專利名稱:一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種污水凈化處理技術(shù),具體涉及一種跌水曝氣人工濕地污水處
理系統(tǒng),屬于環(huán)境保護(hù)水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
人工濕地是20世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來的一種新型污水生態(tài)處理技術(shù)。根據(jù)污水在濕地內(nèi)流動(dòng)方式的不同,人工濕地污水處理工藝可以分為三種類型表面流人工濕地、潛流人工濕地和垂直流人工濕地,其中以潛流人工濕地應(yīng)用最為廣泛。人工濕地的凈化原理是通過濕地生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三者的協(xié)同作用來處理污水,具有運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理簡單、對周邊環(huán)境影響小、可以分散化和小型化建設(shè)的特點(diǎn)。目前,人工濕地在廢水處理和富營養(yǎng)化水體治理中顯現(xiàn)出極大的優(yōu)勢,具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展前景。但由于人們對人工濕地的研究時(shí)間較短,在實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在很多不足,如污水停留時(shí)間短、濕地易堵塞、內(nèi)部溶解氧較低、易形成死水區(qū)及占地面積大等。
實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足,本實(shí)用新型的目的是提供一種不易堵塞、水力停留時(shí)間長、溶解氧高、操作維護(hù)簡便、運(yùn)行管理費(fèi)用低的跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng)。[0004] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),由一級或多級串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成。每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體,床體前端設(shè)有進(jìn)水擋墻,進(jìn)水擋墻與床體底部形成的過流通道為進(jìn)水口 ,床體尾端設(shè)有出水擋墻,出水擋墻的頂端為用于出水的傾斜溢流壩;在出水擋墻外側(cè)不同高度設(shè)置不少于兩級的由上到下突出長度依次增加的跌水擋板,跌水擋板與水平面的夾角為5 10。。在進(jìn)水擋墻和出水擋墻之間的床體內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板、碎石填料和挺水植物,導(dǎo)流板橫向立在床體內(nèi),導(dǎo)流板與床體上下形成過流通道,且上下過流通道交錯(cuò)設(shè)置;最尾端導(dǎo)流板與床體形成下過流通道,該最尾端導(dǎo)流板與出水擋墻之間形成集水區(qū)。 進(jìn)一步地,所述碎石填料在每兩個(gè)導(dǎo)流板分隔成的床體內(nèi)分為三層,分別為中等粒徑碎石填料、中_小粒徑碎石填料和小粒徑碎石填料,在不同粒徑碎石填料交界處錯(cuò)落布置多層平面竹網(wǎng),沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚布置。 所述挺水植物通過碎石填料固定在床體內(nèi),挺水植物為一種挺水植物或多種挺水植物混種而成。 更進(jìn)一步地,所述中等粒徑碎石填料粒徑為1. 5 2. Ocm,中-小粒徑碎石填料粒徑為110 1. 5cm,小粒徑碎石填料粒徑為0. 5 1. Ocm。相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布置三層孔徑為2cmX2cm的平面竹網(wǎng)。 本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、布水均勻、死水區(qū)小、水力沖擊均勻,不易堵塞、運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)。根據(jù)水質(zhì)情況和地形情況,采用多級串聯(lián)方式處理污水,由于導(dǎo)流板的阻擋作用,使污水在床體中的停留時(shí)間延長,增強(qiáng)了處理效果,有利于提高出水水質(zhì);并且由于采用跌水的形式進(jìn)行曝氣和多級濕地串聯(lián),相當(dāng)于多個(gè)好氧/厭氧環(huán)境的串
聯(lián),有利于微生物對污水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的生物降解。在上述效果的聯(lián)合作用下,本系
統(tǒng)可以有效降解城市、城鎮(zhèn)生活污水、少量工業(yè)廢水以及農(nóng)田排水的污染物質(zhì)。 和目前國內(nèi)外普遍使用的人工濕地污水處理系統(tǒng)相比,本實(shí)用新型具有以下特
