專利名稱：一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種處理低濃度面源污染的折流式人工 濕地裝置。
背景技術(shù)：
隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，點(diǎn)源污染已得到有效控制和治理，但隨城市規(guī)模進(jìn)一步 擴(kuò)大的同時，城市降雨徑流污染已成為僅次于農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的第二大非點(diǎn)源污染，由其 所帶來的面源污染導(dǎo)致的城市周圍水體水質(zhì)惡化的現(xiàn)象越來越突出。由于我國城市化水平 發(fā)展進(jìn)程的加快，透水的面積比例也越來越小，由暴雨徑流產(chǎn)生的突發(fā)性、沖擊性強(qiáng)的城市 面源污染已成為受納水體水環(huán)境污染的主要來源之一。城市降雨徑流中含有大量污染物， 初期徑流產(chǎn)生的污染負(fù)荷遠(yuǎn)高于城市生活污水。目前降雨徑流的處理方法主要為采用多種形式的初期雨水棄流裝置棄流初期雨 水，再經(jīng)過篩網(wǎng)格柵后，進(jìn)行混凝沉淀及過濾等處理。需單獨(dú)修建占地設(shè)施、加劇用地壓力， 還存在技術(shù)要求高，能耗大、運(yùn)行管理復(fù)雜等諸多問題。利用人工濕地處理雨水徑流是近年來發(fā)展起來的新型雨水處理技術(shù)。至20世紀(jì) 70年代第一個完整的人工濕地(Constructed Wetland)在西德建成后，人工濕地技術(shù)在歐 洲、美國及世界各國得到了迅速發(fā)展，主要用于處理市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水。對于農(nóng)業(yè)面源 污染、城市或公路徑流等非點(diǎn)源污染的治理方面近年來也大量采用該技術(shù)，在美國、德國、 英國等發(fā)達(dá)國家，人工濕地技術(shù)得到政府的大力支持，并已成為國際上解決暴雨徑流污染 的主要手段。目前國內(nèi)雖然對人工濕地技術(shù)有一定的試驗(yàn)研究，但針對該技術(shù)應(yīng)用于雨水 徑流的處理上還相對較少。人工濕地去除污染物的機(jī)理是極其復(fù)雜的，利用系統(tǒng)中基質(zhì)、植物、微生物的物 理、化學(xué)、生物的三者協(xié)同作用，主要通過基質(zhì)的過濾、吸附、沉淀和離子交換，植物的攔截 吸收，以及微生物的吸附降解等作用實(shí)現(xiàn)對污水的高效凈化。人工濕地技術(shù)投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡便，起到改善生態(tài)環(huán)境的耐沖擊負(fù)荷強(qiáng) 和具有美學(xué)價值等優(yōu)點(diǎn)。目前使用的人工濕地主要分為三類表面流人工濕地、水平潛流 人工濕地、垂直潛流人工濕地。三類濕地均有各自突出的優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在不足之處，如 表面流濕地充氧能力強(qiáng)，且具有較好的硝化效果，但占地面積較大，水力負(fù)荷較小，污染物 去除能力有限，系統(tǒng)的運(yùn)行受氣候影響較大，夏季易滋生蚊蠅；水平潛流人工濕地能承受較 大的水力負(fù)荷，受氣溫影響較小，衛(wèi)生條件好，但造價較高，且控制相對復(fù)雜；垂直潛流人工 濕地充氧效果最強(qiáng)， 硝化能力強(qiáng)，適合處理氨氮含量高的污水，但處理有機(jī)物能力欠佳，建 造要求高，控制復(fù)雜，且極易發(fā)生填料的堵塞現(xiàn)象。針對傳統(tǒng)人工濕地技術(shù)中存在的上述問 題，本發(fā)明提出了一種折流式人工濕地處理低濃度面源污染的方法，以期解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，該折流式人工濕地在現(xiàn)有潛流人工濕地的基礎(chǔ)上，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中濕地 床利用率不高、對氮磷去除率不高等方面的不足，試圖增加濕地床的利用率，提高人工濕地 的污水處理率，從而達(dá)到減少占地面積和降低水力停留時間，同時減少堵塞的目的。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，包括池體2、置于池體內(nèi)的填 料、種植于填料表層的挺水植物以及將池體分隔成多個單元的導(dǎo)流墻6，所述導(dǎo)流墻6設(shè)有 過水孔。