申請(qǐng)日2017.10.09

　　公開(公告)日2017.12.22

　　IPC分類號(hào)C02F3/32; C02F3/34

　　摘要

　　本發(fā)明的公開了一種竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，所述竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)包括人工濕地池體、穿孔排水收集管和填料層，所述填料層垂直方向由上到下依次為植物基質(zhì)填料層和生物填料層兩層，所述植物基質(zhì)填料層和生物填料層之間設(shè)置有鋼混結(jié)構(gòu)的滲濾板;所述植物基質(zhì)填料層由上到下依次設(shè)置有配水總管、濕地植物、植物基質(zhì)層、第二礫石層和土工布，所述生物填料層由上到下依次設(shè)置有復(fù)合生物填料層、均質(zhì)砂層和第一礫石層。本發(fā)明為生態(tài)濾床工藝和人工濕地工藝的有機(jī)耦合，體現(xiàn)了兩種工藝特點(diǎn)，增強(qiáng)微生物和植物作用，解決人工濕地堵塞問題，水處理效率高，生物凈化效果好。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)包括人工濕地池體(1)、穿孔排水收集管(2)和填料層，所述填料層垂直方向由上到下依次為植物基質(zhì)填料層和生物填料層兩層，所述植物基質(zhì)填料層和生物填料層之間設(shè)置有鋼混結(jié)構(gòu)的滲濾板(6);

　　所述植物基質(zhì)填料層由上到下依次設(shè)置有配水總管(11)、濕地植物(12)、植物基質(zhì)層(13)、第二礫石層(8)和土工布(7)，所述人工濕地池體(1)在靠近所述植物基質(zhì)層(13)的位置的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水配水槽(9)和設(shè)置在所述進(jìn)水配水槽(9)上的進(jìn)水總管(10)，所述進(jìn)水總管(10)與配水總管(11)相連通;所述生物填料層由上到下依次設(shè)置有復(fù)合生物填料層(5)、均質(zhì)砂層(4)和第一礫石層(3);所述人工濕地池體(1)的底部設(shè)置有穿孔排水收集管(2)，所述穿孔排水收集管(2)與出水槽(14)、出水總管(15)依次相連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述人工濕地采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，人工濕地池體(1)內(nèi)部側(cè)壁和底部均設(shè)置防滲層，所述濕地植物(12)為黃昌蒲;所述的植物基質(zhì)層(13)由竹炭、壤土、砂礫混合而成。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的植物基質(zhì)層由按質(zhì)量百分比含量的如下組分組成：

　　竹炭 5-10%，

　　壤土 20-25%，

　　石英砂 65-75%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的植物基質(zhì)層(13)的厚度為35cm，所述第二礫石層(8)的厚度為5-10cm。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述植物基質(zhì)層(13)的竹炭、壤土和石英砂的粒徑為3-5mm，所述第二礫石層(8)的礫石粒徑為5-10mm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求4、5所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述土工布(7)為透水型土工布，所述滲濾板(6)的滲濾孔直徑為2cm，所述滲濾板的孔間隔距離為5cm，所述滲濾板的厚度為5-10cm。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述生物填料層的厚度為120cm，其中復(fù)合生物填料層(5)的厚度為40cm，所述均質(zhì)砂層(4)的厚度為50cm，所述第一礫石層(3)的厚度為30cm;所述均質(zhì)砂層(4)的砂粒的粒徑為5-8mm，所述第一礫石層(3)的粒徑為10-25mm。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述生物填料層內(nèi)的復(fù)合填料由懸浮球生物填料內(nèi)部填充K1型有機(jī)合成流化床填料和陶粒填料復(fù)合而成，K1型有機(jī)合成流化床填料和陶粒填料在懸浮球生物填料內(nèi)的填充度為70-80%。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述懸浮球生物填料的直徑為8cm，K1型流化床有機(jī)合成填料和陶粒填料的直徑均為1cm，K1型流化床有機(jī)合成填料與懸浮球生物填料各占50%。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述人工濕地系統(tǒng)的進(jìn)水總管(10)、配水總管(11)、出水總管(15)和穿孔排水收集管(2)的材質(zhì)均為PVC管。

