染物去除效果佳，深度净化处理效果好，出水水质稳定，出水可达到GB3838-2002的地表水V类及以上标准。
(3)通过基质填料层(包括过渡层、石灰石与沸石层混合层、生物炭层和覆盖层)的物理截留、化学吸附及生物吸收等技术处理污水，无二次污染，处理效果好，操作简单，后期管理成本低。
(4)该多级垂直潜流人工湿地系统具有较好的环境协调性，兼具仿真自然湿地、污水治理、生态建设和景观休闲等功能。
本实用新型的多级垂直潜流人工湿地系统可用于生活污水、工业废水和养殖废水治理等领域。
附图说明
图1是本实用新型的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统的结构示意图；
图2是一级垂直潜流人工湿地1的结构示意图；
图中：1为一级垂直潜流人工湿地，2为二级垂直潜流人工湿地，3为三级垂直潜流人工湿地，4为四级垂直潜流人工湿地，5为配水调节池，6为潜流出水渠，7为末端集水池，8为防渗层；
1-1为第一组垂直潜流人工湿地单元，1-2为第二组垂直潜流人工湿地单元，1-3为第三组垂直潜流人工湿地单元，1-4为第四组垂直潜流人工湿地单元；
第一组垂直潜流人工湿地单元1-1中，1-1-1为排水层，1-1-2为过渡层，1-1-3为石灰石与沸石层混合层，1-1-4为生物炭层，1-1-5为覆盖层，1-1-6为种植土层；1-1-7为第一上部带孔水管，1-1-8为第一下部带孔水管；
第二组垂直潜流人工湿地单元1-2中，1-2-7为第二上部带孔水管，1-2-8为第二下部带孔水管；
第三组垂直潜流人工湿地单元1-3中，1-3-7为第三上部带孔水管，1-3-8为第三下部带孔水管；
第四组垂直潜流人工湿地单元1-4中，1-4-7为第四上部带孔水管，1-4-8为第四下部带孔水管。
具体实施方式
用下面的实施例验证本实用新型的有益效果：
实施例1：在辽宁省辽源市某乡镇污水处理厂外建造乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，该多级垂直潜流人工湿地系统由一级垂直潜流人工湿地1、二级垂直潜流人工湿地2、三级垂直潜流人工湿地3、四级垂直潜流人工湿地4、配水调节池5、潜流出水渠6、末端集水池7和防渗层8组成；
其中一级垂直潜流人工湿地1、二级垂直潜流人工湿地2、三级垂直潜流人工湿地3和四级垂直潜流人工湿地4的结构相同，各级垂直潜流人工湿地串联，各级垂直潜流人工湿地之间设置潜流出水渠6；在各级垂直潜流人工湿地和潜流出水渠6底部设置防渗层8；
一级垂直潜流人工湿地1由第一组垂直潜流人工湿地单元1-1、第二组垂直潜流人工湿地单元1-2、第三组垂直潜流人工湿地单元1-3、第四组垂直潜流人工湿地单元1-4组成；
第一组垂直潜流人工湿地单元1-1、第二组垂直潜流人工湿地单元1-2、第三组垂直潜流人工湿地单元1-3与第四组垂直潜流人工湿地单元1-4的结构相同；各组垂直潜流人工湿地单元的长为30m，宽为15m，每级垂直潜流人工湿地的有效面积为1800m2，该乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统的有效面积约8000m2；
第一组垂直潜流人工湿地单元1-1由下至上依次为排水层1-1-1、过渡层1-1-2、石灰石与沸石层混合层1-1-3、生物炭层1-1-4、覆盖层1-1-5、种植土层1-1-6；
其中排水层1-1-1是由粒径30～100mm的碎石构成，排水层1-1-1的厚度为400mm；
过渡层1-1-2是由粒径10～30mm的粗砾石构成，过渡层1-1-2的厚度为300mm；
石灰石与沸石层混合层1-1-3是由粒径5～10mm的石灰石和沸石构成，石灰石与沸石层混合层1-1-3的厚度为400mm；
生物炭层1-1-4是由粒径5～10mm的生物炭构成，生物炭层1-1-4的厚度为300mm；
覆盖层1-1-5是由粒径10～20mm的砾石构成，覆盖层1-1-5的厚度为100mm；
种植土层1-1-6的厚度为300mm；
防渗层8的厚度为800mm；
在覆盖层1-1-5中设置第一上部带孔水管1-1-7作为进水布水管，在排水层1-1-1中设置第一下部带孔水管1-1-8作为集水排水管；第一上部带孔水管1-1-7通过潜水泵5-1与配水调节池5连接；
在第二组垂直潜流人工湿地单元1-2的覆盖层中设置第二上部带孔水管1-2-7作为集水排水管，在排水层中设置第二下部带孔水管1-2-8作为进水布水管；第二下部带孔水管1-2-8与第一下部带孔水管1-1-8连接；
在第三组垂直潜流人工湿地单元1-3的覆盖层中设置第三上部带孔水管1-3-7作为进水布水管，在排水层中设置第三下部带孔水管1-3-8作为集水排水管；第三上部带孔水管1-3-7与第二上部带孔水管1-2-7连接；
在第四组垂直潜流人工湿地单元1-4的覆盖层中设置第四上部带孔水管1-4-7作为集水排水管，在排水层中设置第四下部带孔水管1-4-8作为进水布水管；第四下部带孔水管1-4-8与第三下部带孔水管1-3-8连接；第四上部带孔水管1-4-7与末端集水池7连接，集水池7在侧壁底部设置出水口7-1；
