CN220034282U - 一种人工湿地处理装置、人工湿地及其生活污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种人工湿地处理装置、人工湿地及其生活污水处理系统，属于污水处理技术领域。人工湿地处理装置包括外壳、滤料架、曝气组件和排泥组件，外壳的外壁开设有若干过水孔，滤料架设置于外壳内，滤料架用于供生活活性填料固定；曝气组件用于向外壳本体内输入气体，排泥组件包括排泥管和排泥气管，排泥管的外周壁开设有若干排泥孔，排泥管的上端连通于污泥收集池；排泥气管一端连通于排泥管的下段，以向排泥管内部通入气体，排泥气管另一端伸出于外壳外并连通有曝气设备。这种人工湿地处理装置具有增氧、混水、防止短流断流、疏通湿地和清理湿地杂物的功能，对进入湿地污水中的有机污染物和无机杂物进行高效拦截、过滤和降解。

Description

一种人工湿地处理装置、人工湿地及其生活污水处理系统

技术领域

本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种人工湿地处理装置、人工湿地及其生活污水处理系统。

背景技术

目前，国内村镇级小型生活污水处理项目，采用人工湿地技术非常普遍，其中，以前端AO工艺作为预处理系统+人工湿地作为深度处理系统为最为常见的组合工艺。在生活污水处理过程中，人工湿地的运行和控制是最容易出现问题的一个环节。传统人工湿地存在的主要问题是，湿地的生物降解过程主要以微生物的厌氧降解和植物根系吸收为主，单位湿地体积处理效率低，占用土地面积大，另外，当SS超标时，使用过程中容易发生超负荷运行，并且对湿地产生过度冲击而造成水质不达标和湿地崩溃，湿地长期运行逐步堵塞问题也是湿地常见的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种人工湿地处理装置、人工湿地及其生活污水处理系统，能够提高对湿地中生活污水的降解效率，该装置具有增氧、混水、防止短流断流、疏通湿地和清理湿地杂物的功能，对进入人工湿地污水中的有机污染物和无机杂物进行高效拦截、过滤和降解。

第一方面，本申请实施例提供一种人工湿地处理装置，人工湿地处理装置应用于人工湿地，人工湿地处理装置包括外壳、滤料架、曝气组件和排泥组件，外壳的外壁开设有若干过水孔，滤料架设置于外壳内，滤料架用于供生活活性填料固定；曝气组件设置于外壳内，曝气组件用于向外壳内输入气体，排泥组件设置于外壳内；其中，排泥组件包括排泥管和排泥气管，排泥管的外周壁开设有若干排泥孔，排泥管的上端伸出于外壳外并连通于污泥收集池；排泥气管一端连通于排泥管的下段，以向排泥管内部通入气体，排泥气管另一端伸出于外壳外并连通有曝气设备。

在本实施例中，将人工湿地处理装置应用于人工湿地时，通过外壳上开设有若干过水孔，人工湿地内的污水可以通过过水孔进出于外壳。通过在外壳内设置有滤料架，滤料架可以供生活活性填料固定，这样进入外壳内的污水通过与滤料架上的好氧生物菌床接触，污水中的有机杂物被生物活性填料表面的好氧微生物菌膜(尤其是消化细菌菌群)捕捉并降解，从而达到高效去除有机污染物的目的。另外，通过在外壳内设置有曝气组件，曝气组件可以向污水中补充氧气，有效增加了水体溶解氧。通过曝气作用和人工湿地内水体的流动，在外壳的周围的湿地基质内形成了好氧环境，为包括消化细菌在内的好氧微生物菌群的生长提供了良好条件，可以生长大量的好氧微生物菌膜，进行高效的好氧分解过程，有效提高了人工湿地的有机污染物处理能力。由于在人工湿地内可以分布有多个人工湿地处理装置，所以在整个人工湿地内形成好氧过程、厌氧交替进行的状态，当污水在人工湿地内流动时，污水中的污染物会得到不同工艺过程和多次反复的处理，处理后的出水水质会明显提高。高效的好氧分解过程，避免了人工湿地中大分子有机污染物长时间的积累和滞留，防止了有机物水解酸化对湿地造成的损坏，保护了湿地基质。更重要的是，人工湿地中的湿地基质内的无机物杂质和脱落的菌膜可以随水流进入外壳内，并沉降在外壳内，通过外壳内设置的排泥组件，仅需要定时启动排泥组件，可以有效将人工湿地中的杂质排出至污泥收集池，防止了因各种杂质的积累造成湿地的堵塞。

在一些实施例中，外壳包括外壳本体和积泥管，滤料架和曝气组件设置于外壳本体内，积泥管垂直于外壳本体设置并与外壳本体相通，积泥管远离外壳本体的一端封闭设置，积泥管和外壳本体的外壁均开设有若干过水孔。

