本發(fā)明涉及一種處理奶牛養(yǎng)殖廢水的復(fù)合人工濕地系統(tǒng)，屬于污水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國人民生活水平的不斷提高，新鮮牛奶需求量不斷增加，奶牛養(yǎng)殖業(yè)得到了迅速發(fā)展。奶牛養(yǎng)殖場大多地處偏遠(yuǎn)，水資源緊缺，養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的廢水不經(jīng)處理直接外排會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。常規(guī)的厭氧好氧處理法對化學(xué)需氧量等污染物有較好的處理效果，而對總磷總氮的去除效果甚微，二級生物深度處理方法對總磷總氮去除效果雖好，但是投資大，運(yùn)行成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種牛場養(yǎng)殖廢水處理復(fù)合濕地系統(tǒng)及處理方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種牛場養(yǎng)殖廢水處理復(fù)合濕地系統(tǒng)，包括依次連通的初沉池、氣浮池、調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生物接觸氧化池、二級沉淀池、一級垂直流濕地、三級沉淀池、二級垂直流濕地、表面流濕地和集水池，一級垂直流濕地和二級垂直流濕地內(nèi)均種植有凈化植物；

其中初沉池用于去除養(yǎng)殖廢水中大顆粒纖維等可沉物和漂浮物；

氣浮池利用大量微小氣泡與懸浮物結(jié)合，使之上浮至污水表面后收集去除；

調(diào)節(jié)池用于對水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)廢水pH值、水溫；

水解酸化池用于將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，將環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鏈狀結(jié)構(gòu)，提高廢水的BOD/COD比，增加廢水的可生化性；

生物接觸氧化池在曝氣作用下，廢水與生物膜接觸，生物膜與懸浮的活性污泥共同作用，去除水中的有機(jī)物、氨氮等污染物，達(dá)到凈化廢水的作用；

二級沉淀池使污泥從廢水中分離，澄清廢水，濃縮活性污泥。

進(jìn)一步的，其中初沉池前端連接有過濾機(jī)。

進(jìn)一步的，過濾機(jī)上端出口與初沉池上端進(jìn)口連接，初沉池上端出口與氣浮池上端進(jìn)口連接，氣浮池上端出口與調(diào)節(jié)池上端進(jìn)口連接；調(diào)節(jié)池上端出口與水解酸化池上端進(jìn)口連接，水解酸化池上端出口與生物接觸氧化池上端進(jìn)口連接，生物接觸氧化池上端出口與二級沉淀池上端進(jìn)口連接，二級沉淀池上端出口與一級垂直流濕地上端進(jìn)口連接，一級垂直流濕地上端出口與三級沉淀池上端進(jìn)口連接，三級沉淀池上端出口與二級垂直流濕地上端進(jìn)口連接，二級垂直流濕地上端出口與表面流濕地上端進(jìn)口連接，表面流濕地上端出口與集水池上端進(jìn)口連接，集水池上端設(shè)有出水口。

進(jìn)一步的，其中一級垂直流濕地包括一級垂直流濕地下行池和一級垂直流濕地上行池；一級垂直流濕地下行池底部的出水口與一級垂直流濕地上行池底部的出水口連接。

進(jìn)一步的，一級垂直流濕地內(nèi)由下至上設(shè)有鵝卵石層和粗砂層，其中鵝卵石粒徑為4-6cm,粗砂粒徑為1-3cm。

進(jìn)一步的，二級垂直流濕地包括二級垂直流濕地下行池和二級垂直流濕地上行池，二級垂直流濕地下行池底部的出水口與二級垂直流濕地上行池底部的出水口連接。

進(jìn)一步的，二級垂直流濕地由下至上依次設(shè)有鵝卵石層、粗砂層和細(xì)砂層，其中鵝卵石粒徑為3-5cm,粗砂粒徑為1-2cm，細(xì)砂粒徑為0.3-0.5cm。

