申請(qǐng)日2015.07.17

　　公開(公告)日2017.06.06

　　IPC分類號(hào)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(shè)置的人工濕地(1)、強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)和強(qiáng)化反硝化生態(tài)溝渠(3)，在所述人工濕地(1)的前端設(shè)置有布水區(qū)(5)，后端設(shè)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(yīng)區(qū)(8)、細(xì)沙層(7)和土壤層(6)，所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)包括生物沸石區(qū)(14)，所述強(qiáng)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(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

　　權(quán)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(shè)置的人工濕地(1)、強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)和強(qiáng)化反硝化生態(tài)溝渠(3)，在所述人工濕地(1)的前端設(shè)置有布水區(qū)(5)，后端設(shè)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(yīng)區(qū)(8)、細(xì)沙層(7)和土壤層(6)，所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)包括生物沸石區(qū)(14)，所述強(qiáng)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);在所述固體碳源反硝化區(qū)(16)上設(shè)置有預(yù)制蓋板(17)，在所述深度凈化區(qū)(18)的后端設(shè)置有凈化排水區(qū)(22);在所述布水區(qū)(5)的上部設(shè)置有布水管(4)，在所述集水集泥區(qū)(10)的后端設(shè)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(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)前端的上部設(shè)置有排水管(13)，連通所述濕地排水區(qū)(12)和所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)，所述強(qiáng)化反硝化生態(tài)溝渠(3)的底部低于所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)的底部，所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)和所述強(qiáng)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(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)后端的下部，所述預(yù)制蓋板(17)的上部;在所述強(qiáng)化反硝化生態(tài)溝渠(3)后端的下部設(shè)置有入水管(23)，連通所述強(qiáng)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(shè)置有排放管(19);

　　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(shè)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(yù)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(xì)沙層(7)厚度為5cm;所述反應(yīng)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(shè)置高度與所述細(xì)沙層(7)的底部的高度一致，所述強(qiáng)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。

　　2.根據(jù)權(quán)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：所述強(qiáng)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(hù)坡，底部為由前至后傾斜設(shè)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。

　　3.根據(jù)權(quán)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：所述強(qiáng)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(hù)坡，底部為由前至后傾斜設(shè)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。

　　4.根據(jù)權(quán)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：所述預(yù)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(zhǎng)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;所述排放管(19)的設(shè)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。

　　5.根據(jù)權(quán)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：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(qiáng)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(qiáng)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。

　　6.一種采用權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)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(jìn)水期和靜置期，通過進(jìn)水期和靜置期的輪換使所述系統(tǒng)以間歇方式運(yùn)行，經(jīng)厭氧處理后的養(yǎng)殖廢水經(jīng)布水管進(jìn)入人工濕地(1)中的布水區(qū)(5)，養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)物、SS、總磷、致病菌在反應(yīng)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(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠(2)，污泥定期用潛污泵抽出;其中，在進(jìn)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(fù)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(gè)運(yùn)行周期的進(jìn)水期，隨水流入強(qiáng)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?dú)?水中剩余的有機(jī)物、SS和總磷在深度凈化區(qū)(18)被進(jìn)一步去除。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述系統(tǒng)每天進(jìn)水1次，每次進(jìn)水時(shí)間為0.5～2h，其余時(shí)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(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)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(shù)

　　農(nóng)村分散養(yǎng)豬規(guī)模多在200頭以下，其特點(diǎn)是豬場(chǎng)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(jì)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(shí)，也帶來了巨大的環(huán)境污染。根據(jù)《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》，畜禽養(yǎng)殖已經(jīng)成為很多地區(qū)的頭號(hào)污染源。分散養(yǎng)豬業(yè)作為地方經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是養(yǎng)殖散戶的主要經(jīng)濟(jì)來源，不可能在短時(shí)間內(nèi)通過關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)等強(qiáng)制措施徹底解決源頭污染問題，只能通過適宜的處理技術(shù)，減少污染物對(duì)環(huán)境的危害。

　　現(xiàn)有的規(guī)模養(yǎng)殖處理技術(shù)由于基礎(chǔ)投資大，運(yùn)行管理費(fèi)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(shù)為厭氧處理技術(shù)。厭氧反應(yīng)器具有運(yùn)行成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、抗沖擊性能好等特點(diǎn)，適用于經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)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(jī)物濃度大幅降低，但是仍含有高濃度氮磷和大量細(xì)菌，如果直接排放水體，會(huì)導(dǎo)致水中氮磷含量升高，易出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象;同時(shí)細(xì)菌可能引發(fā)瘧疾、傷寒或其他流行病的傳播。因此，針對(duì)分散養(yǎng)豬的水質(zhì)及水量排放特征，開發(fā)一種簡(jiǎn)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(shí)意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于針對(duì)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(xì)菌的特點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)置的人工濕地、強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠和強(qiáng)化反硝化生態(tài)溝渠，在所述人工濕地的前端設(shè)置有布水區(qū)，后端設(shè)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(yīng)區(qū)、細(xì)沙層和土壤層，所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠包括生物沸石區(qū)，所述強(qiáng)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(shè)置有預(yù)制蓋板，在所述深度凈化區(qū)的后端設(shè)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(shè)置有布水管，在所述集水集泥區(qū)的后端設(shè)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(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠前端的上部設(shè)置有排水管，連通所述濕地排水區(qū)和所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠，所述強(qiáng)化反硝化生態(tài)溝渠的底部低于所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠的底部，所述強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠和所述強(qiáng)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(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠后端的下部，所述預(yù)制蓋板的上部;在所述強(qiáng)化反硝化生態(tài)溝渠后端的下部設(shè)置有入水管，連通所述強(qiáng)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(shè)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(shè)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(yù)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(xì)沙層厚度為5cm;反應(yīng)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(shè)置高度與所述細(xì)沙層的底部的高度一致，所述強(qiáng)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(qiáng)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(hù)坡，底部為由前至后傾斜設(shè)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(qiáng)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(hù)坡，底部為由前至后傾斜設(shè)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(yù)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(zhǎng)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(shè)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)水期和靜置期，通過進(jìn)水期和靜置期的輪換使所述系統(tǒng)以間歇方式運(yùn)行，經(jīng)厭氧處理后的養(yǎng)殖廢水經(jīng)布水管進(jìn)入人工濕地中的布水區(qū)，養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)物、SS、總磷、致病菌在反應(yīng)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(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠，污泥定期用潛污泵抽出;其中，在進(jìn)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(fù)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(gè)運(yùn)行周期的進(jìn)水期，隨水流入強(qiáng)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?dú)?水中剩余的有機(jī)物、SS和總磷在深度凈化區(qū)被進(jìn)一步去除。

　　本發(fā)明所述的方法，其中，所述系統(tǒng)每天進(jìn)水1次，每次進(jìn)水時(shí)間為0.5～2h，其余時(shí)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(shù)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(diǎn)：

　　1、針對(duì)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(shí)現(xiàn)了廢水低成本、高效的處理。

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

　　3、強(qiáng)化硝化生態(tài)溝渠按沸石粒度分層填充，有利于進(jìn)水期進(jìn)水能快速流過，同時(shí)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(yù)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(fēng)險(xiǎn)。