上述技术方案中，通过将外壳采用两部分构成，积泥管垂直于外壳本体设置，在外壳本体竖直设置的情况下，人工湿地内的无机物杂质和脱落的菌膜可以随水流进入外壳，并沉降在外壳底部的积泥管内，相比于外壳本体而言，积泥管更易对进入于外壳内的杂质和脱落的菌膜进行收集和暂存，更利于后续排泥组件将人工湿地内的杂质排出，防止因杂质的积累而造成人工湿地的堵塞。

在一些实施例中，积泥管的数量设为多个，多个积泥管沿外壳本体的外周侧等间隔分布。

上述技术方案中，通过将积泥管的数量设为多个，多个积泥管分布于外壳本体的底部，使得外壳对泥沙、杂质和脱落的菌膜的暂存能力更强，并且多个积泥管沿外壳本体的外周侧等间隔分布，覆盖范围更广。

在一些实施例中，排泥管包括水平排泥管和竖直排泥管，水平排泥管设置于积泥管中，竖直排泥管设置于外壳本体中，水平排泥管的一端封闭，另一端与竖直排泥管的下端连通，排泥孔设置于水平排泥管的外周壁上，竖直排泥管与污泥收集池连通，排泥气管与竖直排泥管的下段相通。

上述技术方案中，通过将排泥管设置为水平排泥管和竖直排泥管，这样水平排泥管可以分布于外壳的积泥管中，在排泥组件工作时，利用水平排泥管上的吸泥孔，可以快速将积泥管内的泥沙、杂质和脱落的菌膜吸入于水平排泥管中，并通过竖直排泥管排至污泥收集池。

在一些实施例中，曝气组件包括输气软管和多根曝气管，输气软管沿外壳本体的延伸方向分布并与曝气设备连通，多根曝气管沿输气软管的高度方向均与输气软管连通。

上述技术方案中，通过输气软管连通有曝气设备，输气软管可以向曝气管提供气体，将曝气管的数量设为多根，多根曝气管可以多点位分层式提供曝气，曝气范围更广。

在一些实施例中，滤料架包括骨架和安装圈，骨架安装于外壳本体内；安装圈的数量设为多个，多个安装圈沿骨架的高度方向间隔分布，多个安装圈用于供曝气管和/或生物活性填料固定。

上述技术方案中，通过在骨架设置有多个安装圈，安装圈可以给曝气管和生物活性填料提供安装条件，使得曝气管的安装稳定性更高，并且安装圈给生物活性填料提供了较好的生存条件，填料的稳定性更高，不易流失。

第二方面，本申请实施例还提供了一种人工湿地，人工湿地包括多个湿地单元、以及前述的人工湿地处理装置，沿污水的流动方向，多个湿地单元依次串联，至少一个湿地单元中设置有至少一个人工湿地处理装置。

在一些实施例中，在多个湿地单元中，分为第一湿地单元和第二湿地单元，第一湿地单元中的湿地基质成分与第二湿地单元中的湿地基质成分不同；其中，第一湿地单元中的湿地基质成分为芦苇杆，沿污水的流动方向，第一湿地单元位于第二湿地单元的前端。

本方案中通过在人工湿地的前端采用第一湿地单元，第一湿地单元内的湿地基质成分为芦苇杆，芦苇基质可以有效拦截和过滤污水中有机和无机杂质。有机杂质被芦苇基质表面的微生物菌膜扑捉并进行生物降解，由于在第一湿地单元中同样装有若干组人工湿地处理装置，第一湿地单元内有多点状分布的好氧和厌氧环境，可以同时进行好氧过程和厌氧的水解酸化过程，大大提高了有机污染物的去除能力，避免了后续湿地单元内的水解酸化过程大量出现而造成的湿地堵塞和及时遇酸分解。与传统的人工湿地相比较，尤其对COD、氨氮的去除，效果十分显著。

在一些实施例中，人工湿地还包括控制模块，排泥组件还包括第一阀门和第二阀门，第一阀门和第二阀门分别设置于排泥管和排泥气管，第一阀门和第二阀门均与控制模块电连接。

上述技术方案中，通过在排泥管和排泥气管设置有第一阀门和第二阀门，这样控制模块可以通过控制第一阀门和第二阀门的开闭，来实现排泥组件的两种模式的切换，可以根据实际情况进行切换，自动化程度高。

第三方面，本申请实施例还提供了一种生活污水处理系统，生活污水处理系统包括沿污水的流动方向依次衔接的调节池、水解酸化池、配水池、好氧池、沉淀池以及前述的人工湿地，人工湿地的末端衔接有收水池，收水池设置有出水管和回流管，出水管用于外排收水池内的尾水，回流管远离收水池的一端与配水池相通。

