CN104016542B - 一种用于低污染水处理的阶梯式复合人工湿地装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境工程污水处理技术领域，具体为一种用于低污染水处理的阶梯式复合人工湿地装置。该装置包括高位配水槽、一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地、三级潜流式人工湿地和厌氧集水池。其中高位配水槽为顶端封口的空腔体，腔体内铺设填料，靠近底部有集水管网；一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地表层种有生态植物，内层铺设基质和填料，底层设有集水管网；厌氧集水池为地下设施，顶端加盖，内层铺设软性填料。本发明的有益效果在于：其去污效率高，占地面积、建设成本低，后期管理费用低、操作简单，适合于农村生活污水、低污染水的处理。
Description
技术领域
本发明属于环境工程污水处理技术领域，具体涉及一种一种用于低污染水处理的阶梯式复合人工湿地装置。
背景技术
农村生活污水是面源污染的重要组成部分，其主要含有有机代谢废物、某些动物性、植物性食物残渣和生理排泄（尿、粪）物等，还含有大量非病原微生物和少量能引起人类传染病的病原微生物。由于农村污水处理设施建设的滞后，大量没有经过处理的生活污水直接排入沟渠、河流，最终进入湖泊等受纳水体，加剧了水环境的污染，。考虑到农村的经济基础和管理水平现状，农村生活污水的治理不能走大中城市污水处理的技术路线。因此，因地制宜选择合适、低投资、方便管理的污水处理工艺显得格外重要。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阶梯式复合人工湿地装置，其去污效率高，占地面积、建设成本低，后期管理费用低、操作简单，适合于农村生活污水、低污染水的处理。
本发明提供一种用于低污染水处理的阶梯式复合人工湿地装置，包括高位配水槽、一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地、三级潜流式人工湿地和厌氧集水池；所述高位配水槽、一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地依次交错设置，且空间位置的高度依次递减，形成阶梯结构；所述厌氧集水池位于地下，其上方设置配电柜，内部设置提升泵，配电柜通过控制提升泵将污水从厌氧集水池输送到高位配水槽中；其中：
所述高位配水槽为顶端封口的空腔体，其底部上方铺设有集水管网，顶盖上设有检查口和排泥管，顶盖下方设有溢流管；其腔体内从下到上依次铺设砾石层、卵石和载铁陶粒；
所述一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地为顶端开口的腔体结构，所述腔体上方设有布水管网，底部上方设有集水管网；阶梯结构中下阶腔体内的布水管网和上阶腔体内的集水管网通过连接管道相连，三级潜流式人工湿地腔体内的集水管网和排水管相连；所述一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地的腔体内铺设不同填料，其中：
所述一级垂直流人工湿地的腔体内从下到上依次铺设砾石、卵石和土壤渗滤层，土壤渗滤层上种有生态植物；
所述二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地的腔体内从下到上依次铺设砾石、卵石、载铁陶粒、土工布层和土地渗滤层；所述土地渗滤层上种有生态植物。
本发明中，所述一级垂直流人工湿地上端与高位配水槽底部高度相持平；二级复合垂直流人工湿地顶部低于一级垂直流人工湿地的底部；三级潜流式人工湿地的顶部与二级复合垂直流人工湿地的中部持平。
本发明中，所述高位配水槽、一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地中的集水管位于底部上方5～10cm处。
