本實(shí)用新型涉及間歇式曝氣潮汐流人工濕地處理農(nóng)村生活污水的系統(tǒng)，屬環(huán)境保護(hù)和污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)農(nóng)村生活水平不斷提高，洗滌產(chǎn)品等的使用量增大，加之沒(méi)有合理處理出水，使得大量含有氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生活污水排入附近的湖泊、水庫(kù)或河流，下滲進(jìn)入到地下水，這不僅影響水體的正常功能，造成嚴(yán)重的水環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)還嚴(yán)重威脅著居民的生活質(zhì)量和身體健康。

與城市生活污水相比，農(nóng)村生活污水排放源布局散、規(guī)模小、水質(zhì)水量區(qū)域變化大，功能不齊全，由于污水管網(wǎng)覆蓋率極低，收集難度大，因此很難把大部分污水集中起來(lái)處理，大多只能選擇就地處理。農(nóng)村整體經(jīng)濟(jì)薄弱，因此在設(shè)施建設(shè)資金非常有限的情況下，生態(tài)型處理技術(shù)（如土地滲濾、人工濕地等）在農(nóng)村生活污水處理中更容易被推廣，且能充分地利用農(nóng)村豐富的土地資源。

人工濕地作為一種常見(jiàn)的生態(tài)型處理技術(shù)，近年來(lái)在農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域中被廣泛推廣。潮汐式潛流人工濕地是近年來(lái)由伯明翰大學(xué)研究并提出的一種新型人工濕地系統(tǒng)，它通過(guò)模擬潮汐運(yùn)行方式，通常在一個(gè)周期內(nèi)依次完成“進(jìn)水-反應(yīng)-排空-閑置”四個(gè)階段，利用出水時(shí)床體中浸潤(rùn)面的瞬間變化而產(chǎn)生的基質(zhì)間隙吸力將空氣吸入床體，被吸入的氧氣在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入生物膜內(nèi)，使得濕地不斷形成好氧-厭氧過(guò)程，這種交替的進(jìn)水和空氣運(yùn)動(dòng)，可大幅度提高床體的氧傳輸量及復(fù)氧能力，進(jìn)而提高濕地對(duì)污染物的去除效果。

然而，現(xiàn)有潮汐流人工濕地常用于深度處理污水處理廠尾水的工程當(dāng)中，由于污水處理廠的尾水污染負(fù)荷不高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行也不會(huì)發(fā)生堵塞問(wèn)題，當(dāng)用于處理直排的農(nóng)村生活污水時(shí)，由于農(nóng)村生活污水污染物濃度較污水廠尾水高，隨著運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)，填料生物膜堆積，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，進(jìn)而限制了水和空氣在床體內(nèi)的流動(dòng)，降低了處理效果。因此，急需研發(fā)出一種人工加強(qiáng)、功能疊加型的潮汐式人工濕地系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有潮汐流人工濕地在長(zhǎng)期處理農(nóng)村生活污水發(fā)生堵塞的問(wèn)題，同時(shí)提高人工濕地的處理效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種間歇式曝氣潮汐流人工濕地處理農(nóng)村生活污水的系統(tǒng)，以適應(yīng)于長(zhǎng)期處理農(nóng)村生活污水，并具有脫氮除磷的能力。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種間歇式曝氣潮汐流人工濕地處理農(nóng)村生活污水的系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)池、濕地單元和集水池，所述調(diào)節(jié)池位于所述濕地單元的前序（即水先經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池再進(jìn)入濕地單元），其出水口通過(guò)濕地進(jìn)水管連接所述濕地單元的進(jìn)水口，所述集水池位于所述濕地單元的后序（即水先經(jīng)過(guò)濕地單元再進(jìn)入集水池），其進(jìn)水口通過(guò)濕地出水管連接所述濕地單元的出水口，所述濕地單元包括池體，所述池體內(nèi)設(shè)有填料層，所述填料層包括由上至下依次分布的礫石層、主填料層、過(guò)渡層、承托層和細(xì)砂保護(hù)層，所述填料層內(nèi)設(shè)有布水管、曝氣管和集水管，所述布水管位于所述主填料層的頂部或上面，所述集水管位于所述主填料層的底部或下面，所述曝氣管位于所述填料層的中部，所述曝氣管上設(shè)有曝氣器，所述濕地進(jìn)水管上和所述濕地出水管上分別安裝有濕地進(jìn)水控制裝置和濕地出水控制裝置，所述曝氣管的進(jìn)風(fēng)口連接曝氣風(fēng)機(jī)。由此，可以通過(guò)濕地進(jìn)水控制裝置和濕地出水控制裝置的控制實(shí)現(xiàn)濕地單元進(jìn)水或出水，實(shí)現(xiàn)潮汐式濕地工作方式，可以通過(guò)鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)和曝氣器在濕地填料層內(nèi)進(jìn)行曝氣，補(bǔ)充水中的溶解氧含量，送入的空氣自曝氣器向上流動(dòng)，位于曝氣器下方的填料層生化過(guò)程，使溶解氧自上至下逐漸減少，形成缺氧反應(yīng)環(huán)境，甚至厭氧反應(yīng)環(huán)境，由此實(shí)現(xiàn)反硝化和對(duì)難以好氧降解的有機(jī)物進(jìn)行厭氧分解。