進(jìn)一步的，其中凈化植物包括蘆葦、美人蕉、千屈菜中的一種或幾種。

進(jìn)一步的，表面流濕地內(nèi)種植有凈化植物，表面流濕地內(nèi)的凈化植物為睡蓮、茭草、水葫蘆中的一種或幾種。

進(jìn)一步的，過濾機(jī)為滾筒式過濾機(jī)，其中過濾機(jī)內(nèi)設(shè)有5目或10目的微濾網(wǎng)。

進(jìn)一步的，一級垂直流濕地下行池和二級垂直流濕地下行池頂部均勻布置布水管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明一種牛場養(yǎng)殖廢水處理復(fù)合濕地系統(tǒng)，通過依次連通的初沉池、氣浮池、調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生物接觸氧化池、二級沉淀池、一級垂直流濕地、三級沉淀池、二級垂直流濕地、表面流濕地和集水池，一級垂直流濕地和二級垂直流濕地內(nèi)均種植有凈化植物，一級垂直流人工濕地可以去除SS、BOD、COD等，降低二級人工濕地負(fù)荷；二級人工濕地可以進(jìn)一步去除SS、BOD、COD等污染物和N、P元素；表面人工濕地具有沉淀和去除N、P元素的作用；經(jīng)本系統(tǒng)處理后的廢水可以滿足生產(chǎn)工具清洗、沖廁、綠化等用水水質(zhì)要求，廢水流經(jīng)生物膜時，大量的懸浮物被填料和植物根系阻擋截留，有機(jī)污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。

進(jìn)一步的，其中初沉池前端連接有過濾機(jī)，通過過濾機(jī)能夠有效去除廢水中的細(xì)小糞便纖維和雜物。

進(jìn)一步的，在一級垂直流濕和二級垂直流濕進(jìn)行沙料填充，通過物理化學(xué)作用對磷的吸附及填料與磷酸根離子的化學(xué)反應(yīng)，這種作用對無機(jī)磷的去除會因填料中Ca和Fe可與PO43-反應(yīng)而沉淀去除PO43-，因而除磷效果較好的填料非常重要，含鈣質(zhì)或鐵質(zhì)的地下水滲入人工濕地也有利于磷的去除。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、過濾機(jī)；2、沉池；3、氣浮池；4、調(diào)節(jié)池；5、水解酸化池；6、生物接觸氧化池；7、二級沉淀池；8、一級垂直流濕地下行池；9、一級垂直流濕地上行池；10、三級沉淀池；11、二級垂直流濕地下行池；12、二級垂直流濕地上行池；13、表面流濕地；14、集水池；15、一級垂直流濕地；16、二級垂直流濕地。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1所示，一種牛場養(yǎng)殖廢水處理復(fù)合濕地系統(tǒng)，包括依次連通的初沉池2、氣浮池3、調(diào)節(jié)池4、水解酸化池5、生物接觸氧化池6、二級沉淀池7、一級垂直流濕地15、三級沉淀池10、二級垂直流濕地16、表面流濕地13和集水池14，其中初沉池2前端連接有過濾機(jī)1，過濾機(jī)1上端出口與初沉池2上端進(jìn)口連接，初沉池2上端出口與氣浮池3上端進(jìn)口連接，氣浮池3上端出口與調(diào)節(jié)池4上端進(jìn)口連接；調(diào)節(jié)池4上端出口與水解酸化池5上端進(jìn)口連接，水解酸化池5上端出口與生物接觸氧化池6上端進(jìn)口連接，生物接觸氧化池6上端出口與二級沉淀池7上端進(jìn)口連接，二級沉淀池7上端出口與一級垂直流濕地15上端進(jìn)口連接，一級垂直流濕地15上端出口與三級沉淀池10上端進(jìn)口連接，三級沉淀池10上端出口與二級垂直流濕地16上端進(jìn)口連接，二級垂直流濕地16上端出口與表面流濕地13上端進(jìn)口連接，表面流濕地13上端出口與集水池14上端進(jìn)口連接，集水池14上端設(shè)有出水口。

其中一級垂直流濕地15包括一級垂直流濕地下行池8和一級垂直流濕地上行池9；一級垂直流濕地下行池8底部的出水口與一級垂直流濕地上行池9底部的出水口連接，一級垂直流濕地15內(nèi)由下至上設(shè)有鵝卵石層和粗砂層，其中鵝卵石粒徑為4-6cm,粗砂粒徑為1-3cm；

二級垂直流濕地16包括二級垂直流濕地下行池11和二級垂直流濕地上行池12，二級垂直流濕地下行池11底部的出水口與二級垂直流濕地上行池12底部的出水口連接，二級垂直流濕地16由下至上依次設(shè)有鵝卵石層、粗砂層和細(xì)砂層，其中鵝卵石粒徑為3-5cm,粗砂粒徑為1-2cm，細(xì)砂粒徑為0.3-0.5cm。