在本实施例中，污水通过连通管从调节池依次进入厌氧的水解酸化池，配水池、好氧的接触氧化池、沉淀池。水解酸化池内安装有生物活性滤料制作的菌床，菌床生物活性滤料上的厌氧微生物对大的有机污染物进行降解，为后续工艺提供条件。污水通过厌氧池的过水连通管，进入配水池，在配水池内安装有一备一用的浮球自动提升水泵，提升水泵将污水提升至好氧的接触氧化池，同时，自动浮球水泵的浮球可以控制配水池液位，使配水池液位低于其他池体及人工湿地池体的液位，便于可以通过自流方式进行回流。在接触氧化池内，底部安装有曝气管装置，池体内安装有好氧菌床，菌床内好氧微生物在好氧条件下，可以对COD、氨氮进行高效去除和降解。污水通过好氧池末端的过水连通管进入沉淀池，在沉淀池内，杂物被沉淀或悬浮隔离。从沉淀池至配水池连通有回流管，可以将部分污水回流到配水池进行循环处理。以上过程可以有效除去各类杂质，降低有机污染物浓度，降低SS指标，为污水进入人工湿地进行深度处理提供必要的条件。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一些实施例提供的人工湿地处理装置的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的人工湿地处理装置中排泥管的剖视图；

图3为图2中排泥管安装于外壳内的平面布置图；

图4为图3中水平排泥管的结构示意图；

图5为图4中水平排泥管的剖视图；

图6为本申请一些实施例提供的滤料架安装于外壳的结构示意图；

图7为图6中滤料架的正视图；

图8为图6中滤料架的结构示意图；

图9为本申请一些实施例提供的曝气组件安装于滤料架的结构示意图；

图10为本申请一些实施例提供的生活污水处理系统的平面布置图；

图11为图10中生活污水处理系统的剖视图。

图标：100-人工湿地处理装置；10-外壳；11-外壳本体；12-积泥管；13-过水孔；14-基座；20-滤料架；21-骨架；22-安装圈；30-曝气组件；31-输气软管；32-曝气管；40-排泥组件；41-排泥管；41a-水平排泥管；41b-竖直排泥管；42-排泥气管；43-排泥孔；50-填料；200-人工湿地；201-第一湿地单元；202-第二湿地单元；300-生活污水处理系统；301-调节池；302-水解酸化池；303-配水池；304-好氧池；305-沉淀池。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定相连，也可以是可拆卸相连，或一体地相连；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

经发明人发现，在污水处理过程中，人工湿地的运行和控制是最容易出现问题的一个环节。主要表现在，当前端预处理效果不稳定或进水水质污染物浓度过高时，会造成进入人工湿地污水的污染物浓度过高，SS出现严重超标(注：一般进入湿地额SS不大于100mg/l)，湿地超负荷运行，处理出水水质不达标。高浓度有机污染物和超量无机污染物形成的高指标SS对湿地的长期冲击，最终会造成湿地的断流、短流、甚至完全堵塞。在污水处理工艺中，人工湿地属于深度处理系统，其有效稳定运行依赖于前端预处理的有效处理和稳定运行。污水在经过前端预处理后，是否达到进入人工湿地标准的常用水质指标为：SS(有机和无机颗粒状物质)，一般要求进入湿地的SS≤80-100mg/l。

但具体到农村小型生活污水处理设施，由于如下几种原因很难在实际运行过程中保证预处理过程的效果，SS常会出现严重超标。一、农村生活污水处理系统主要采用无人值守的管理方式，不能及时调整运行状态和排除故障；二、由于农村用水习惯和用水条件的限制，农村生活污水具有水量偏小污染物浓度高的特点，进水水质和水量不稳定，波动性大，容易产生对湿地的冲击；三、农村生活污水处理系统总体结构和功能较为简单，抗污染物冲击能力较差；四、雨季时段，雨水会将大量泥沙类无及杂物带入处理系统，容易造成湿地堵塞。

鉴于此，本申请实施例提供一种人工湿地处理装置，人工湿地处理装置应用于人工湿地，可以有效提高湿地去除和截留有机污染物和无机污染物的能力，能够保证在前端预处理系统处理效果不佳时，通过湿地前端的处理单元，对超量进入湿地的有机污染物进行高效处理，并对无机杂质进行过滤、截留、清理，有效降低SS指标，保证了后续湿地单元的正常处理和稳定运行。

具体的，请参阅图1至图9，人工湿地处理装置100包括外壳10、滤料架20、曝气组件30和排泥组件40，外壳10的外壁开设有若干过水孔13，滤料架20设置于外壳10内，滤料架20用于供生活活性填料50固定；曝气组件30设置于外壳10内，曝气组件30用于向外壳本体11内输入气体，排泥组件40设置于外壳10内；其中，排泥组件40包括排泥管41和排泥气管42，排泥管41的外周壁开设有若干排泥孔43，排泥管41的上端伸出于外壳10外并连通于污泥收集池；排泥气管42一端连通于排泥管41的下段，以向排泥管41内部通入气体，排泥气管42另一端伸出于外壳10外并连通有曝气设备。