所述濕地進(jìn)水控制裝置和濕地出水控制裝置均可以采用電動(dòng)閥門(mén)或電動(dòng)泵，用作所述濕地進(jìn)水控制裝置和濕地出水控制裝置的電動(dòng)閥門(mén)或電動(dòng)泵優(yōu)選分別設(shè)有控制其工作狀態(tài)的濕地進(jìn)水控制開(kāi)關(guān)和濕地出水控制開(kāi)關(guān)，相應(yīng)開(kāi)關(guān)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，例如，對(duì)于最簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可以采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)。

優(yōu)選的，所述濕地進(jìn)水控制開(kāi)關(guān)和濕地出水控制開(kāi)關(guān)均采用微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)時(shí)控。

優(yōu)選的，所述曝氣風(fēng)機(jī)設(shè)有曝氣風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣的控制。

優(yōu)選的，所述曝氣風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān)采用微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣的自動(dòng)控制。

所述微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)的設(shè)置方式可以依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，例如，用作相應(yīng)受控裝置的電源開(kāi)關(guān)，通過(guò)接通或切斷受控裝置的電源控制受控裝置的工作狀態(tài)，由此，依據(jù)濕地系統(tǒng)所需的工作制度，通過(guò)相應(yīng)微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)設(shè)定受控裝置的開(kāi)啟和停止（關(guān)閉）時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各部分工作的協(xié)調(diào)和控制。

為強(qiáng)化脫氮除磷效果，所述主填料層優(yōu)選采用頁(yè)巖顆粒層或沸石顆粒層，或采用以任意數(shù)量上下交替分布的頁(yè)巖顆粒層和沸石顆粒層（包括一層頁(yè)巖顆粒層和一層沸石顆粒層的情形）。

優(yōu)選的，所述承托層的顆粒粒徑大于所述礫石層和所述過(guò)渡層的顆粒粒徑，所述礫石層和所述過(guò)渡層的顆粒粒徑大于所述主填料層的顆粒粒徑，所述主填料層的顆粒粒徑大于所述細(xì)砂保護(hù)層的顆粒粒徑，所述過(guò)渡層可以采用礫石顆?；蚱渌m宜顆粒作為填料，由此實(shí)現(xiàn)各部分透水、通氣、支承、吸附和生化的協(xié)調(diào)。

所述曝氣器可以采用曝氣盤(pán)，優(yōu)選金剛砂曝氣盤(pán)且曝氣面朝上，以利于提高曝氣質(zhì)量。

所述填料層上種植有用于水凈化的植物，例如，挺水植物。

所述調(diào)節(jié)池的進(jìn)水通道上可以設(shè)有格珊。

本系統(tǒng)可用作潮汐流人工濕地系統(tǒng)，將收集的農(nóng)村生活污水通過(guò)格珊攔截和調(diào)節(jié)池混合后，進(jìn)入采用曝氣潮汐流工作制的濕地單元進(jìn)行凈化，曝氣系統(tǒng)的曝氣頻次以及濕地單元淹沒(méi)和排空時(shí)間均可以通過(guò)電動(dòng)閥門(mén)或泵在微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)控制的控制下實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濕地凈化好的水可進(jìn)入到下一個(gè)處理單元進(jìn)一步處理或直接用于灌溉、生產(chǎn)用水等。

水中污染物的去除主要依靠微生物降解作用和填料的吸附作用，潮汐流人工濕地的淹沒(méi)、排空交替能夠有效緩解微生物的積累，微生物在排空狀態(tài)下發(fā)生生物再生，使得濕地保持高效的去除效率。

通過(guò)設(shè)置曝氣系統(tǒng)，在濕地中部進(jìn)行間歇曝氣，曝氣器以上填料層表面附著的微生物能夠獲得足夠的溶解氧來(lái)降解進(jìn)水中的SS、COD、BOD₅、NH₄⁺-N等耗氧污染物，促進(jìn)聚磷菌對(duì)磷酸鹽的攝取，同時(shí)曝氣措施能夠在一定程度上沖刷填料表面的微生物膜，一方面促進(jìn)生物膜的更新，加速微生物的新陳代謝，另一方面生物膜的脫落能夠使更多的填料表面裸露在水體中，加速填料對(duì)COD、NH₄⁺-N和TP的吸附，而曝氣器以下由于沒(méi)有外界氧氣供給，能夠在淹沒(méi)階段形成厭氧環(huán)境，有利于NO₃^--N的反硝化作用。

