申請日2015.07.17

　　公開(公告)日2015.11.18

　　IPC分類號C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，包括串聯(lián)設置的人工濕地(1)、強化硝化生態(tài)溝渠(2)和強化反硝化生態(tài)溝渠(3)，在所述人工濕地(1)的前端設置有布水區(qū)(5)，后端設置有濕地排水區(qū)(12)，所述人工濕地(1)從下至上依次包括集水集泥區(qū)(10)、反應區(qū)(8)、細沙層(7)和土壤層(6)，所述強化硝化生態(tài)溝渠(2)包括生物沸石區(qū)(14)，所述強化反硝化生態(tài)溝渠(3)包括前后相鄰的固體碳源反硝化區(qū)(16)和深度凈化區(qū)(18)。本發(fā)明的系統(tǒng)能夠有效去除分散養(yǎng)豬沖洗水中污染物，并具有持續(xù)脫氮除磷、維護簡單、運行經(jīng)濟等優(yōu)點。

　　權利要求書

　　1.一種處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在于：包括串聯(lián)設置的 人工濕地(1)、強化硝化生態(tài)溝渠(2)和強化反硝化生態(tài)溝渠(3)，在所述人工濕地(1) 的前端設置有布水區(qū)(5)，后端設置有濕地排水區(qū)(12)，所述人工濕地(1)從下至上依次 包括集水集泥區(qū)(10)、反應區(qū)(8)、細沙層(7)和土壤層(6)，所述強化硝化生態(tài)溝渠(2) 包括生物沸石區(qū)(14)，所述強化反硝化生態(tài)溝渠(3)包括前后相鄰的固體碳源反硝化區(qū)(16) 和深度凈化區(qū)(18)。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在 于：在所述固體碳源反硝化區(qū)(16)上設置有預制蓋板(17)，在所述深度凈化區(qū)(18)的后 端設置有凈化排水區(qū)(22)。

　　3.根據(jù)權利要求2所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在 于：在所述布水區(qū)(5)的上部設置有布水管(4)，在所述集水集泥區(qū)(10)的后端設置有多 孔板(11)，連通所述人工濕地(1)和所述濕地排水區(qū)(12)，在所述強化硝化生態(tài)溝渠(2) 前端的上部設置有排水管(13)，連通所述濕地排水區(qū)(12)和所述強化硝化生態(tài)溝渠(2)， 所述強化反硝化生態(tài)溝渠(3)的底部低于所述強化硝化生態(tài)溝渠(2)的底部，所述強化硝 化生態(tài)溝渠(2)和所述強化反硝化生態(tài)溝渠(3)之間通過出水管(15)連接，所述出水管 (15)處于所述強化硝化生態(tài)溝渠(2)后端的下部，所述預制蓋板(17)的上部;在所述強 化反硝化生態(tài)溝渠(3)后端的下部設置有入水管(23)，連通所述強化反硝化生態(tài)溝渠(3) 和所述凈化排水區(qū)(22)，在所述凈化排水區(qū)(22)后端的上部設置有排放管(19)。

　　4.根據(jù)權利要求3所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在 于：在所述人工濕地(1)中，所述集水集泥區(qū)(10)的上表面為水平，下表面為傾斜設置， 厚度由前端向后端逐漸增加，后端高度為20～30cm，在所述集水集泥區(qū)(10)填充有粒徑為 3～5cm的礫石;

　　所述多孔板(11)為水泥預制板，孔徑為2～3cm，其上端與所述集水集泥區(qū)(10)的上 表面之間的距離為5cm，下端與所述集水集泥區(qū)(10)后端的底部平齊;所述土壤層(6) 厚度為10～20cm;所述細沙層(7)厚度為5cm;所述反應區(qū)(8)填充有磚渣、鋼渣、高 爐渣中的一種或多種的混合基質(zhì)，粒徑為5～20mm，填充的厚度為40～60cm;

　　所述濕地排水區(qū)(12)的底部低于所述集水集泥區(qū)(10)后端底部20～40cm，所述排 水管(13)的設置高度與所述細沙層(7)的底部的高度一致，所述強化硝化生態(tài)溝渠(2) 前端的底部與所述濕地排水區(qū)(12)的底部的高度一致。