其中，外壳10的横截面形状可以为圆形或方形，在本实施例中，外壳10的横截面形状为圆形。

以下依次对人工湿地处理装置100中外壳10、滤料架20、曝气组件30和排泥组件40的具体结构进行一一说明：

外壳10包括外壳本体11和积泥管12，即位于底部的水平分布的积泥管12以及垂直分布的外壳本体11，在外壳10的管壁上开钻有若干圆形孔，即过水孔13，过水孔13用于起到透水、透气和集泥的作用，相邻两过水孔13的中心距离可以为100mm-200mm，孔径为10mm-20mm。在本实施例中，相邻两过水孔13的中心距为100m，过水孔13的孔径为15mm。积泥管12的末端均设置有堵帽以起到封闭作用，外壳本体11的顶部可呈开放状态或加装可开启揭盖。外壳10的材料可以选择具有一定强度、耐腐蚀性，且可以制作成圆筒状结构的材料，如不锈钢薄板、镀锌钢管、高分子型材管材或玻璃钢材料等，具体根据实际情况选用便可。

其中，积泥管12的数量可以为一个或者多个。在本实施例中，积泥管12的数量设为四个，四个积泥管12连接于外壳本体11的底部，可采用焊接或接口插接等方式并通过基座14与外壳本体11进行牢固连接，四个积泥管12之间的夹角均为90度。积泥管12的直径可以小于外壳本体11的直径。

对于排泥组件40而言，请参阅图2至图5，排泥组件40包括排泥管41和排泥气管42，排泥管41包括水平排泥管41a和竖直排泥管41b，水平排泥管41a设置于积泥管12中，水平排泥管41a的一端封闭，竖直排泥管41b设置于外壳本体11中，竖直排泥管41b的远端与污泥收集池连通，排泥气管42在距离的池体底部300mm-500mm处和竖直排泥管41b对接，在积泥管12的底部，安装水平排泥管41a，水平排泥管41a设置有排泥孔43，排泥孔43具有吸泥功能，排泥孔43的孔径可以为10mm-15mm，相邻吸泥孔的孔中心间距50-150mm，吸泥孔在水平排泥管41a的两侧交错分布，以便均匀吸泥，水平排泥管41a的长度和积泥管12的长度相适配。在本实施例中，de50UPVC管作为排泥管41，采用de25UPVC管作为排泥气管42，排泥气管42在距离池底400mm处和竖直排泥管41b对接。排泥气管42与所述竖直排泥管41b的下段相通，排泥气管42通过输气管和曝气风机连接，本实施例中采用3.7kw罗吹风机。

对于滤料架20和曝气组件30而言，滤料架20包括骨架21和安装圈22，骨架21安装于外壳本体11内；安装圈22的数量设为多个，多个安装圈22沿骨架21的高度方向间隔分布，多个安装圈22用于供曝气管32和/或生物活性填料50固定。曝气组件30包括输气软管31和多根曝气管32，输气软管31沿外壳本体11的延伸方向分布并与曝气设备连通，多根曝气管32沿输气软管31的高度方向均与输气软管31连通。

可以理解地，骨架21的外围直径以小于外壳本体11的直径100mm-200mm为宜，骨架21的下部的若干个圆圈结构构成安装圈22。本实施例中，采用φ14螺纹钢制作圆柱型立体骨架21，骨架21的外围直径400mm，采用四层φ16纳米的曝气管32作为曝气装置，每层曝气管32通过连接管件分别和DN25UPVC输气软管31连接。采用长度1.6米，填料50间距150mm，填料50直径70mm的帘式生物活性填料50，填料50呈圆柱形悬挂和固定在圆柱型立体骨架21的上部作为好氧菌床。

人工湿地处理装置的作用原理为：将人工湿地处理装置装配于人工湿地200中，通过外壳10上开设有若干过水孔13，人工湿地200内的污水可以通过过水孔13进出于外壳10。通过在外壳10内设置有滤料架20，滤料架20可以供生活活性填料50固定，这样进入外壳10内的污水通过与滤料架20上的好氧生物菌床接触，污水中的有机杂物被生物活性填料50表面的好氧微生物菌膜(尤其是消化细菌菌群)捕捉并降解，从而达到高效去除有机污染物的目的。另外，通过在外壳10内设置有曝气组件30，曝气组件30可以向污水中补充氧气，有效增加了水体溶解氧。在曝气作用和人工湿地200内水体的流动作用下，在外壳10的周围的湿地基质内形成了好氧环境，为包括消化细菌在内的好氧微生物菌群的生长提供了良好条件，可以生长大量的好氧微生物菌膜，进行高效的好氧分解过程，有效提高了人工湿地200的有机污染物处理能力。由于人工湿地200内可以设置有多个人工湿地处理装置，所以在整个人工湿地200内形成好氧过程、厌氧交替进行的状态，当污水在人工湿地200内流动时，污水中的污染物会得到不同工艺过程和多次反复的处理，处理后的出水水质会明显提高。高效的好氧分解过程，避免了人工湿地200中大分子有机污染物长时间的积累和滞留，防止了有机物水解酸化对湿地造成的损坏，保护了湿地基质。更重要的是，人工湿地200中的湿地基质内的无机物杂质和脱落的菌膜可以随水流通过过水孔13进入外壳10内，并沉降在外壳10的积泥管12内，通过外壳10内设置的排泥组件40，仅需要定时启动排泥组件40，可以有效将外壳10中沉积的泥沙杂质等排出至污泥收集池，防止因各种杂质的积累造成人工湿地200的堵塞。

