專利名稱：一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污 水的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國城鎮(zhèn)化，工業(yè)化及經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，水環(huán)境惡化，水資源供需矛盾日益突 出，嚴重制約了我國經(jīng)濟社會的全面可持續(xù)發(fā)展。利用新型的污水處理技術，加強污水治理 和回用，是改善水環(huán)境，緩解水資源缺的一種有效途徑。人工濕地是利用土壤_植物_微生 物的作用實現(xiàn)污染物去除的一種污水生態(tài)處理方式。相對于其他污水處理工藝而言，人工 濕地具有建設和運行費用低廉，對氮、磷等污染物質(zhì)去除能力強、維護管理簡便、耐沖擊負 荷強等優(yōu)點，廣泛應用于農(nóng)村地區(qū)生活污水、受污染地表水等的處理。然而由于人工濕地是模擬的自然生態(tài)系統(tǒng)，受氣候影響較大，特別在冬季，低溫及 植物枯萎等問題是影響其進一步推廣的限制性因素。目前廣泛采用的水平潛流人工濕地， 待處理污水從濕地底部流過，基質(zhì)長期處于淹沒狀態(tài)，在冬季低溫條件下液面擴散復氧和 植物根系泌氧能力有限，床體表現(xiàn)為缺氧環(huán)境，不利于大量有機物的分解和氨氮的氧化去 除。而垂直流人工濕地中，水流以重力作用在基質(zhì)中非飽和流動時，可以加強濕地床體的氧 擴散能力，但其復氧量仍不能滿足大量有機物氧化分解和硝化細菌對氨氧化去除的需求， 大量未分解的有機物質(zhì)聚集于基質(zhì)表面導致床體堵塞，從而改變水力停留時間，進而改變 其水力負荷，影響處理效果。潮汐流人工濕地為近期研究的熱點，它是將濕地按時間序列周 期性地充滿水和排干，從而實現(xiàn)并強化污染物質(zhì)的去除，但是因為其復氧能力較強，不利于 反硝化過程的進行。目前的水體控制主要以COD和氨氮的去除為主，而對總氮的控制相對薄弱，隨著 人們對用水要求的逐漸提高和水體富營養(yǎng)化控制的需要，總氮的控制已經(jīng)迫在眉睫，因此 亟待研發(fā)具有高效脫氮功效的污水處理方法及處理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題首先是克服現(xiàn)有的單級潮汐流人工濕地污水處理方法及 單級水平潛流人工濕地污水處理方法硝化_反硝化途徑不暢通，總氮去除率不高的問題。本發(fā)明提出的技術方案為一種處理成本低、脫氮效果好的污水處理方法。潮汐流 人工濕地對污染物的去除過程可假設為前期吸附截留和后期微生物耗氧降解2個階段。潮 汐流人工濕地在淹水狀態(tài)下，首先將污染物質(zhì)吸附于生物膜表面，然后在排空的同時將氧 氣吸入基質(zhì)孔隙，被吸入基質(zhì)孔隙的氧氣在短時間內(nèi)即可傳輸?shù)轿⑸锬?nèi)部提供給硝化 細菌等，促進污染物降解，進而提高污染物去除效率，同時“潮汐流”的運行方式也促進了穩(wěn) 定、高密度的微生物膜的逐漸形成，從而實現(xiàn)潮汐流人工濕地對污染物處理效果不斷提高， 降低基質(zhì)堵塞的可能。潮汐流人工濕地處理后污水含有大量的硝酸鹽，由于水平潛流人工 濕地處理的污水從濕地底部流過，基質(zhì)長期處于淹沒狀態(tài)，床體表現(xiàn)為缺氧環(huán)境，因此可利用水平潛流人工濕地較強的反硝化能力，強化“反硝化”功能，從而保證“硝化_反硝化”途 徑的暢通，進而促進總氮去除率的提高，提高污水凈化效果。本發(fā)明的另一要點是提供實現(xiàn)上述方法的潮汐流與水平潛流組合濕地處理系統(tǒng)。 所述系統(tǒng)由布水系統(tǒng)、潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)、水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)和時間程 序控制器組成，處理系統(tǒng)采用序批式操作方式。本發(fā)明通過以下技術措施實現(xiàn)首先，進水泵將污水在規(guī)定時間內(nèi)注入潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)床體至特定水 面，然后在特定時間后開啟電動閥，將潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)凈化后的污水收集至污水 中部收集桶，進水泵再將其注入水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)床體，床體進水處設有穿孔 隔板，保證均勻布水，最后通過出水口出水。整個操作過程由時間控制器控制完成。上述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其特征在于潮 汐流人工濕地硝化系統(tǒng)包括床體、布水系統(tǒng)和基質(zhì)。布水系統(tǒng)低于基質(zhì)表面，水面低于基質(zhì) 表面，水力負荷為0. 2-0. 3m7m2/d，運行溫度為6 35°C。上述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其特征在于潮 汐流人工濕地硝化系統(tǒng)采用3周期/d的運行方式，實現(xiàn)“進水-反應-排空-閑置”循環(huán)， 有效促進了污染物質(zhì)的凈化及硝化功能的強化，降低床體堵塞可能，系統(tǒng)的運行時間為進 水 lOmin、反應 230min、排空 3_5min、閑置 235_237min。