　　5.根據(jù)權利要求4所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在 于：所述強化硝化生態(tài)溝渠(2)由天然溝渠改造而成，溝渠底部采用水泥砂漿襯底，坡壁采 用水泥抹漿護坡，底部為由前至后傾斜設置，傾斜角度為5～10°;所述生物沸石區(qū)(14)包 括上下兩層，上層填充粒徑為7～15mm的沸石，填充厚度為5cm，下層填充粒徑為3～5mm 的沸石，填充厚度為15～25cm。

　　6.根據(jù)權利要求5所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在 于：所述強化反硝化生態(tài)溝渠(3)由天然溝渠改造而成，溝渠底部采用水泥砂漿襯底，坡壁 采用水泥抹漿護坡，底部為由前至后傾斜設置，傾斜角度為1～3°;所述固體碳源反硝化區(qū)(16) 填充的固體碳源為玉米秸稈、小麥秸稈、蘆葦稈、水稻秸稈、稻殼中的一種或幾種的混合物， 填充厚度為20～50cm。

　　7.根據(jù)權利要求6所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在 于：所述預制蓋板(17)為方形水泥板，所述深度凈化區(qū)(18)的填充基質(zhì)為磚渣、鋼渣、 高爐渣中的一種或幾種的混合物，填充高度為20～50cm;所述深度凈化區(qū)(18)分為前后 長度相等的兩段，前段中的填充基質(zhì)的粒徑為20～50mm，后段中的填充基質(zhì)的粒徑為5～20 mm;所述排放管(19)的設置高度與所述固體碳源反硝化區(qū)(16)的上表面的高度一致。

　　8.根據(jù)權利要求7所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其特征在 于：在所述土壤層(6)的表層、所述生物沸石區(qū)(14)的表層和所述深度凈化區(qū)(18)的表 層中分別種植有濕地植物(9)、強化硝化區(qū)植物(20)和深度凈化區(qū)植物(21)，所述濕地植 物(9)為菖蒲，所述強化硝化區(qū)植物(20)為黑麥草，所述深度凈化區(qū)植物(21)為美人蕉。

　　9.一種采用權利要求1-8中任意一項所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠 系統(tǒng)處理養(yǎng)殖廢水的方法，其特征在于：包括如下步驟：

　　所述方法包括進水期和靜置期，通過進水期和靜置期的輪換使所述系統(tǒng)以間歇方式運行， 經(jīng)厭氧處理后的養(yǎng)殖廢水經(jīng)布水管進入人工濕地(1)中的布水區(qū)(5)，養(yǎng)殖廢水中的有機物、 SS、總磷、致病菌在反應區(qū)被去除，處理后的水和剩余污泥由多孔板(11)流入濕地排水區(qū) (12)，水由排水管(13)流入強化硝化生態(tài)溝渠(2)，污泥定期用潛污泵抽出;其中，在進 水期，廢水中的氨氮被生物沸石區(qū)(14)中的生物沸石快速吸附，靜置期則在自然復氧條件 下，由生物沸石再生產(chǎn)生硝酸鹽氮;靜置期產(chǎn)生的硝酸鹽氮在下一個運行周期的進水期，隨 水流入強化反硝化生態(tài)溝渠(3)中的固體碳源反硝化區(qū)(16)，被反硝化微生物利用固體碳 源為底物，還原為氮氣;水中剩余的有機物、SS和總磷在深度凈化區(qū)(18)被進一步去除。

　　10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于：所述系統(tǒng)每天進水1次，每次進水時間 為0.5～2h，其余時間靜置。

　　說明書

　　一種處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及環(huán)保技術領域，具體涉及一種能夠處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝 渠系統(tǒng)。

　　背景技術

　　農(nóng)村分散養(yǎng)豬規(guī)模多在200頭以下，其特點是豬場建在自家庭院附近、豬的食物組成以 潲水和青草料為主，輔以部分飼料。作為農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分，分散養(yǎng)豬業(yè)為農(nóng)村居民 創(chuàng)收的同時，也帶來了巨大的環(huán)境污染。根據(jù)《第一次全國污染源普查公報》，畜禽養(yǎng)殖已經(jīng) 成為很多地區(qū)的頭號污染源。分散養(yǎng)豬業(yè)作為地方經(jīng)濟支柱型產(chǎn)業(yè)，同時也是養(yǎng)殖散戶的主 要經(jīng)濟來源，不可能在短時間內(nèi)通過關、停、并、轉(zhuǎn)等強制措施徹底解決源頭污染問題，只 能通過適宜的處理技術，減少污染物對環(huán)境的危害。

