申請日2014.01.03
公開(公告)日2014.04.30
IPC分類號C02F3/32
摘要
本發(fā)明公開了一種薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)，包括上層植物填料床和下層水耕植物床，上層植物填料床包括床體、填料和挺水植物，填料放置在床體內(nèi)，挺水植物種植在填料上，向床體的右側(cè)區(qū)域供水，床體的左側(cè)區(qū)域溢水;下層水耕植物床包括集水區(qū)、植物栽培槽和水培植物，水培植物種植在植物栽培槽內(nèi)，集水區(qū)收集床體的左側(cè)區(qū)域溢水并向植物栽培槽的左側(cè)區(qū)域供水，在植物栽培槽的右側(cè)設(shè)置有出水口。本發(fā)明由兩層人工濕地系統(tǒng)上下層疊而成，不僅土地面積利用率提高了約一倍，克服了傳統(tǒng)單一型濕地占地面積大的缺點;且綜合了植物和微生物的生物吸附、降解，還有填料層的物理截留過濾等處理作用，具有更高的污水處理效率。
權(quán)利要求書
1.薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)，其特征在于：包括位 于正上方的上層植物填料床和位于正下方的下層水耕植物床，所述上層植物填料床包括 床體(1)、填料(2)和挺水植物(3)，所述填料(2)放置在床體(1)內(nèi)，挺水植物 (3)種植在填料(2)上，向床體(1)的右側(cè)區(qū)域供水，床體(1)的左側(cè)區(qū)域溢水; 所述下層水耕植物床包括集水區(qū)(16)、植物栽培槽(13)和水培植物(15)，所述水培 植物(15)種植在植物栽培槽(13)內(nèi)，所述集水區(qū)(16)收集床體(1)的左側(cè)區(qū)域 溢水并向植物栽培槽(13)的左側(cè)區(qū)域供水，在植物栽培槽(13)的右側(cè)設(shè)置有出水口 (17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 其特征在于：所述床體(1)由并排間隔布置的條狀填料床(5)構(gòu)成，所述條狀填料床 (5)為由床底(6)和四個側(cè)壁圍合成的第一凹槽，分別記四個側(cè)壁為前側(cè)壁、后側(cè)壁、 左側(cè)壁(7)和右側(cè)壁，其中左側(cè)壁(7)為條狀填料床(5)長度方向位于左端的側(cè)壁， 右側(cè)壁為條狀填料床(5)長度方向位于右端的側(cè)壁，所述前側(cè)壁、后側(cè)壁和右側(cè)壁的 上沿高度相等且均高于左側(cè)壁(7)上沿高度;所述第一凹槽內(nèi)設(shè)置有擋板(8)，所述 擋板(8)的前后兩側(cè)分別與前側(cè)壁和后側(cè)壁相接，擋板(8)的上沿高度高于左側(cè)壁(7) 上沿高度、底側(cè)與床底(6)之間存在間隙，通過擋板(8)將第一凹槽分為左側(cè)的出水 區(qū)(10)和右側(cè)的填料區(qū)(9)，所述填料(2)放置在填料區(qū)(9)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 其特征在于：所述床底(6)存在左低右高的坡度α;所述左側(cè)壁(7)與床底(6)之間 的夾角β大于90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水 系統(tǒng)，其特征在于：所述左側(cè)壁(7)的上端設(shè)置有導流板(11)，所述導流板(11)豎 直向下并與左側(cè)壁(7)的溢水沿連成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 其特征在于：所述導流板(11)的正下方設(shè)置有一組位置水平的散水板(12)，所述散 水板(12)豎直間隔排布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 其特征在于：所述植物栽培槽(13)由并排零間隔布置的條狀水培槽構(gòu)成，所述條狀水 培槽為由底壁和四個側(cè)壁圍合成的第二凹槽，所述底壁位置水平，所述四個側(cè)壁位置豎 直。