上述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其特征在于在 潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)基質(zhì)中置入多孔PVC豎管，從而強化潮汐流人工濕地系統(tǒng)的復氧 功能。上述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其特征在于水 平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)包括床體、穿孔布水板和基質(zhì)。潛流的運行方式有利于實現(xiàn)整 個系統(tǒng)在低溫條件下的運行，穿孔布水板有利于均勻布水。上述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其特征在于在 潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)、水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)的床體上的濕地植物為美人蕉、 蘆葦、香蒲中的一種或者幾種。上述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其特征在于在 潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)、水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)的床體中的基質(zhì)為礫石、沸石、陶 粒中的一種或者幾種，并且可按照不同粒徑進行配比。


附圖為本發(fā)明所述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水系統(tǒng)結構圖。1-原水收集桶，2-進水泵，3-PLC時間控制器，4_進水口，5_潮汐流人工濕地床體， 6-電動閥，7-污水中部收集桶，8-水平潛流人工濕地床體，9-穿孔隔板，10-出水口，11-多 孔PVC豎管，12-濕地植物，13-濕地基質(zhì)，14-水位調(diào)節(jié)閥。
具體實施例方式詳述如下污水在原水收集桶(1)通過重力作用去除污水中較大的無機顆粒物和 懸浮雜質(zhì)，進水泵(2)將污水在規(guī)定時間內(nèi)通過進水口(4)注入潮汐流人工濕地床體(5)，床體中放置有多孔PVC豎管(11)強化復氧效能。污水通過濕地植物(12)以及濕地基質(zhì) (13)的吸附及微生物三者形成的復合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學和生物三重協(xié)同作用得到凈化 處理；然后電動閥(6)開啟，將凈化后的污水在一定時間內(nèi)流至污水中部收集桶(7)。再通 過進水泵將污水中部收集桶(7)中的污水進入水平潛流人工濕地床體(8)，床體進水處設 有穿孔隔板(9)，保證均勻布水。最后將處理后的污水通過出水口(10)排出，在實際運行過 程中可通過控制水位調(diào)節(jié)閥(14)以調(diào)節(jié)濕地床體水位高度。整個操作過程由時間控制器 (3)控制完成。實施例1 利用上述實施方式凈化污水。其中潮汐流人工濕地床體為O30cm，H80cm的有機 玻璃圓柱體，其中填料高度為65cm，其內(nèi)填充基質(zhì)礫石(底部。25-50mm大礫石15cm，中部 ①8-12mm礫石20cm，上部①3_5mm礫石30cm)。采用3周期/d的運行方式，其中進水lOmin、 反應230min、排空5min、閑置23min，日處理水量12L ；水平潛流人工濕地床體為D 40cmXL 50cmXH 30cm的有機玻璃體。在平均溫度為9°C，平均進水COD 146. 20-170. 75mg/L、NH4+_N 33. 12 -41. 93mg/L、P043__P為4. 28-5. llmg/L條件下，潮汐流人工濕地的污染物平均去除 COD 74. 09%,NH4+-N 36. 70%、P0廣_P 20. 96%,TN 6. 13% ；經(jīng)過水平潛流人工濕地污染物 平均去除 C0D82. 12%、NH4+-N 52.73%、P0:_P 31. 80%, TN 34.13%。實施例2:利用上述實施方式凈化污水。其中潮汐流人工濕地床體為0 30cm、H80cm的有機 玻璃圓柱體，其中填料高度為65cm，其內(nèi)填充基質(zhì)礫石(底部。25-50mm大礫石15cm，中部 ①8-12mm礫石20cm，上部①3_5mm礫石30cm)。采用3周期/d的運行方式，其中進水lOmin、 反應230min、排空5min、閑置23min，日處理水量12L ；水平潛流人工濕地床體為D 40cmXL 50cmXH 30cm的有機玻璃體。在平均溫度為25°C，平均進水COD 105. 65-179. 03mg/L、 NH4+-N 34. 43-41. 64mg/L、P043_-P為4. 60-4. 78mg/L條件下，潮汐流人工濕地的污染物平均 去除 C0D 88. 65%,NH4+-N 48. 22%、P0,_P 20. 03%, TN 7. 9% ；經(jīng)過水平潛流人工濕地污 染物平均去除 C0D95. 12%、NH4+-N 72.73%、P0:_P 26. 34%, TN 60.67%。
權利要求