具体的，排泥组件40的工作过程为：排泥组件40的工作模式有两种，第一种工作模式为，当排泥管41的阀门处于关闭状态时，将排泥气管42置于开启状态，气体不能通过排泥管41排出至污泥收集池，气体只能通过排泥管41上的排泥孔43溢出至外壳10中，并通过外壳10上的过水孔13进入人工湿地200内，对外壳10周围的湿地基质间隙中的杂物产生冲击，有利于杂质的移动和进入外壳10，有效提高了人工湿地200的疏通能力。

第二种工作模式为，当排泥管41和排泥气管42均处于开启状态时，气体通过排泥气管42进入竖直排泥管41b，气体在进入竖直排泥管41b后，沿竖直排泥管41b迅速上升，气体流速加快，在竖直排泥管41b内形成了至上而下压强减小的压力梯度，在竖直排泥管41b内形成沿排泥管41快速向上的水气混合流，依靠排泥管41向上水流产生的负压，通过积泥管12管壁表面的过水孔13进入于积泥管12的泥沙、杂物、脱落菌膜等，通过水平排泥管41a上分布的排泥孔43，杂质被吸入于水平排泥管41a后，并随水气流排出进入污泥收集池。定期反复的开启排泥管41和排泥气管42的阀门，可以持续对人工湿地200单中的杂物进行清除，保证了湿地基质间隙的状态和湿地的畅通。

另外，由于人工湿地处理装置中曝气组件30基本处于持续曝气状态，不断地对人工湿地200中的污水进行扰动，而且快速上升的水流，在外壳10内形成水体至下而上压强减小的状态，在人工湿地200内多个局部形成水的对流流动和环流流动，防止了人工湿地200的短流、短流，同时，湿地水体的流动，也防止了湿地水体表面蓝藻的大量繁殖。

本申请实施例还提供了一种人工湿地，请参阅图10和图11，人工湿地200包括多个湿地单元、以及前述的人工湿地处理装置，沿污水的流动方向，多个湿地单元依次串联，至少一个湿地单元中设置有至少一个人工湿地处理装置。在多个湿地单元中，分为第一湿地单元201和第二湿地单元202，第一湿地单元201中的湿地基质成分与第二湿地单元202中的湿地基质成分不同；其中，第一湿地单元201中的湿地基质成分为芦苇杆，沿污水的流动方向，第一湿地单元201位于第二湿地单元202的前端。

可以理解地，污水经过预处理后，从沉淀池305先进入于第一湿地单元201，然后以串联的方式通过整个人工湿地200。根据工程实践经验，高浓度污染物随污水首先进入人工湿地200的前端，尤其是第一湿地单元201堵塞的现象最为严重，所以我们在人工湿地200的前端，设计特殊基质材料、结构和针对性功能的湿地单元，能够有效处理进入湿地的高能度有机物，同时拦截、过滤、清除无机杂物，将SS指标降低到80-100mg/l内，然后污水再进入后续湿地单元。

由于目前湿地基质通常采用火山岩、碎石块、陶粒、多孔状碳酸钙脱磷滤料等颗粒状硬质材料作为湿地基质，比重一般都大于水，孔隙率多在30-50％的范围内。上述基质在湿地内至下而上形成密实度一致的分布。使用过程中，无机和有机杂物会不断将基质空隙沉积塞满，且基质空隙中污染杂物不易随水流移动，容易滞留在基质间隙中造成堵塞。

鉴于此，本申请实施例所提供的位于前端的第一湿地单元201中，采用透水和通过性能好，材料比重轻，可在水中悬浮的材料，同时具有过滤、拦截各类杂质、且杂质容易透过水层向下移动为排出和清除提供条件，而且基质表面容易附着大量菌膜，能够进行显著生物降解的材料作为湿地单元基质。

具体的，第一湿地单元201中揉成丝团状的芦苇秸秆作为湿地基质，在本实施例中，选用机器收割并高强度压缩打包成块状的成熟芦苇杆作为湿地基质，改材料具有便于运输、填装过程方便、松散后呈丝团状、容易构建成所需密度和所需孔隙率的整体结构。本案例芦苇杆基质的孔隙率控制在60-70％，由于芦苇杆比重小于水，在水中呈悬浮状态，芦苇的上部需采用压实装置将芦苇整体压平压实。本案例采用螺纹钢网片和与池壁固定的立杆加防止芦苇漂浮的塑料网(孔径：9mm)装置，在基质的顶部进行压实和固定基质。