點(diǎn) (1)設(shè)有上下過流通道交錯(cuò)的導(dǎo)流板,可延長水力停留時(shí)間,有效減少死水區(qū)面 積,減少占地面積; (2)通過在不同層填料交界面處交錯(cuò)設(shè)置平面竹網(wǎng)和取消土壤層,有效減少堵塞 現(xiàn)象的發(fā)生; (3)充氧方式為跌水曝氣,不另外消耗電能; (4)結(jié)構(gòu)簡單,操作、維護(hù)方便,運(yùn)行管理費(fèi)用低; (5)可多級串聯(lián),提高出水水質(zhì),適用于具有一定坡度的山地和丘陵地區(qū)。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1的俯視圖。 圖中箭頭表示水流方向;其中,l-進(jìn)水口 ;2-導(dǎo)流板;3-挺水植物;4_下過流通 道;5-平面竹網(wǎng);6-碎石填料;6-l-中等粒徑碎石填料;6_2_中_小粒徑碎石填料;6_3_小 粒徑碎石填料;7_集水區(qū);8_跌水擋板;9_床體;10-進(jìn)水擋墻;11_出水擋墻。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 參見圖1和圖2,從圖上可以看出,本實(shí)用新型跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng), 由一級或多級串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成。每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體9, 床體9前端設(shè)有進(jìn)水擋墻10,進(jìn)水擋墻10與床體9底部形成的過流通道為進(jìn)水口 1。床體 9尾端設(shè)有出水擋墻11,出水擋墻的頂端為傾斜溢流壩,即本實(shí)用新型出水方式為頂部傾 斜溢流壩溢流出水。在出水擋墻11外側(cè)不同高度設(shè)置不少于兩級的由上到下突出長度依 次增加的跌水擋板8,跌水擋板8與水平面的夾角為5 10° 。 在進(jìn)水擋墻10和出水擋墻11之間的床體9內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板2、碎石填料6和挺 水植物3。導(dǎo)流板2橫向立在床體9內(nèi),導(dǎo)流板2與床體9上下形成過流通道,且上下過流 通道交錯(cuò)設(shè)置。碎石填料6在每兩個(gè)導(dǎo)流板分隔成的床體內(nèi)分為上、中、下三層,三層分別 為(并非一定是上、中、下順序,也可能是下、中、上順序)中等粒徑碎石填料6-l、中-小粒 徑碎石填料6-2和小粒徑碎石填料6-3,其中中-小粒徑碎石填料6-2 —定在中等粒徑碎石 填料6-1和小粒徑碎石填料6-3之間。中等粒徑碎石填料粒徑為1. 5 2. Ocm,中-小粒徑 碎石填料粒徑為1. 0 1. 5cm,小粒徑碎石填料粒徑為0. 5 1. Ocm。在兩層不同粒徑碎石 填料交界處錯(cuò)落布置多層平面竹網(wǎng)5,沿水流方向(向上或向下)三層填料粒徑由大到小等 厚布置。作為一個(gè)較好的實(shí)施例,相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布置三層孔徑為2cmX2cm的平 面竹網(wǎng)5。多層平面竹網(wǎng)5可以起到強(qiáng)化掛膜和防止不同層的填料相互摻混的作用。 本實(shí)用新型為了有效防止?jié)竦氐亩氯F(xiàn)象,濕地表層不鋪設(shè)土壤層,挺水植物3通過碎石填料6固定在床體內(nèi)。挺水植物3為對無土環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)能力的菖蒲、燈心草、
茭白、慈姑、美人蕉等,每級濕地可種植一種濕地植物或多種植物混種。 最尾端導(dǎo)流板2與床體9形成下過流通道4,該最尾端導(dǎo)流板2與出水擋墻11之
間形成集水區(qū)7。 本實(shí)用新型床體兩側(cè)為磚混結(jié)構(gòu),床體底層為混凝土防滲結(jié)構(gòu),導(dǎo)流板和跌水擋 板為磚混結(jié)構(gòu)。 運(yùn)行時(shí),污水由進(jìn)水口 1進(jìn)入,在導(dǎo)流板2的阻擋作用下波狀流動(dòng),污水中的有機(jī)
污染物、營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬離子、無機(jī)污染物等在挺水植物3、微生物、碎石填料6的綜合作
用下得到去除,凈化后的水經(jīng)由集水區(qū)7收集,通過傾斜溢流壩溢流,沿多級跌水擋板8,跌
落進(jìn)入下一級人工濕地。 以下給出一個(gè)實(shí)施例 人工濕地位于渠底坡度為14%的排水溝渠內(nèi)部,總共為4級,每級長5. 0m,寬 0. 7m,深度為0. 1 0. 7m,第一級人工濕地前有一格柵沉砂池。每級人工濕地的碎石填料總 共分為3層,三層填料粒徑分別為1. 5 2. Ocm, 1. 0 1. 5cm,0. 5 1. Ocm,相鄰導(dǎo)流板間 的填料反向布置,使污水總是由大粒徑填料向小粒徑處流動(dòng),相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布 置3層孔徑為2cmX2cm的平面竹網(wǎng),四級人工濕地的挺水植物分別為菖蒲、燈心草、茭白、 美人蕉,出水跌水擋板為2級,傾斜角度為8。。 在進(jìn)水中的COD、氨氮、總氮、總磷分別為150 160mg/L、52 60mg/L、58 63mg/ L、5. 0 5. 4mg/L,水力負(fù)荷為4m3/(m2 d)的高水力負(fù)荷情況下,經(jīng)過四級人工濕地處理 后,0)0、氨氮、總氮、總磷的去除率分別達(dá)到71% 75%、55% 58%、51% 57%、43% 46%、出水中的COD、氨氮、總氮、總磷濃度分別為37 47mg/L、22 27mg/L、25 31mg/L、 2. 6 3. lmg/L、出水中的COD達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中 的一級A標(biāo)準(zhǔn),總氮接近一級B標(biāo)準(zhǔn),氨氮、總磷達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)水溫在25°C 28 °C范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),各級 人工濕地出水即跌落前污水中的DO平 均為0. llmg/L,經(jīng)兩級跌水擋板跌落充氧后,DO平均為2. 93mg/L,跌水充氧2. 82mg/L,跌水