1.一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括布水系統(tǒng)、 潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)、水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)和時間程序控制器組成，處理系 統(tǒng)采用序批式操作方式。首先進水泵將污水在規(guī)定時間內(nèi)注入潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)床 體至特定水面，在特定時間后電動閥開啟，將潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)凈化后的污水收集 至污水中部收集桶，再通過進水泵將其注入水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)床體，床體進水 處設置有穿孔隔板，保證均勻布水，最后通過出水口排出。整個操作過程由時間控制器控制 完成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其 特征在于潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)包括床體、布水系統(tǒng)和基質(zhì)。布水系統(tǒng)低于基質(zhì)表面， 水體液面低于基質(zhì)表面，水力負荷為0. 2-0. 3m7m2/d，運行溫度為6 35°C。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)， 其特征在于潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)采用3周期/d的運行方式，實現(xiàn)“進水-反應-排 空-閑置”循環(huán)，有效促進了污染物質(zhì)的凈化及硝化功能的強化，降低床體堵塞的幾率，系統(tǒng) 的運行時間為進水lOmin、反應230min、排空3_5min、閑置235_237min。
4.根據(jù)權利要求1、2、3所述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系 統(tǒng)，其特征在于在潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)基質(zhì)中置入多孔PVC豎管，從而強化潮汐流人 工濕地系統(tǒng)的富氧功能。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，其 特征在于水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)包括床體、穿孔布水板和基質(zhì)。潛流的運行方式有 利于實現(xiàn)整個系統(tǒng)在低溫條件下的運行，穿孔布水板有利于均勻布水。
6.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5所述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法 和系統(tǒng)，其特征在于在潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)、水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)的床體上 的濕地植物為美人蕉、蘆葦、香蒲中的一種或者幾種。
7.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6所述的一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方 法和系統(tǒng)，其特征在于在潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)、水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)的床體 中的基質(zhì)為礫石、沸石、陶粒中的一種或者幾種，并且可按照不同粒徑進行配比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)。系統(tǒng)包括布水系統(tǒng)、潮汐流人工濕地硝化系統(tǒng)、水平潛流人工濕地反硝化系統(tǒng)和時間程序控制器。處理系統(tǒng)采用序批式操作方式，首先進水泵將污水在規(guī)定時間內(nèi)注入潮汐流人工濕地至特定水面，在特定時間后電動閥開啟，將潮汐流人工濕地凈化后的污水收集至中部收集桶，再將其通過穿孔隔板注入水平潛流人工濕地，最后通過出水口排出。本發(fā)明處理成本低，脫氮效果較好，對污染物的去除率分別達到COD 95.12％，NH4+-N 72.73％，PO43--P 26.34％，TN 60.67％；同時有效解決人工濕地基質(zhì)堵塞問題，保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。
文檔編號C02F3/32GK102001793SQ20101056559
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者劉文杰, 葉捷, 姜超, 宋永會, 彭劍峰, 王魯萍, 高紅杰 申請人:中國環(huán)境科學研究院