第一湿地单元201的和工作过程和有益效果为：

当污水进入人工湿地200的前端时，首先通过第一湿地单元201。第一湿地单元201种的芦苇基质可以有效拦截和过滤污水中有机和无机杂质，有机杂质被芦苇基质表面的微生物菌膜扑捉并进行生物降解，由于在第一湿地单元201中同样装有若干组人工湿地处理装置，第一湿地单元201内有多点状分布的好氧和厌氧环境，可以同时进行好氧过程(主要去除COD和氨氮)和厌氧的水解酸化过程，大大提高了有机污染物的去除能力，避免了后续第二湿地单元202内的水解酸化过程大量出现而造成的湿地堵塞和及时遇酸分解。与传统人工湿地200相比较，尤其对COD、氨氮的去除，效果十分显著。

由于芦苇杆的材料特点(比重小，间隙随水流流动可改变)，其构成的湿地基质整体结构形成了底部较为松散，无机杂物、有机杂物和脱落的菌膜可以很好地在基质内移动并下沉到湿地池体底部，并通过湿地多功能装置上的排泥孔43进入装置内部，便于通过湿地多功能装置集中排泥。

芦苇在我国的分布范围广、易取材、造价低廉，而且与其他植物材料相比，耐腐蚀耐分解性强，不需要频繁更换；与传统的其他湿地基质比较，如出现故障，清掏更换更为简单方便。

以下对第二湿地单元202进行说明，污水通过第一湿地单元201后，通过串联方式进入第二湿地单元202，第二湿地单元202可根据处理要求和处理规模进行多组串联或并联。与第一湿地单元201相比较，第二湿地单元202可采用常规湿地基质，如：火山岩、碎石、陶粒、多孔状碳酸盐类滤料等。与传统人工湿地200相比较，在第二湿地单元202内，根据处理需求，安装有组数不等的湿地多功能处理装置，在湿地中形成了多点式的好氧过程，进一步提高人工湿地200的处理效能，同时，由于增加了湿地多功能装置，可以有效排除湿地内的各种杂质和脱落的菌膜。

由于通过第一湿地单元201的处理后，进入第二湿地单元202的SS指标大幅度降低，减轻了第二湿地单元202的负荷，人工湿地200堵塞的可能性大幅度降低，运行的稳定性大幅度提高。

在本实施例中，在每个湿地单元内，安装有六套人工湿地处理装置，人工湿地处理装置在湿地单元内均匀分布。

本申请实施例还提供了一种生活污水处理系统，请参阅图10和图11，生活污水处理系统300包括沿污水的流动方向依次衔接的调节池301、水解酸化池302、配水池303、好氧池304、沉淀池305以及前述的人工湿地200，人工湿地200的末端衔接有收水池，收水池设置有出水管和回流管，出水管用于外排收水池内的尾水，回流管远离收水池的一端与配水池303相通。

其中，水解酸化池302中安装弹性生物活性填料50，弹性填料50安装于碳钢结构框架上，接触氧化池安装组合生物活性填料50，组合填料50安装于碳钢结构框架上，接触氧化池底部以上300mm处，安装有间距500mm的纳米曝气管32。

以下对生活污水处理系统300的主要工艺流程进行说明：

S1、污水通过管网进入格栅井，格栅井内设置污水提升泵,提升泵将污水提升至AO段处理子系统的前端---调节池301，调节池301对污水进行水质和水量的调节。污水通过连通管从调节池301依次进入厌氧的水解酸化池302，配水池303、好氧的接触氧化池、沉淀池305。水解酸化池302内安装有生物活性滤料制作的菌床，菌床生物活性滤料上的厌氧微生物对大的有机污染物进行降解，为后续工艺提供条件。污水通过厌氧池的过水连通管，进入配水池303，在配水池303内安装有一备一用的浮球自动提升水泵，提升水泵将污水提升至好氧的接触氧化池，同时，自动浮球水泵的浮球可以控制配水池303液位，使配水池303液位低于其他池体及人工湿地200池体的液位，便于可以通过自流方式进行回流。在接触氧化池内，底部安装有曝气管32装置，池体内安装有好氧菌床，菌床内好氧微生物在好氧条件下，可以对COD、氨氮进行高效去除和降解。污水通过好氧池304末端的过水连通管进入沉淀池305，在沉淀池305内，杂物被沉淀或悬浮隔离。从沉淀池305至配水池303连通有回流管，可以将部分污水回流到配水池303进行循环处理。以上过程可以有效除去各类杂质，降低有机污染物浓度，降低SS指标，为污水进入人工湿地200进行深度处理提供必要的条件。