充氧效果明顯。 在進(jìn)水中的COD、氨氮、總氮、總磷分別為116 140mg/L、37 42mg/L、42 47mg/ L、3. 8 4. 3mg/L,水力負(fù)荷為1. 5m3/(m2 d)的水力負(fù)荷情況下,經(jīng)過四級人工濕地處理 后,0)0、氨氮、總氮、總磷的去除率分別達(dá)到83% 84%、74% 76%、70% 74%、85% 87%、出水中的COD、氨氮、總氮、總磷濃度分別為20 23mg/L、9 llmg/L、ll 14mg/L、 0. 52 0. 62mg/L、全部達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級 B標(biāo),其中COD和總氮更是達(dá)到一級A標(biāo)。 當(dāng)水溫在25°C 28 °C范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),各級人工濕地出水即跌落前污水中的DO平 均為0. 13mg/L,經(jīng)兩級跌水擋板跌落充氧后,DO平均為3. 81mg/L,跌水充氧3. 68mg/L,跌水
充氧效果明顯。
權(quán)利要求一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),由一級或多級串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成,其特征在于每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體(9),床體(9)前端設(shè)有進(jìn)水擋墻(10),進(jìn)水擋墻(10)與床體(9)底部形成的過流通道為進(jìn)水口(1),床體(9)尾端設(shè)有出水擋墻(11),出水擋墻的頂端為用于出水的傾斜溢流壩;在進(jìn)水擋墻(10)和出水擋墻(11)之間的床體(9)內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板(2)、碎石填料(6)和挺水植物(3),導(dǎo)流板(2)橫向立在床體(9)內(nèi),導(dǎo)流板(2)與床體(9)上下形成過流通道,且上下過流通道交錯(cuò)設(shè)置;最尾端導(dǎo)流板(2)與床體(9)形成下過流通道(4),該最尾端導(dǎo)流板(2)與出水擋墻(11)之間形成集水區(qū)(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),其特征在于所述碎石填料(6)在每兩個(gè)導(dǎo)流板(2)分隔成的床體(9)內(nèi)分為三層,分別為中等粒徑碎石填料(6-1)、中-小粒徑碎石填料(6-2)和小粒徑碎石填料(6-3),在不同粒徑碎石填料交界處錯(cuò)落布置多層平面竹網(wǎng)(5),沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),其特征在于在出水擋墻(11)外側(cè)不同高度設(shè)置不少于兩級的由上到下突出長度依次增加的跌水擋板(8),跌水擋板(8)與水平面的夾角為5 10° 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),其特征在于所述挺水植物(3)通過碎石填料(6)固定在床體(9)內(nèi),挺水植物為一種挺水植物或多種挺水植物混種而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),其特征在于所述中等粒徑碎石填料(6-1)粒徑為1. 5 2. 0cm,中-小粒徑碎石填料(6-2)粒徑為1. 0 1. 5cm,小粒徑碎石填料(6-3)粒徑為0. 5 1. Ocm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),其特征在于相鄰兩層填料交界處錯(cuò)落布置三層孔徑為2cmX2cm的平面竹網(wǎng)(5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統(tǒng),由一級或多級串聯(lián)的跌水曝氣潛流人工濕地構(gòu)成。每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體、進(jìn)水擋墻、出水擋墻和跌水擋板,在進(jìn)水擋墻和出水擋墻之間的床體內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)流板、碎石填料和挺水植物。本實(shí)用新型布水均勻、死水區(qū)小、水力沖擊均勻,污水在床體中的停留時(shí)間延長,不易堵塞,有利于提高出水水質(zhì)和微生物對污水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的生物降解,建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低。本系統(tǒng)在上述效果的聯(lián)合作用下,可以有效降解城市、城鎮(zhèn)生活污水、少量工業(yè)廢水以及農(nóng)田排水的污染物質(zhì),適用于具有一定坡度的山地和丘陵地區(qū)。
文檔編號C02F3/32GK201458832SQ20092012857
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者劉智萍, 方芳, 王春燕, 王磊, 鄒建勇, 郭勁松, 高旭 申請人:重慶大學(xué)