曝氣不僅有利于水的凈化并減少污泥，而且還可以沖刷附著在填料表面的老化的生物膜，有效防止堵塞，同時(shí)還能促進(jìn)生物膜的更新，使?jié)竦氐某勰芰Ρ３指咝曳€(wěn)定。

本實(shí)用新型適用于農(nóng)村生活污水的處理，不僅凈化效果好，能夠脫氮除磷，而且還為解決潮汐流人工濕地長(zhǎng)期處理直排的農(nóng)村生活污水而發(fā)生堵塞的問(wèn)題，能夠長(zhǎng)期使用，不會(huì)因堵塞而失效。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型為解決潮汐流人工濕地長(zhǎng)期處理直排的農(nóng)村生活污水而發(fā)生堵塞的問(wèn)題，構(gòu)建了一種在濕地填料層中部間歇曝氣的潮汐流人工濕地系統(tǒng)，一方面可以空間上劃分濕地中好氧、厭氧區(qū)域，曝氣器以上區(qū)域能夠提高對(duì)TP、COD、BOD₅、NH₄⁺-N等耗氧污染物的去除，曝氣器以下區(qū)域可以為NO₃^--N的反硝化提供厭氧環(huán)境，另一方面可以沖刷附著在填料表面的老化的生物膜，有效防止堵塞，同時(shí)還能促進(jìn)生物膜的更新，使?jié)竦氐某勰芰Ρ３指咝曳€(wěn)定。收集的農(nóng)村生活污水通過(guò)格珊攔截和調(diào)節(jié)池混合后，進(jìn)入曝氣潮汐流人工濕地進(jìn)行凈化，曝氣的頻次和潮汐流人工濕地淹沒(méi)、排空時(shí)間由電動(dòng)閘門(mén)和微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)控制，經(jīng)濕地凈化好的水進(jìn)入到下一個(gè)處理單元或直接用于灌溉、生產(chǎn)用水等。

污水首先通過(guò)格珊，將較大的固體懸浮物進(jìn)行攔截后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池1來(lái)調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，在調(diào)節(jié)池1里混合后進(jìn)入潮汐流人工濕地單元的池體14內(nèi)，池體14長(zhǎng)50m、寬25m、高1.5m，其內(nèi)部從上到下依次為植物4、礫石層5、主填料層7、過(guò)渡層10、承托層11和細(xì)砂保護(hù)層13，粒徑大小依次為承托層>過(guò)渡層和礫石層>主填料層>細(xì)砂保護(hù)層，其中主填料層7采用對(duì)TP吸附效果較好的頁(yè)巖層和/或?qū)H₄⁺-N吸附效果較好的沸石層，或者兩者的交替分布，布水管6、曝氣管9（及其曝氣管上的曝氣盤(pán)8）和集水管12分設(shè)在主填料層的頂端、中部和底端，污水通過(guò)布水管6均勻布到整個(gè)濕地表面，經(jīng)風(fēng)機(jī)16鼓風(fēng)曝氣和填料層的吸附凈化后，由集水管12收集并排出至集水池15中。

濕地單元的進(jìn)水口和出水口分設(shè)電動(dòng)閥門(mén)3.1和3.2，分別由微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)2.1和2.2來(lái)控制閥門(mén)的開(kāi)啟，以控制濕地淹沒(méi)、排空的時(shí)間。

依照農(nóng)村生活污水排放時(shí)段特征（夜晚基本無(wú)污水產(chǎn)生）設(shè)置潮汐流人工濕地的水力負(fù)荷為0.35m³/(m²·d)，運(yùn)行方式為1周期/天，一天之內(nèi)06:00-18:00進(jìn)水，10:00-22:00出水，22:00-次日06:00閑置，淹沒(méi)排空比為16h:8h。

微電腦時(shí)空開(kāi)關(guān)2.3用于控制風(fēng)機(jī)16的啟停，以控制曝氣的時(shí)長(zhǎng)和頻次，一天內(nèi)06:00-22:00為本技術(shù)方案的曝氣時(shí)段，22:00-次日06:00停滯。