本发明中，所述一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地的土地渗滤层通过在当地土壤中添加稻壳和锯末含碳丰富的有机物及细沙获得。
本发明中，在所述土壤渗滤层中加入蚯蚓。
本发明中，所述三级潜流式人工湿地的腔体内最底端还铺设有10～15cm的黏土层，夯实，同时底端具有倾向出水端1%的坡度。
本发明中，所述厌氧集水池为顶端封口的空腔体，其顶盖设有检查口，腔体内铺设有软性填料。
本发明中，所述的高位配水槽、一级垂直流人工湿地的布水管网、二级复合垂直流人工湿地、三级潜流式人工湿地之间通过布置集水管网、布水管网，并通过连接管道相连，形成降流的操作方式，能有效减少建设成本，防止管道堵塞。
本发明的优点在于：
1、采用水流垂直流经各滤料层，添加蚯蚓防止土壤堵塞的方式，有效的增加了水体与滤料层的接触面积，增进污水的富氧，有利于污水的净化；在增加水体与滤料接触面积的同时，提高了污水处理设施的表面负荷使之达到1.5m3（m2d），有效的减少了吨水占地面积。
2、充分的利用了当地土壤，植被资源，减少了建设成本和后期运营成本。
3、利用生态的方法，采用卵石，砾石，载铁陶粒等生态材料，无二次污染，脱氮除磷效果好，操作简单，后期管理成本低。
附图说明
图1 为本发明的阶梯式复合人工湿地装置结构示意图。
图中标号： 1-高位配水槽，2-一级垂直流人工湿地，3-二级复合垂直流人工湿地，4为三级潜流式人工湿地，5为厌氧集水池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细阐述。
本实施例中提供的一种用于低污染水处理的阶梯式复合人工湿地装置，其结构如图1所示；其包括高位配水槽1、一级垂直流人工湿地2、二级复合垂直流人工湿地3、三级潜流式人工湿地4和厌氧集水池5；高位配水槽1、一级垂直流人工湿地2、二级复合垂直流人工湿地3和三级潜流式人工湿地4依次交错设置，且空间位置的高度依次递减，形成阶梯结构；厌氧集水池5位于地下，其上方设置配电柜，内部设置提升泵，配电柜通过控制提升泵将污水从厌氧集水池5输送到高位配水槽1中；
高位配水槽1为顶端封口的空腔体，其底部上方铺设有集水管网，顶盖上设有检查口和排泥管，顶盖下方设有溢流管；其腔体内从下到上依次铺设砾石层、卵石和载铁陶粒； 一级垂直流人工湿地2、二级复合垂直流人工湿地3和三级潜流式人工湿地3为顶端开口的腔体结构，其腔体上方设有布水管网，底部上方设有集水管网；阶梯结构中下阶腔体内的布水管网和上阶腔体内的集水管网通过连接管道相连，三级潜流式人工湿地3腔体内的集水管网和排水管相连。
本实施例中，采用的上述阶梯式复合人工湿地装置的具体技术参数如下：
高位配水槽1：尺寸（内径）：7m×1m×1m；载铁陶粒：粒径为2~4cm，铺设厚度为40cm；卵石：粒径4~6cm，铺设厚度为20cm；砾石：粒径2~4cm，铺设厚度为20cm。
一级垂直流人工湿地2：尺寸（内径）：7m×1m×1.5m；表层植物：当地常见的芦苇和菖蒲，；土壤渗滤层厚度为30cm；卵石：粒径4~6cm，铺设厚度为20cm；砾石：粒径2~4cm，铺设厚度为40cm。
二级复合垂直流人工湿地3：尺寸（内径）：7m×1m×2m；表层植物：当地常见的芦苇和菖蒲；土壤渗滤层厚度为35cm；载铁陶粒：粒径为2~4cm，铺设厚度为50cm；卵石：粒径4~6cm，铺设厚度为15cm；砾石：粒径2~4cm，铺设厚度为50cm；土壤渗滤层与载铁陶粒之间铺设一层透水土工布。
三级潜流式人工湿地4：尺寸（内径）：7m×2m×2m；表层植物：当地常见的芦苇和菖蒲；土壤渗滤层厚度为25cm；载铁陶粒：粒径为2~4cm，铺设厚度为40cm；卵石：粒径4~6cm，铺设厚度为10cm；砾石：粒径2~4cm，铺设厚度为40cm；土壤渗滤层与载铁陶粒之间铺设一层透水土工布。
厌氧集水池5：水利停留时间为24h；尺寸（内径）6.5m×2m×1m；
装置占地面积50m2，装置表面负荷约为1.5m3/（m2d）。
本发明利用上述阶梯式垂直流人工湿地装置，可用于处理5~100吨/日的低污染水。具体过程如下：