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 其特征在于：所述填料(2)為煤渣，所述煤渣的粒徑為5～10mm，填料(2)的堆積厚 度為20～25cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 其特征在于：所述挺水植物(3)為蘆葦和西伯利亞鳶尾，其中蘆葦為夏秋季植物，西 伯利亞鳶尾為冬春季植物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 其特征在于：所述水培植物(15)為水芹和空心菜，其中空心菜為夏秋季植物，水芹為 冬春季植物。
說明書
薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及人工濕地、水體生態(tài)修復和污水處理技術(shù)，特別涉及一種薄層植物填料 床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)，屬于人工濕地污水凈化技術(shù)。
背景技術(shù)
人工濕地是一種由人工建造和控制運行的特殊地面，一般包括填料、植物和微生物 三個主要部分。運行時將污水有控制地投配到人工濕地上，利用填料、植物和微生物的 物理、化學、生物化學的協(xié)同作用來完成污水的凈化。其作用機理包括吸附、滯留、過 濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、殘留物積累等作用。
人工濕地不僅可以有效地去除污水中的氮磷和有機污染物，促進污水中各種物質(zhì)的 循環(huán)和再利用;還可以輸運和貯存大量的雨水，減小雨水對土地的沖刷，并可去除雨水 中大部分污染物，大大減輕對后續(xù)水體的污染和壓力;除此之外，人工濕地存在于自然 環(huán)境中，還可以改善區(qū)域氣候，為多種生物提供良好地棲息環(huán)境，構(gòu)造良性的生態(tài)系統(tǒng)。
人工濕地作為一種處理污水的技術(shù)手段，除了具有良好的污水處理效果外，還具有 投資少、工藝簡單、運行費用低、管理方便等優(yōu)點，但同時也存在一些制約發(fā)展的缺點： 目前國內(nèi)外的人工濕地多數(shù)采用平面型結(jié)構(gòu)，水流較為平緩，運行時間長，基質(zhì)溶氧水 平低;平面型濕地還容易產(chǎn)生死角，水流淤堵也是一個尚待解決的問題;另外，人工濕 地的污水處理水平與占地面積成正比，要形成一定的污水處理規(guī)模，就對土地的性質(zhì)和 面積有較高的要求，這個客觀條件也限制著人工濕地的推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種薄層植物填料床與水 耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)，是一種土地利用率高、溶氧水平高、處理效率高的 人工濕地系統(tǒng)，特別適用于用于農(nóng)村污水處理。
技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)，包括位于正上方的上層植 物填料床和位于正下方的下層水耕植物床，所述上層植物填料床包括床體、填料和挺水 植物，所述填料放置在床體內(nèi)，挺水植物種植在填料上，向床體的右側(cè)區(qū)域供水，床體 的左側(cè)區(qū)域溢水;所述下層水耕植物床包括集水區(qū)、植物栽培槽和水培植物，所述水培 植物種植在植物栽培槽內(nèi)，所述集水區(qū)收集床體的左側(cè)區(qū)域溢水并向植物栽培槽的左側(cè) 區(qū)域供水，在植物栽培槽的右側(cè)設(shè)置有出水口。
優(yōu)選的，所述床體由并排間隔布置的條狀填料床構(gòu)成，所述條狀填料床為由床底和 四個側(cè)壁圍合成的第一凹槽，分別記四個側(cè)壁為前側(cè)壁、后側(cè)壁、左側(cè)壁和右側(cè)壁，其 中左側(cè)壁為條狀填料床長度方向位于左端的側(cè)壁，右側(cè)壁為條狀填料床長度方向位于右 端的側(cè)壁，所述前側(cè)壁、后側(cè)壁和右側(cè)壁的上沿高度相等且均高于左側(cè)壁上沿高度;所 述第一凹槽內(nèi)設(shè)置有擋板，所述擋板的前后兩側(cè)分別與前側(cè)壁和后側(cè)壁相接，擋板的上 沿高度高于左側(cè)壁上沿高度、底側(cè)與床底之間存在間隙(作為水流通道)，通過擋板將 第一凹槽分為左側(cè)的出水區(qū)和右側(cè)的填料區(qū)，所述填料放置在填料區(qū)內(nèi);設(shè)計擋板能夠 阻擋水流沖擊，避免將填料區(qū)的填料帶入下層水耕植物床。