S2、通过沉淀池305末端的过水连通管预处理后的污水进入人工湿地200前端的第一湿地单元201。在第一湿地单元201内，柔丝状芦苇杆的湿地基质其内部结构类似于数量极多的微小浅池结构，具有高效拦截、沉降、过滤无机杂物和大分子有机物的能力，由于该型基质的孔隙率大，过水性能好，拦截后的污染物和杂物同可以很好地沉降到湿地池体底部。柔丝状芦苇杆湿地基质的表面可以分布和生长大量的各类微生物菌膜，能够对有机污染物进行降解和去除。在人工湿地处理装置的周围，主要分布好氧微生物，远离外壳10的部分主要分布厌氧微生物，随着水流的流动，对污水形成了厌好氧交替处理的过程，大幅度提高了湿地污染物的去除能力(好氧过程对污染物的处理，远大于厌氧过程)，可以有效降低大分子有机污染物的浓度，避免了大量大分子有机物染污进入后续湿地单元，并且在后续湿地单元内进行水解酸化，进而造成湿地堵塞。第一湿地单元201内人工湿地处理装置和湿地基质内生物过程产生的脱落菌膜，同样可以很好地沉降到湿地池底，通过排泥组件40排出系统。

S3、经过第一湿地单元201的污水进入于第二湿地单元202，在第二湿地单元202内，采用火山岩、陶粒、碎石、碳酸钙多孔滤料等颗粒状基质(本实施例采用火山岩作为B型湿地基质、粒径3-8mm,孔隙率40-50％)，其内部结构具有数量极多的空隙，具有高效拦截、沉降、过滤无机杂物和大分子有机物的能力，上述湿地基质的表面可以分布和生长大量的各类微生物菌膜，能够对有机污染物进行降解和去除。在湿地多功能装置的周围，主要分布好氧微生物，远离装置的部分主要分布厌氧微生物，随着水流的流动，对污水形成了厌好氧交替处理的过程，大幅度提高了湿地污染物的去除能力(好氧过程对污染物的处理，远大于厌氧过程)，可以有效降低有机污染物的浓度，保证了湿地处理出水水质达标。第二湿地单元202内人工湿地处理装置和湿地基质内生物过程产生的脱落菌膜，同样可以很好地沉降到湿地池底，通过排泥组件40排出系统。

S4、排泥组件40的操作方式，根据使用过程中的实际情况，可以采用手动或利用控制模块电磁阀控制开启排泥管41和排泥气管42(本实施例中采用手动方式控制排泥)。当排泥管41和排泥气管42均处于开启状态时，气体通过排泥气管42进入竖直排泥管41b，气体在进入竖直排泥管41b后，沿竖直排泥管41b迅速上升，气体流速加快，在竖直排泥管41b内形成了至上而下压强减小的压力梯度，在竖直排泥管41b内形成沿排泥管41快速向上的水气混合流，依靠竖直排泥管41b向上水流产生的负压，积泥管12内以及位于积泥管12管壁表面小孔孔进入积泥管12的泥沙、杂物、脱落菌膜等，在水平排泥管41a上分布的吸泥孔的吸附作用下被吸入水平排泥管41a，并随水气流排出系统进入污泥收集池。后续定期反复的开启阀门，可以持续对人工湿地200中各湿地单元中的杂物进行清除，保证了湿地基质间隙的状态和湿地的畅通。

当排泥管41处于关闭状态而排泥气管42处于开启状态时，气体从水平排泥管41a孔溢出，对湿地间隙杂质进行冲洗。

以下为生活处理系统的具体实施案例：

在包头市九原区新河村污水处理站应用上述方案进行池体浇筑和设备设施安装，建设完成后，进行运行调试并投入使用，该污水处理系统处理能力为200m³/d。

项目建成后，对上述处理系统的多批次进出水水质进行了分析检测，应用该技术的污水处理系统具有很好的可行性和可靠性，污水处理效果非常明显，其中氨氮指标平均：进水指标：86㎎/l，出水指标：3.3㎎/l，去除率＞90％。COD指标平均：进水指标：565㎎/l，出水指标：33㎎/l，去除率>90％。SS指标平均：进水指标：238㎎/l，出水指标：12㎎/l，去除率>90％。出水PH值为7.5，达到了设计的预期目标。

本案例主体构筑物采用一体化钢砼结构池体，分为两个子系统分别为预处理子系统，包括调节池301、水解酸化池302、配水池303、好氧池304、沉淀池305、人工湿地200和污泥收集池。

根据工艺设计要求，在不同池体单元安装相应的材料、管道及处理装置。

水解酸化池302中，采用弹性生物活性填料50和碳钢结构挂架。制作厌氧微生物菌床，采用长1.5m，直径15cm弹性填料50，填料50中心间距15cm。填料50架采用φ14螺纹钢制作。在好氧池304内采用帘式生物活性填料50和碳钢结构挂架。制作好氧微生物菌床，采用长1.5m，直径7.0cm弹性填料50，填料50中心间距15cm。

人工湿地200的安装：

在第一湿地单元201中添加芦苇基质，本案例选用机器收割并高强度压缩打包成块状的成熟芦苇杆作为湿地基质，将高强度压缩打包成块状的芦苇包放置在湿地中进行解捆松散，湿地单元基质体积与高强度压缩打包成块状的芦苇包的体积比为3:1，基质高度1.7米，基质上部为200mm水体。芦苇松散后呈丝团状、构建成所需密度和所需孔隙率的整体结构。本案例芦苇杆基质的孔隙率控制在60-70％。