1、通过污水管网将污水收集后经过格栅等初步处理后进入厌氧集水池5；集水池内的提升泵，通过输水管道将污水输入高位配水槽1中，配电柜控制提升泵的运行。
2、污水到达高位配水槽1后，通过三层填料，载铁陶粒，卵石和砾石，处理后
的污水通过集水管网进入一级垂直流人工湿地2。
3、从高位配水槽1的集水管网收集的污水通过一级垂直流人工湿地2的布水管
网，垂直流经植被带和各滤料层；再通过一级垂直流人工湿地2底部的集水管网进入二级复合垂直流人工湿地3的布水管网，污水垂直流经植被带、土壤渗滤层、载铁陶粒、卵石和砾石层。
4、污水经过二级复合垂直流人工湿地3的集水管网进入三级潜流式人工湿地4，水流直接从三级潜流式人工湿地4底部的穿孔集水管经排水管排出。
通过上述步骤，得到的进水和出水的水质情况如下所示：
进水：COD=325.66mg/L，TP=5.536mg/L ，TN=21.54mg/L， NH4 +-N=17.116mg/L。
出水：COD=20.01mg/L，TP=0.88mg/L ，TN=5.48mg/L， NH4 +-N=0.91mg/L。
Claims (7)
1.一种用于低污染水处理的阶梯式复合人工湿地装置，其特征在于：包括高位
配水槽、一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地、三级潜流式人工湿地和厌氧集水池；所述高位配水槽、一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地依次交错设置，且空间位置的高度依次递减，形成阶梯结构；所述厌氧集水池位于地下，其上方设置配电柜，内部设置提升泵，配电柜通过控制提升泵将污水从厌氧集水池输送到高位配水槽中；
其中：
所述高位配水槽为顶端封口的空腔体，其底部上方铺设有集水管网，顶盖上设有检查口和排泥管，顶盖下方设有溢流管；其腔体内从下到上依次铺设砾石层、卵石和载铁陶粒；
所述一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地均为顶端开口的腔体结构，所述腔体上方设有布水管网，底部上方设有集水管网；阶梯结构中下阶腔体内的布水管网和上阶腔体内的集水管网通过连接管道相连，三级潜流式人工湿地腔体内的集水管网和排水管相连；所述一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地的腔体内铺设不同填料，其中：
所述一级垂直流人工湿地的腔体内从下到上依次铺设砾石、卵石和土壤渗滤层，土壤渗滤层上种有生态植物；
所述二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地的腔体内从下到上依次铺设砾石、卵石、载铁陶粒、土工布层和土地渗滤层；所述土地渗滤层上种有生态植物。
2.根据权利要求1所述的阶梯式复合人工湿地装置，其特征在于：所述一级垂直流人工湿地上端与高位配水槽底部高度相持平；二级复合垂直流人工湿地顶部低于一级垂直流人工湿地的底部；三级潜流式人工湿地的顶部与二级复合垂直流人工湿地的中部持平。
3.根据权利要求1所述的阶梯式复合人工湿地装置，其特征在于：所述高位配水槽、一级垂直流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地中的集水管位于底部上方5～10cm处。
4.根据权利要求1所述的阶梯式复合人工湿地装置，其特征在于：所述一级垂直流人工湿
地、二级复合垂直流人工湿地和三级潜流式人工湿地的土地渗滤层通过在当地土壤中添加稻壳和锯末含碳丰富的有机物及细沙获得。
5.根据权利要求1或4所述的阶梯式复合人工湿地装置，其特征在于：所述土壤渗滤层中加入蚯蚓。
6.根据权利要求1所述的阶梯式复合人工湿地装置，其特征在于：所述三级潜流式人工湿地的腔体内最底端还铺设有10～15cm的黏土层，同时底端具有倾向出水端1%的坡度。
7.根据权利要求1所述的阶梯式复合人工湿地装置，其特征在于：所述厌氧集水池为顶端封口的空腔体，其顶盖设有检查口，腔体内铺设有软性填料。
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