優(yōu)選的，所述床底存在左低右高的坡度α(一般為5%的坡度)，以保證水的正常慢 速流動;所述左側(cè)壁與床底之間的夾角β大于90°(一般為100°)，在一定程度上消 除死角、改善水力條件;而前側(cè)壁、后側(cè)壁和右側(cè)壁一般設(shè)計位置豎直。
優(yōu)選的，所述左側(cè)壁的上端設(shè)置有導流板，所述導流板豎直向下并與左側(cè)壁的溢水 沿連成一體，要求左側(cè)壁的整個溢水沿都與導流板的豎直面無縫銜接;設(shè)計導流板能夠 能夠避免水流附著于左側(cè)壁外表面留下，帶入其他雜質(zhì)。
優(yōu)選的，所述導流板的正下方設(shè)置有一組位置水平的散水板，所述散水板豎直間隔 排布，保證水流在跌落時能夠盡可能增大水流與空氣的接觸面積，最大限度地利用水的 自由跌落進行復氧;要求位于下面的散水板能夠盡可能接到所有從上方跌落的水流，即 位于上方的落水面的投影完全位于下方的散水板范圍內(nèi)。
優(yōu)選的，所述植物栽培槽由并排零間隔布置的條狀水培槽構(gòu)成，所述條狀水培槽為 由底壁和四個側(cè)壁圍合成的第二凹槽，所述底壁位置水平，所述四個側(cè)壁位置豎直。一 般設(shè)計植物栽培槽的整體長寬與床體的整體長寬相同，以提高空間的利用率，設(shè)計第二 凹槽的深度在20cm左右，底部的積水層深度在10cm左右，該深度較為適合水培植物 的生長。
優(yōu)選的，所述填料為煤渣，所述煤渣的粒徑為5～10mm，填料的堆積厚度為20～25cm。
優(yōu)選的，所述挺水植物為蘆葦和西伯利亞鳶尾，其中蘆葦夏秋季植物，西伯利亞鳶 尾為冬春季植物。
優(yōu)選的，所述水培植物為水芹、空心菜等經(jīng)濟植物，其中空心菜為夏秋季植物，水 芹為冬春季植物。
有益效果：本發(fā)明提供的薄層植物填料床與水耕植物床疊加型濕地處理污水系統(tǒng)， 相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點：
1、與傳統(tǒng)的單層人工濕地相比，土地面積利用率提高了約一倍，克服了傳統(tǒng)單一 型濕地占地面積大的缺點;
2、綜合了挺水植物和水培植物的根系吸附吸收作用，植物和根系附著微生物群的 生物代謝降解作用，還有填料層的物理截留過濾等多種作用，比傳統(tǒng)單一型人工濕地具 有更高的污水處理效率;
特別的是，上層植物填料床采用薄層填料，由于空間脅迫作用，挺水植物根系過量 生長，形成高密度根系，根際效應(yīng)也隨之增強;在填料層高度降低的前提下，仍能具有 與深填料型濕地相當?shù)奈鬯畠艋芰?
同時，污水在流經(jīng)上層植物填料床的過程中，挺水植物及其根系微生物群會吸附降 解部分的COD，同時將部分有機態(tài)氮、磷轉(zhuǎn)化為無機形態(tài);當污水到達下層水耕植物 床后，水培植物可以充分吸收由上層植物填料床初步分解得到的無機態(tài)氮、磷進行生長， 使得污水凈化更加徹底;
另外，污水通過自由跌落復氧后進入下層水耕植物床，攜帶的溶解氧能夠提高下層 水耕植物床中的根系好氧微生物菌群的活性，使得污水處理效率更高;
3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可根據(jù)實際地形特征與限制，由基本的條狀填料床單元組裝 搭建，建設(shè)靈活;
4、由于上層植物填料床采用薄層填料，總重量得以減輕，總填料用量得以減少， 因此雖然需要架空，也并不顯著增加工程造價;
5、該人工濕地凈化系統(tǒng)中，全部能耗僅為將待處理污水泵入上層人工濕地所耗電 能，由于上層濕地存在微小坡度，所以污水在上層濕地中可以自發(fā)流動，隨之污水通過 自由跌落的方式進入下層濕地，攜帶一定動能，使得在下層濕地的流動也能順利進行， 具有一定的節(jié)能優(yōu)勢，運行費用低。