　　說明書

　　竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于環(huán)境工程污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種強(qiáng)化生物、生態(tài)作用的農(nóng)村生活污水高效深度的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　人工濕地是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型污水處理工藝，通過濕地基質(zhì)、濕地植物及微生物的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的高效去除。人工濕地具有處理效果好、建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)管理方便等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用到生活污水、工業(yè)廢水、地表污染水等的處理。

　　人工濕地是由濕地基質(zhì)、濕地植物和濕地微生物組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。濕地基質(zhì)為濕地微生物附著提供了載體，其特性對(duì)濕地微生物種類和數(shù)量具有重要影響;同時(shí)濕地基質(zhì)種類、理化特性對(duì)污染物的去除能力也會(huì)產(chǎn)生巨大影響。

　　濕地微生物在人工濕地有機(jī)物及氮的去除中起到?jīng)Q定性的作用;濕地植物的吸收是氮、磷去除的重要途徑，其對(duì)氮、磷吸收能力與植物種類及植物生物量密切相關(guān)，對(duì)某種濕地植物而言，氮、磷去除效率與植物生物量成正相關(guān)。因此，調(diào)控濕地基質(zhì)微生物種類及數(shù)量，提高濕地植物生物量，是提高濕地凈化效果的有效途徑。

　　傳統(tǒng)人工濕地基質(zhì)主要有土壤、石英砂和礫石等，在具體人工濕地中，基質(zhì)往往比較單一。在污水處理過程中因基質(zhì)上生長(zhǎng)的微生物膜增厚、腐爛的植物根系的積累，再加上污水中的一些懸浮物導(dǎo)致填料堵塞，影響濕地處理效率，破壞其運(yùn)行穩(wěn)定性，是人工濕地運(yùn)行管理中亟待解決的共性問題。

　　生物炭通常指由木材、農(nóng)業(yè)廢棄物、植物枯枝落葉等生物質(zhì)在缺氧和溫度低于700℃條件下熱解形成的多孔炭材料。由于該物質(zhì)在自然環(huán)境中能穩(wěn)定存在數(shù)千年或更長(zhǎng)時(shí)間，具有很大的“固碳”潛力，從而緩解全球氣候變暖、增加陸地“碳匯”。同時(shí)生物炭對(duì)土壤理化及生物學(xué)特性具有調(diào)節(jié)作用，可促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)、發(fā)育，增強(qiáng)植物對(duì)氮、磷的吸收利用效率，提高土壤中微生物活性。因此，生物炭被逐漸應(yīng)用在生態(tài)環(huán)境污染治理，產(chǎn)生良好的生態(tài)效益和環(huán)保效應(yīng)。

　　目前，本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開發(fā)一種竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的技術(shù)目的在于提供了一種增強(qiáng)微生物和植物作用，解決人工濕地堵塞問題的竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)。

　　為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)，所述竹炭復(fù)合填料生物防堵型生活污水深度處理人工濕地系統(tǒng)包括人工濕地池體、穿孔排水收集管和填料層，所述填料層垂直方向由上到下依次為植物基質(zhì)填料層和生物填料層兩層，所述植物基質(zhì)填料層和生物填料層之間設(shè)置有鋼混結(jié)構(gòu)的滲濾板;所述植物基質(zhì)填料層由上到下依次設(shè)置有配水總管、濕地植物、植物基質(zhì)層、第二礫石層和土工布，所述人工濕地池體在靠近所述植物基質(zhì)層的位置的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水配水槽和設(shè)置在所述進(jìn)水配水槽上的進(jìn)水總管，所述進(jìn)水總管與配水總管相連通;所述生物填料層由上到下依次設(shè)置有復(fù)合生物填料層、均質(zhì)砂層和第一礫石層;所述人工濕地池體的底部設(shè)置有穿孔排水收集管，所述穿孔排水收集管與出水槽、出水總管依次相連接。

　　進(jìn)一步地，所述人工濕地采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，人工濕地池體內(nèi)部側(cè)壁和底部均設(shè)置防滲層，所述濕地植物為黃昌蒲;所述的植物基質(zhì)層由竹炭、壤土、砂礫按一定比例混合而成。