所述濕地單元的池體底部可以設(shè)置防滲層，所述防滲層可以采用任意適宜的現(xiàn)有技術(shù)和其他可能的技術(shù)。作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述防滲層可以自基面起由里到外依次為膨潤(rùn)土墊層、HDPE土工膜、膨潤(rùn)土保護(hù)層、細(xì)沙保護(hù)層和滌綸無(wú)紡?fù)凉げ紝?，通過(guò)將滌綸無(wú)紡?fù)凉げ荚O(shè)置與細(xì)沙保護(hù)層的上面，有助于提供對(duì)土工膜的整體保護(hù)效果，利用滌綸無(wú)紡?fù)凉げ嫉恼w性和韌性，支承、勻化和緩沖來(lái)自上方的外力/外物，同時(shí)隔離雜質(zhì)，減少細(xì)沙保護(hù)層的污染以及生化反應(yīng)，這種土工布的上面可以直接鋪設(shè)礫石層、填料層和集水管道，膨潤(rùn)土保護(hù)層的設(shè)置有利于防止實(shí)際實(shí)施中細(xì)沙中較大顆粒或尖銳異物對(duì)土工膜的損壞。土工膜之間的接縫處優(yōu)選采用堆焊焊接，且位于上層的土工膜焊接邊緣為折疊邊，將上層土工膜搭接在下層土工膜上時(shí)，留出一定的折疊富余量，將富余部分向上翻起并折疊在本土工膜的主體部分上，形成折疊后的邊緣，在折疊后的邊緣處進(jìn)行與下層土工膜之間的堆焊，這種焊接方式不僅方便易行，而且在實(shí)際中能夠有效地保證焊接區(qū)域的強(qiáng)度，且不存在邊緣破損。

所述濕地單元內(nèi)可以設(shè)置若干集排氣立管，所述集排氣立管的側(cè)壁上分布有若干集氣通孔，外面包裹有一層或多層非金屬絲網(wǎng)，例如尼龍絲網(wǎng)，所述集排氣立管的下端延伸池體的底部，上端露在外面，池內(nèi)因生化反應(yīng)形成的二氧化碳和氮?dú)獾葰怏w可以在內(nèi)部壓力作用下自動(dòng)進(jìn)入集排氣立管并排出，包裹在外面的絲網(wǎng)網(wǎng)孔能夠阻擋顆粒物進(jìn)入立管，由此允許立管上采用相對(duì)較大的集氣通孔，有助于防止通孔堵塞，延長(zhǎng)使用壽命。

所述濕地單元內(nèi)的底部、中部和上部可以設(shè)有在線溫度檢測(cè)儀和/或壓力檢測(cè)儀，所述在線溫度檢測(cè)儀/或壓力檢測(cè)儀的輸出接入現(xiàn)場(chǎng)控制柜，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制柜的顯示器進(jìn)行顯示，以便于了解和判斷池體內(nèi)部的生化反應(yīng)狀況，例如，溫度是影響菌群活性的一個(gè)重要環(huán)境因素，而壓力則提示池內(nèi)透水透氣性能以及由此可能存在的生化反應(yīng)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)可以依據(jù)需要設(shè)置相關(guān)的數(shù)據(jù)處理電路或裝置，將溫度/壓力檢測(cè)儀的輸出接入相關(guān)數(shù)據(jù)處理電路或裝置，以進(jìn)行所需的顯示處理和其他處理，例如，數(shù)據(jù)處理電路或裝置可以設(shè)有報(bào)警輸出，在檢測(cè)的溫度/壓力數(shù)據(jù)符合報(bào)警條件時(shí)，通過(guò)報(bào)警輸出連接的報(bào)警指示燈和/或報(bào)警蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。

所述濕地單元的池體的上面可以設(shè)有縱向和/或橫向的人行橋，所述人行橋的兩端固定安裝在池壁或地面上，由此，管理和檢修人員可以走到橋上進(jìn)行近距離查看和檢修作業(yè)。

本實(shí)用新型較傳統(tǒng)的潮汐流人工濕地相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

應(yīng)用領(lǐng)域更廣，能夠處理直排的農(nóng)村生活污水，抗污染沖擊負(fù)荷更強(qiáng)；

通過(guò)中部曝氣在空間上構(gòu)建有氧、厭氧區(qū)域，有氧區(qū)域加強(qiáng)對(duì)SS、COD、BOD₅、NH₄⁺-N等耗氧污染物和聚磷菌的吸磷，厭氧區(qū)有利于NO₃^--N的反硝化作用；

曝氣能夠一定程度上沖刷生物膜，一方面促進(jìn)生物膜的更新，加速微生物的新陳代謝，另一方面生物膜的脫落能夠使更多的填料表面裸露在水體中，加速填料對(duì)COD、NH₄⁺-N和TP的吸附；

頁(yè)巖層和沸石層的交替分布對(duì)TP和NH₄⁺-N有良好的吸附作用，加強(qiáng)濕地對(duì)污染物的去除。

本實(shí)用新型公開(kāi)的各優(yōu)選和可選的技術(shù)手段，除特別說(shuō)明外及一個(gè)優(yōu)選或可選技術(shù)手段為另一技術(shù)手段的進(jìn)一步限定外，均可以任意組合，形成若干不同的技術(shù)方案。