一級垂直流濕地15的粗砂層上端和二級垂直流濕地16內(nèi)細(xì)砂層上端均種植有凈化植物，其中凈化植物包括蘆葦、美人蕉、千屈菜中的一種或幾種；

表面流濕地13內(nèi)種植有凈化植物，表面流濕地13內(nèi)的凈化植物為睡蓮、茭草、水葫蘆中的一種或幾種；

過濾機(jī)1為滾筒式過濾機(jī)，

其中過濾機(jī)1內(nèi)設(shè)有5目或10目的微濾網(wǎng)；

一級垂直流濕地下行池8和二級垂直流濕地下行池11頂部均勻布置布水管17。

其中初沉池2用于去除養(yǎng)殖廢水中大顆粒纖維等可沉物和漂浮物，減輕后續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷；同時對水質(zhì)起到一定程度的均質(zhì)效果，減緩水質(zhì)變化對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊；

氣浮池3利用大量微小氣泡與懸浮物結(jié)合，使之上浮至污水表面后收集去除，減少后續(xù)處理過程中產(chǎn)生的生化污泥量；

調(diào)節(jié)池4用于對水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)廢水pH值、水溫。

水解酸化池5用于將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，將環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鏈狀結(jié)構(gòu)，提高廢水的BOD/COD比，增加廢水的可生化性，為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造條件。

生物接觸氧化池6在曝氣作用下，廢水與生物膜接觸，生物膜與懸浮的活性污泥共同作用，去除水中的有機(jī)物、氨氮等污染物，達(dá)到凈化廢水的作用。

二級沉淀池7：使污泥從廢水中分離，澄清廢水，濃縮活性污泥。

其中通過過濾機(jī)能夠有效去除廢水中的細(xì)小糞便纖維和雜物；一級垂直流人工濕地可以去除SS、BOD、COD等，降低二級人工濕地負(fù)荷；二級人工濕地可以進(jìn)一步去除SS、BOD、COD等污染物和N、P元素；表面人工濕地具有沉淀和去除N、P元素的作用；經(jīng)本系統(tǒng)處理后的廢水可以滿足生產(chǎn)工具清洗、沖廁、綠化等用水水質(zhì)要求。

人工濕地對廢水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用。濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時，大量的懸浮物被填料和植物根系阻擋截留，有機(jī)污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。SS中有有機(jī)物和無機(jī)物，它們具有不同密度和顆粒度，大塊物質(zhì)可通過隔柵去除，部分小顆粒物質(zhì)可在水解酸化池沉降去除，在人工濕地中SS的去除是相當(dāng)迅速的物理過程，SS主要去除機(jī)理為沉淀、聚集和表面粘附。濕地系統(tǒng)中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮磷不僅能通過植物和微生物作為營養(yǎng)吸收，而且還可以通過硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統(tǒng)更換填料或收割栽種植物時將污染物最終除去，污水中的有機(jī)物可通過酸化水解池中的厭氧菌將有機(jī)物沉降、吸附、吸收以及分解去除。濕地中的不溶性的有機(jī)物主要是通過濕地的過濾作用而被截留在濕地中；可溶性有機(jī)物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物降解過程而被分解去除。生物降解過程主要是通過好氧和厭氧代謝得到降解，從而降低污水中的BOD、COD。大多數(shù)污水中N是主要成分。N在環(huán)境中以多種形式存在，有復(fù)雜的循環(huán)路徑。TN是由不同比例的顆粒有機(jī)氮、溶解有機(jī)氮、亞硝代氮、氨氮和硝代氮。N2和N2O在N循環(huán)中很重要。礦化、生物吸收和硝化和異化(硝代氮到氨氮DNRA)是使氮的一種形式轉(zhuǎn)到另一種形式的過程。這些過程是物質(zhì)平衡的過程，N在同一個系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生循環(huán)反應(yīng)。反硝化和氨氮的揮發(fā)是物質(zhì)去除的過程，從而致使N從系統(tǒng)中得到去除。大量實(shí)驗(yàn)研究表明濕地中N的去除路徑主要為生物硝化-反硝化。無機(jī)磷是濕地植物必需的養(yǎng)分。廢水中無機(jī)磷在植物吸收及同化作用下可變成植物的ATP、DNA及RNA等有機(jī)成分，通過植物收割而去除。物理化學(xué)作用包括填料對磷的吸附及填料與磷酸根離子的化學(xué)反應(yīng)，這種作用對無機(jī)磷的去除會因填料中Ca和Fe可與PO43-反應(yīng)而沉淀去除PO43-，因而除磷效果較好的填料非常重要，含鈣質(zhì)或鐵質(zhì)的地下水滲入人工濕地也有利于磷的去除。微生物對磷的去除包括它們對磷的正常同化(將磷納入其分子組成)和對磷的過量積累。