一级垂直潜流人工湿地1的种植土层中栽种的水生植物为鸢尾，种植密度为6株/m2；二级垂直潜流人工湿地2的种植土层中栽种的水生植物为千屈菜，种植密度为6株/m2；三级垂直潜流人工湿地3的种植土层中栽种的水生植物为芦苇，种植密度为6株/m2；四级垂直潜流人工湿地4的种植土层中栽种的水生植物为香蒲，种植密度为6株/m2。
将乡镇污水处理厂尾水加入到本实施例的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统中进行处理，乡镇污水处理厂尾水在多级垂直潜流人工湿地系统的水力停留时间为3天，处理前后的水质情况如表1所示，
表1乡镇污水处理厂尾水处理前后的技术指标
从表1可以看出，乡镇污水处理厂尾水处理前其TN和COD都高于GB3838-2002的地表水V类标准。用乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统处理，通过物理截留、化学吸附及生物吸收等技术处理污水，其各项水质指标均大大低于GB3838-2002的地表水V类标准，尤其是氮、磷污染物去除效果更佳，深度净化处理效果好，同时无二次污染。
本实施例的多级垂直潜流人工湿地系统可全年稳定运行，建设和运行成本低、维护简单易行、操作简单、后期管理成本低；动力消耗较小、水力分配均匀、水力停留时间长、水力负荷大，节能高效。
本实施例的多级垂直潜流人工湿地系统具有较好的环境协调性，兼具仿真自然湿地、污水治理、生态建设和景观休闲等功能。
Claims (10)
1.乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于该人工湿地系统包括一级垂直潜流人工湿地(1)、二级垂直潜流人工湿地(2)、三级垂直潜流人工湿地(3)、四级垂直潜流人工湿地(4)、配水调节池(5)、潜流出水渠(6)、末端集水池(7)和防渗层(8)；
一级垂直潜流人工湿地(1)、二级垂直潜流人工湿地(2)、三级垂直潜流人工湿地(3)、四级垂直潜流人工湿地(4)的结构相同，四级垂直潜流人工湿地串联，各级垂直潜流人工湿地之间设置潜流出水渠(6)；在四级垂直潜流人工湿地和潜流出水渠(6)底部设置防渗层(8)；
配水调节池(5)通过潜水泵(5-1)与一级垂直潜流人工湿地(1)连接；四级垂直潜流人工湿地(4)与末端集水池(7)连接，集水池7在侧壁底部设置出水口(7-1)；
每级垂直潜流人工湿地均由4组垂直潜流人工湿地单元构成；
每组垂直潜流人工湿地单元由下至上依次为排水层、过渡层、石灰石与沸石层混合层、生物炭层、覆盖层和种植土层；种植土层中栽植水生植物；在覆盖层中设置上部带孔水管，在排水层中设置下部带孔水管；每组垂直潜流人工湿地单元串联，相邻的两组垂直潜流人工湿地单元上下交替进、出水。
2.根据权利要求1所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于潜流出水渠(6)的出水口设置闸板。
3.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于每级垂直潜流人工湿地的排水层的底部坡度为1‰～5‰；坡向与各级垂直潜流人工湿地末端连接的潜流出水渠(6)。
4.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于排水层(1-1-1)是由粒径30～100mm的碎石构成，排水层(1-1-1)的厚度为380～420mm。
5.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于过渡层(1-1-2)是由粒径10～30mm的粗砾石构成，过渡层(1-1-2)的厚度为280～320mm。
6.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于石灰石与沸石层混合层(1-1-3)是由粒径5～10mm的石灰石和沸石构成，石灰石与沸石层混合层(1-1-3)的厚度为370～430mm。
7.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于生物炭层(1-1-4)是由粒径5～10mm的生物炭构成，生物炭层(1-1-4)的厚度为280～320mm。
8.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于覆盖层(1-1-5)是由粒径10～20mm的砾石构成，覆盖层(1-1-5)的厚度为80～120mm。
9.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于防渗层(8)的厚度为780～820mm。
10.根据权利要求1或2所述的乡镇污水厂尾水深度处理的多级垂直潜流人工湿地系统，其特征在于一级垂直潜流人工湿地(1)栽种的水生植物为鸢尾，种植密度为5～6株/m2；二级垂直潜流人工湿地(2)栽种的水生植物为千屈菜，种植密度为5～6株/m2；三级垂直潜流人工湿地(3)栽种的水生植物为芦苇，种植密度为5～6株/m2；四级垂直潜流人工湿地(4)栽种的水生植物为香蒲，种植密度为5～6株/m2。
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