　　進(jìn)一步地，所述的植物基質(zhì)層由按質(zhì)量百分比含量的如下組分組成：

　　竹炭 5-10%，

　　壤土 20-25%，

　　石英砂 65-75%。

　　更進(jìn)一步地，所述的植物基質(zhì)層的厚度為35cm，所述第二礫石層的厚度為5-10cm。

　　進(jìn)一步地，所述植物基質(zhì)層的竹炭、壤土和石英砂的粒徑為3-5mm，所述第二礫石層的礫石粒徑為5-10mm。

　　進(jìn)一步地，所述土工布為透水型土工布，所述滲濾板的滲濾孔直徑為2cm，所述滲濾板的孔間隔距離為5cm，所述滲濾板的厚度為5-10cm。

　　更進(jìn)一步地，所述生物填料層的厚度為120cm，其中復(fù)合生物填料層的厚度為40cm，所述均質(zhì)砂層的厚度為50cm，所述第一礫石層的厚度為30cm;所述均質(zhì)砂層的砂粒的粒徑為5-8mm，所述第一礫石層的粒徑為10-25mm。

　　進(jìn)一步地，所述生物填料層內(nèi)的復(fù)合填料由懸浮球生物填料內(nèi)部填充K1型有機(jī)合成流化床填料和陶粒填料復(fù)合而成，K1型有機(jī)合成流化床填料和陶粒填料在懸浮球生物填料內(nèi)的填充度為70-80%。

　　進(jìn)一步地，所述懸浮球生物填料的直徑為8cm，K1型流化床有機(jī)合成填料和陶粒填料的直徑均為1cm，K1型流化床有機(jī)合成填料與懸浮球生物填料各占50%。

　　更進(jìn)一步地，所述人工濕地系統(tǒng)的進(jìn)水總管、配水總管、出水總管和穿孔排水收集管的材質(zhì)均為PVC管。

　　本發(fā)明的有益效果：

　　本發(fā)明為生態(tài)濾床工藝和人工濕地工藝的有機(jī)耦合，體現(xiàn)了兩種工藝特點(diǎn)，增強(qiáng)微生物和植物作用，解決人工濕地堵塞問題，水處理效率高，生物凈化效果好。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)本發(fā)明將人工濕地填料層分隔成2個(gè)區(qū)域，上層主要為植物基質(zhì)層，下層為生物填料層，中間采用透水型土工布和滲濾板間隔，阻止植物基質(zhì)層土壤顆粒及死亡的植物根系等進(jìn)入下層導(dǎo)致人工濕地堵塞。

　　(2)生物炭(竹炭)密度小，比表面積大，為微生物附著生長(zhǎng)提供了良好的棲息場(chǎng)所，提高了基質(zhì)內(nèi)微生物種群及豐度，從而強(qiáng)化了濕地污水生物凈化效果。

　　(3)生物炭(竹炭)促進(jìn)了植物根系生長(zhǎng)，增強(qiáng)了植物利用水中氮、磷等物質(zhì)能力，增加了植物地表生物量，從而提高了濕地凈化污水的效果。

　　(4)在下層填充懸浮球生物填料(填充K1型流化床有機(jī)合成填料和陶粒填料)，掛膜后進(jìn)一步強(qiáng)化了濕地脫氮效果，降低了出水總氮。

　　(5)本發(fā)明上層采用生態(tài)滲濾處理，下層采用生物復(fù)合填料及無(wú)機(jī)石英砂濾料粒徑由粗至細(xì)，達(dá)到了生物處理與深度過濾一體化效果。

　　(6)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)出水口位置，使上層植物基質(zhì)層處在飽氣狀態(tài)，污水在好氧條件下實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解和硝化過程;而滲濾板下層填料處在飽水狀態(tài)，污水在缺氧狀態(tài)而進(jìn)水反硝化脫氮，最后通過無(wú)機(jī)砂粒層進(jìn)一步截流少量懸浮固體顆粒，降低出水的濁度和色度，特別是氮磷污染物的去除。