所述過水孔設(shè)在相鄰導(dǎo)流墻6的對角位置。例如；過水孔設(shè)置在導(dǎo)流墻的左下角，相鄰倒流墻就要在右上角設(shè)置過水孔；如果過水孔設(shè)置在導(dǎo)流墻的右下角，相鄰導(dǎo)流墻就要在左上角設(shè)置過水孔。所述過水孔的長為導(dǎo)流墻底面的長的1/2，過水孔的的高與導(dǎo)流墻高之比例為 1 7。本發(fā)明過水孔的尺寸可以保證水流的流向是沿左_右-左交替進(jìn)行的，折流效果好。所述填料自上至下依次為粘土層3、高爐渣和石灰石的混合層4以及碎石層5。所述挺水植物為風(fēng)車草、菖蒲和春芋，平均種植密度為10株/m2。所述粘土層3、高爐渣和石灰石混合層4和碎石層5的厚度比為3 5 2，碎石 粒徑為20 30mm，高爐漁粒徑為10 20mm，石灰石粒徑為15 20mm。所述單元的長寬比為2 1 4 1，深度為0. 7 1. lm。所述低濃度面源污染為城市降雨徑流、COD濃度低于300mg/L的低濃度生活污水 或農(nóng)業(yè)面源污染。利用本發(fā)明折流式人工濕地裝置處理低濃度面源污染的方法，包括以下 步驟(1)低濃度面源污染首先經(jīng)過調(diào)節(jié)池除去懸浮顆粒物質(zhì)，用水泵提升后進(jìn)入水箱，(2)再沿配水管進(jìn)入所述的折流式人工濕地裝置，折流式人工濕地裝置的導(dǎo)流墻 將濕地填料床分隔為多個單元，水流沿導(dǎo)流墻流經(jīng)各個單元至出水口。通過導(dǎo)流墻的設(shè)計(jì)，使得水流曲線實(shí)現(xiàn)交替的上向流和下向流，使上下水層得以 混合交換，改變了傳統(tǒng)人工濕地的水流條件，增加水流在濕地床內(nèi)的流動曲折性，延長了污 水流程，增加了污水與基質(zhì)的接觸時間，同時也可防止?jié)竦卮矁?nèi)的“短流現(xiàn)象”，提高了濕地 床的利用效率。本發(fā)明要點(diǎn)在于該折流式人工濕地本體裝填于池體例如有機(jī)玻璃容器中，采用 對氮、磷吸附降解率較高的高爐渣和石灰石為填料主要成分(占填料總體積的50%以上， 同時添加粘土、碎石等常見人工濕地填料)；填料床中設(shè)置導(dǎo)流墻，實(shí)現(xiàn)水流的上下折流， 延長污水與基質(zhì)的接觸時間，提高濕地床利用效率；濕地植物選擇對氮、磷去除效果較好的 風(fēng)車草、菖蒲、春芋等挺水植物。人工濕地單元床的長寬比為2 1 4 1，深度為0.7 1. Im0導(dǎo)流墻垂直于填料床，將填料床平均的分成幾個相同的單元床，分別在各面導(dǎo)流 墻的左下一右上一左下部設(shè)置二分之一長度的過水孔，導(dǎo)流墻的該種設(shè)置形式迫使水流沿 導(dǎo)流墻方向形成上下一水平的復(fù)合流動，形成了水流的折流式流動，延長了污水與基質(zhì)的 接觸時間，從而提高了濕地床的利用效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)導(dǎo)流墻的設(shè)置使水流沿導(dǎo)流墻方向分別形成交替的上向流和下向流，使上下水層得以混合交換，改變了傳統(tǒng)人工濕地的水流條件，形成上下--水平復(fù)合型折流濕地；(2)因采用折流式的水流途徑，延長了污水流程，增加了污水與基質(zhì)的接觸時間， 同時也可防止?jié)竦卮矁?nèi)的“短流現(xiàn)象”，提高了濕地床的利用效率；(3)有高孔隙率的高爐渣和石灰石、碎石等基質(zhì)替代傳統(tǒng)的礫石填料，既提高了濕 地床的孔隙率，又提高了對氮、磷的去除率。



圖1本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)示意圖；圖2折流式人工濕地結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。折流式人工濕地處理低濃度面源污染降雨徑流的方法，如圖1所示，降雨徑流首 先經(jīng)過調(diào)節(jié)池，除去雨水中的懸浮顆粒物質(zhì)，用水泵提升進(jìn)入高位水箱，再沿配水管進(jìn)入折 流式人工濕地系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，包括池體2、置 于池體內(nèi)的填料、種植于填料表層的挺水植物以及3個導(dǎo)流墻6將池體分隔成4個單元，導(dǎo) 流墻6設(shè)有過水孔。如圖2所示，所述導(dǎo)流墻6設(shè)有3個，在靠近進(jìn)水的導(dǎo)流墻6的左下方設(shè)有過水孔， 相鄰導(dǎo)流墻的右上方設(shè)有過水孔，再下一個導(dǎo)流墻的左下方設(shè)有過水孔，依次交替，過水孔 的長度為導(dǎo)流墻底邊長的1/2，過水孔的高度為導(dǎo)流墻高的1/7。