　　現(xiàn)有的規(guī)模養(yǎng)殖處理技術由于基礎投資大，運行管理費用高，不適用于微利的分散養(yǎng)豬 行業(yè)。目前分散養(yǎng)殖常用的處理技術為厭氧處理技術。厭氧反應器具有運行成本低、維護簡 單、抗沖擊性能好等特點，適用于經(jīng)濟基礎較弱的農(nóng)村地區(qū)。經(jīng)過厭氧處理后的養(yǎng)殖廢水有 機物濃度大幅降低，但是仍含有高濃度氮磷和大量細菌，如果直接排放水體，會導致水中氮 磷含量升高，易出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象;同時細菌可能引發(fā)瘧疾、傷寒或其他流行病的傳播。因 此，針對分散養(yǎng)豬的水質(zhì)及水量排放特征，開發(fā)一種簡單高效的、能夠深度去除分散養(yǎng)豬沖 洗水中污染物的生態(tài)處理系統(tǒng)就具有重要的現(xiàn)實意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于針對經(jīng)厭氧處理后的養(yǎng)豬沖洗水中含高濃度氮磷和大量細菌的特點，提 供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠有效去除污水中污染物的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)。

　　一種處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，包括串聯(lián)設置的人工濕地、強化 硝化生態(tài)溝渠和強化反硝化生態(tài)溝渠，在所述人工濕地的前端設置有布水區(qū)，后端設置有濕 地排水區(qū)，所述人工濕地從下至上依次包括集水集泥區(qū)、反應區(qū)、細沙層和土壤層，所述強 化硝化生態(tài)溝渠包括生物沸石區(qū)，所述強化反硝化生態(tài)溝渠包括前后相鄰的固體碳源反硝化 區(qū)和深度凈化區(qū)。

　　本發(fā)明所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其中，在所述固體碳源 反硝化區(qū)上設置有預制蓋板，在所述深度凈化區(qū)的后端設置有凈化排水區(qū)。

　　本發(fā)明所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其中，在所述布水區(qū)的 上部設置有布水管，在所述集水集泥區(qū)的后端設置有多孔板，連通所述人工濕地和所述濕地 排水區(qū)，在所述強化硝化生態(tài)溝渠前端的上部設置有排水管，連通所述濕地排水區(qū)和所述強 化硝化生態(tài)溝渠，所述強化反硝化生態(tài)溝渠的底部低于所述強化硝化生態(tài)溝渠的底部，所述 強化硝化生態(tài)溝渠和所述強化反硝化生態(tài)溝渠之間通過出水管連接，所述出水管處于所述強 化硝化生態(tài)溝渠后端的下部，所述預制蓋板的上部;在所述強化反硝化生態(tài)溝渠后端的下部 設置有入水管，連通所述強化反硝化生態(tài)溝渠和所述凈化排水區(qū)，在所述凈化排水區(qū)后端的 上部設置有排放管。

　　本發(fā)明所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其中，在所述人工濕地 中，所述集水集泥區(qū)的上表面為水平，下表面為傾斜設置，厚度由前端向后端逐漸增加，后 端高度為20～30cm，在所述集水集泥區(qū)填充有粒徑為3～5cm的礫石;

　　所述多孔板為水泥預制板，孔徑為2～3cm，其上端與所述集水集泥區(qū)的上表面之間的 距離為5cm，下端與所述集水集泥區(qū)后端的底部平齊;所述土壤層厚度為10～20cm;細沙 層厚度為5cm;反應區(qū)填充有磚渣、鋼渣、高爐渣中的一種或多種的混合基質(zhì)，粒徑為5～ 20mm，填充的厚度為40～60cm;

　　所述濕地排水區(qū)的底部低于所述集水集泥區(qū)后端底部20～40cm，所述排水管的設置高 度與所述細沙層的底部的高度一致，所述強化硝化生態(tài)溝渠前端的底部與所述濕地排水區(qū)的 底部的高度一致。