在第二湿地单元202内，填装粒径为30-100湿地颗粒基质，本实施例采用50mm-80mm火山岩颗粒作为湿地基质，火山岩安装高度为1.7m，基质上部为200mm水体。

人工湿地处理装置100的安装：在每个湿地单元内，安装六套湿地多功能装置100，装置在各个湿地单元内均匀分布，曝气管32通过气体输送管和罗茨风机连接，排泥管41通入污泥收集池，在方便操作处安装有排泥管41和曝气管的控制球阀。处理系统配备智能电控系统一套及两台3.7kw罗茨风机。在配水池303安装1.5kw循环水泵。组合池体顶部安装高度4.1米日光玻璃温室，玻璃为双层中空玻璃，厚度为5+9+5cm。开放的池体顶部安装镀锌格栅等安全防护盖板，以保证安全(本案例采用厚度50mm镀锌盖板)，人工湿地的水体内种植狐尾藻、铜钱草等水生植物。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请即中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人工湿地处理装置，应用于人工湿地，其特征在于，包括外壳、滤料架、曝气组件和排泥组件，所述外壳的外壁开设有若干过水孔，所述滤料架设置于所述外壳内，所述滤料架用于供生活活性填料固定；所述曝气组件设置于所述外壳内，所述曝气组件用于向所述外壳内输入气体，所述排泥组件设置于所述外壳内；

其中，所述排泥组件包括排泥管和排泥气管，所述排泥管的外周壁开设有若干排泥孔，所述排泥管的上端伸出于所述外壳外并连通于污泥收集池；所述排泥气管一端连通于所述排泥管的下段，以向所述排泥管内部通入气体，所述排泥气管另一端伸出于所述外壳外并连通有曝气设备。

2.根据权利要求1所述的人工湿地处理装置，其特征在于，所述外壳包括外壳本体和积泥管，所述滤料架和所述曝气组件设置于所述外壳本体内，所述积泥管垂直于所述外壳本体设置并与所述外壳本体相通，所述积泥管远离所述外壳本体的一端封闭设置，所述积泥管和所述外壳本体的外壁均开设有若干所述过水孔。

3.根据权利要求2所述的人工湿地处理装置，其特征在于，所述积泥管的数量设为多个，多个所述积泥管沿所述外壳本体的外周侧等间隔分布。

4.根据权利要求2或3所述的人工湿地处理装置，其特征在于，所述排泥管包括水平排泥管和竖直排泥管，所述水平排泥管设置于所述积泥管中，所述竖直排泥管设置于所述外壳本体中，所述水平排泥管的一端封闭，另一端与所述竖直排泥管的下端连通，所述排泥孔设置于所述水平排泥管的外周壁上，所述竖直排泥管与所述污泥收集池连通，所述排泥气管与所述竖直排泥管的下段相通。

5.根据权利要求2所述的人工湿地处理装置，其特征在于，所述曝气组件包括输气软管和多根曝气管，所述输气软管沿所述外壳本体的延伸方向分布并与所述曝气设备连通，多根所述曝气管沿所述输气软管的高度方向均与所述输气软管连通。

6.根据权利要求5所述的人工湿地处理装置，其特征在于，所述滤料架包括骨架和安装圈，所述骨架安装于所述外壳本体内；所述安装圈的数量设为多个，多个所述安装圈沿所述骨架的高度方向间隔分布，多个所述安装圈用于供所述曝气管和/或生物活性填料固定。

7.一种人工湿地，其特征在于，包括多个湿地单元、以及根据权利要求1-6中任一所述的人工湿地处理装置，沿污水的流动方向，多个所述湿地单元依次串联，至少一个所述湿地单元中设置有至少一个所述人工湿地处理装置。

8.根据权利要求7所述的人工湿地，其特征在于，在多个所述湿地单元中，分为第一湿地单元和第二湿地单元，所述第一湿地单元中的湿地基质成分与所述第二湿地单元中的湿地基质成分不同；其中，所述第一湿地单元中的湿地基质成分为芦苇杆，沿所述污水的流动方向，所述第一湿地单元位于所述第二湿地单元的前端。

9.根据权利要求7所述的人工湿地，其特征在于，所述人工湿地还包括控制模块，所述排泥组件还包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门分别设置于所述排泥管和所述排泥气管，所述第一阀门和所述第二阀门均与所述控制模块电连接。

10.一种生活污水处理系统，其特征在于，包括沿污水的流动方向依次衔接的调节池、水解酸化池、配水池、好氧池、沉淀池以及根据权利要求7-9中任一所述的人工湿地，所述人工湿地的末端衔接有收水池，所述收水池设置有出水管和回流管，所述出水管用于外排所述收水池的尾水，所述回流管远离所述收水池的一端与所述配水池相通。