還包括出水管7，所述出水管7設(shè)置在與進(jìn)水的單元相距最遠(yuǎn)的第四個單元的池 體側(cè)壁。所述填料自上至下依次為粘土層3、高爐渣和石灰石的混合層4、碎石層5。池底碎石層(d = 30mm)為15cm，優(yōu)選其上鋪5cm厚的粗沙。再上為25cm厚的高 爐渣和石灰石(d = 20mm)混合層，最上層為IOcm粘土層。碎石粒徑為30mm，高爐渣粒徑為 20mm，石灰石粒徑為20mm。在表層混合種植風(fēng)車草、菖蒲、春芋等適合中國南方地區(qū)，且對氮、磷的降解效果 較好的挺水植物，平均種植密度為10株/m2。該折流式人工濕地在運(yùn)行中，按照不同的水力停留時間(HRT = 1,2,3d)運(yùn)行，期 間讓系統(tǒng)處于交替的放干和運(yùn)行期，以模擬雨季和晴天的運(yùn)行狀況。該系統(tǒng)采用恒定流速 進(jìn)水，水力負(fù)荷為0. 5 lm3/m2 · d。該折流式人工濕地對氮、磷的去除率可以達(dá)到80. 3%和82. 1%，而傳統(tǒng)人工濕地 的去除率僅有50 60%，因此，該折流式人工濕地系統(tǒng)提高了濕地床利用效率，在要求出 水水質(zhì)相同的情況下，可大大減少占地面積。折流式人工濕地系統(tǒng)進(jìn)出水各指標(biāo)及去除率 指標(biāo)如表1所示。表 1
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權(quán)利要求
一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，其特征在于，包括池體(2)、置于池體內(nèi)的填料、種植于填料表層的挺水植物以及將池體分隔成多個單元的導(dǎo)流墻(6)，所述導(dǎo)流墻(6)設(shè)有過水孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，其特征在 于，所述過水孔設(shè)在相鄰導(dǎo)流墻(6)的對角位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，其特征在 于，所述過水孔的長為導(dǎo)流墻底面的長的1/2，過水孔的的高與導(dǎo)流墻高之比例為1 7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，其 特征在于，所述填料自上至下依次為粘土層(3)、高爐渣和石灰石的混合層(4)以及碎石層 (5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，其 特征在于，所述挺水植物為風(fēng)車草、菖蒲和春芋，平均種植密度為10株/m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝 置，其特征在于，所述粘土層(3)、高爐渣和石灰石混合層(4)和碎石層(5)的厚度比為 3:5: 2，碎石粒徑為20 30mm，高爐漁粒徑為10 20mm，石灰石粒徑為15 20_。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，其 特征在于，所述單元的長寬比為2 1 4 1，深度為0.7 1.1m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，其 特征在于，所述低濃度面源污染為城市降雨徑流、COD濃度低于300mg/L的低濃度生活污水 或農(nóng)業(yè)面源污染。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置，包括池體(2)、置于池體內(nèi)的填料、種植于填料表層的挺水植物以及將池體分隔成多個單元的導(dǎo)流墻(6)，導(dǎo)流墻(6)設(shè)有過水孔。使上下水層得以混合交換，改變了傳統(tǒng)人工濕地的水流條件，增加水流在濕地床內(nèi)的流動曲折性，延長了污水流程，增加了污水與基質(zhì)的接觸時間，同時也可防止?jié)竦卮矁?nèi)的“短流現(xiàn)象”，提高了濕地床的利用效率；本發(fā)明還采用了對氮、磷降解效率比較高的高爐渣和石灰石、碎石等基質(zhì)替代礫石填充床體，根據(jù)各填料的不同級配配置，既能使床體的孔隙率提高，防止?jié)竦氐亩氯麊栴}，又實(shí)現(xiàn)了氮、磷的高效率去除。
文檔編號C02F3/32GK101880089SQ201010229959
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者萬金泉, 王艷, 舒朝會, 郭文杰, 馬邕文 申請人:華南理工大學(xué)