　　本發(fā)明所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其中，所述強化硝化生 態(tài)溝渠由天然溝渠改造而成，溝渠底部采用水泥砂漿襯底，坡壁采用水泥抹漿護坡，底部為 由前至后傾斜設置，傾斜角度為5～10°;所述生物沸石區(qū)包括上下兩層，上層填充粒徑為7～ 15mm的沸石，填充厚度為5cm，下層填充粒徑為3～5mm的沸石，填充厚度為15～25cm。

　　本發(fā)明所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其中，所述強化反硝化 生態(tài)溝渠由天然溝渠改造而成，溝渠底部采用水泥砂漿襯底，坡壁采用水泥抹漿護坡，底部 為由前至后傾斜設置，傾斜角度為1～3°;所述固體碳源反硝化區(qū)填充的固體碳源為玉米秸稈、 小麥秸稈、蘆葦稈、水稻秸稈、稻殼中的一種或幾種的混合物，填充厚度為20～50cm。

　　本發(fā)明所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其中，所述預制蓋板為 方形水泥板，所述深度凈化區(qū)的填充基質(zhì)為磚渣、鋼渣、高爐渣中的一種或幾種的混合物， 填充高度為20～50cm;所述深度凈化區(qū)分為前后長度相等的兩段，前段中的填充基質(zhì)的粒 徑為20～50mm，后段中的填充基質(zhì)的粒徑為5～20mm;所述第二排放管的設置高度與所述 固體碳源反硝化區(qū)的上表面的高度一致。

　　本發(fā)明所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)，其中，在所述人工濕地 中的土壤層表層、所述強化硝化生態(tài)溝渠的表層和所述深度凈化區(qū)的表層中分別種植有濕地 植物、強化硝化區(qū)植物和深度凈化區(qū)植物，所述濕地植物為菖蒲，所述強化硝化區(qū)植物為黑 麥草，所述深度凈化區(qū)植物為美人蕉。

　　一種采用所述的處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)處理養(yǎng)殖廢水的方法， 包括如下步驟：

　　所述方法包括進水期和靜置期，通過進水期和靜置期的輪換使所述系統(tǒng)以間歇方式運行， 經(jīng)厭氧處理后的養(yǎng)殖廢水經(jīng)布水管進入人工濕地中的布水區(qū)，養(yǎng)殖廢水中的有機物、SS、總 磷、致病菌在反應區(qū)被去除，處理后的水和剩余污泥由多孔板流入濕地排水區(qū)，水由排水管 流入強化硝化生態(tài)溝渠，污泥定期用潛污泵抽出;其中，在進水期，廢水中的氨氮被生物沸 石區(qū)中的生物沸石快速吸附，靜置期則在自然復氧條件下，由生物沸石再生產(chǎn)生硝酸鹽氮; 靜置期產(chǎn)生的硝酸鹽氮在下一個運行周期的進水期，隨水流入強化反硝化生態(tài)溝渠中的固體 碳源反硝化區(qū)，被反硝化微生物利用固體碳源為底物，還原為氮氣;水中剩余的有機物、SS 和總磷在深度凈化區(qū)被進一步去除。

　　本發(fā)明所述的方法，其中，所述系統(tǒng)每天進水1次，每次進水時間為0.5～2h，其余時 間靜置。

　　本發(fā)明處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)與現(xiàn)有技術不同之處在于：本發(fā) 明處理分散養(yǎng)豬沖洗廢水的人工濕地-生態(tài)溝渠系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

　　1、針對分散養(yǎng)豬沖洗廢水的水質(zhì)特征和排放特征，構(gòu)建了具有明顯功能分區(qū)特征的處理 系統(tǒng)，實現(xiàn)了廢水低成本、高效的處理。

　　2、反應區(qū)所處理廢水的有機物濃度較高，所增殖的生物質(zhì)將會較多，集水集泥區(qū)、多孔 板和排水區(qū)的設計，有利于該區(qū)域脫落污泥的排出，可避免濕地堵塞。

　　3、強化硝化生態(tài)溝渠按沸石粒度分層填充，有利于進水期進水能快速流過，同時還能保 障在靜置期該區(qū)域具有一定的濕度，確保靜置期硝化微生物功能的正常發(fā)揮。

　　4、使用預制蓋板覆蓋在固體碳源上，可避免質(zhì)輕的固體碳源在水流大(如下雨)情況下 被沖走。

　　5、深度凈化層分為前后兩段，前段粒徑大，后段粒徑小，有利于避免固體碳源中較難降 解部分堵塞深度凈化層的風險。