[發(fā)明專利]一種穩(wěn)定高效的人工濕地污水處理系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110366460.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN102531179A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬可;趙杉;閆增雙;戶利霞;石翠玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京東溪柳環(huán)保工程有限公司
• 主分類號(hào): C02F3/32
• 分類號(hào): C02F3/32
• 代理公司: 北京馳納智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 謝亮;趙德蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種穩(wěn)定高效的人工濕地污水處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

人工濕地是一種為處理污水而利用生態(tài)工程措施模擬自然濕地建造的生態(tài)系統(tǒng)，主要由基質(zhì)(填料)、植物和微生物構(gòu)成，通過濕地植物根系吸收、根系附著微生物降解等作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的去除。目前利用人工濕地技術(shù)進(jìn)行生活和工業(yè)污水凈化已屢見不鮮，起到非常好的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益。

但目前國內(nèi)外濕地大量應(yīng)用的植物主要是草本植物，有蘆葦、美人蕉、香根草等。但是這些植物均具有生物量小，對(duì)污染物的吸附能力有限，且具有地上生物質(zhì)難以收獲轉(zhuǎn)移、容易散落在水體中腐敗并且對(duì)水體造成二次污染等缺點(diǎn)。喬木、灌木作為植物修復(fù)材料在國外研究較多，而國內(nèi)應(yīng)用較少。國內(nèi)的木本植物應(yīng)用品種主要是池杉、白骨壤等，規(guī)模化應(yīng)用在南方特殊地區(qū)或沿海。灌木型柳樹無性系具有生長(zhǎng)速度快，根系發(fā)達(dá)，對(duì)氮磷和有害重金屬吸附能力強(qiáng)，耐污能力強(qiáng)，對(duì)水環(huán)境適應(yīng)性好，耐平茬收獲等特點(diǎn)，特別適宜于在人工濕地環(huán)境中生長(zhǎng)發(fā)育，是優(yōu)良的濕地植物材料。

基質(zhì)(填料)是人工濕地系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為植物、微生物生長(zhǎng)提供適宜的條件，還通過吸附、沉淀、過濾等作用直接去除污染物。目前選用較多的填料是石礫、陶粒、沸石、煤灰、細(xì)砂、頁巖、鋼渣、爐渣等介質(zhì)中的一種或幾種。這些填料的主要缺點(diǎn)是比表面積小、微生物附著面積有限，去除污染物效果不佳。生物炭是由農(nóng)作物秸稈、植物殘?jiān)?dòng)物糞便等有機(jī)廢棄物通過熱裂解工藝加工而成的一種多孔碳，具有密度高、比表面積大、吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，而且其微孔結(jié)構(gòu)特別適宜于微生物的生長(zhǎng)和發(fā)育，是一種理想的生物填料。

人工濕地具有投資費(fèi)用省、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理簡(jiǎn)便和美觀等優(yōu)點(diǎn)。但如果工程設(shè)計(jì)不合理，特別是不合理地選用和配置濕地基質(zhì)與植物，就會(huì)導(dǎo)致人工濕地凈化效率低、使用壽命短等問題。目前的人工濕地系統(tǒng)中利用灌木型柳樹無性系作為濕地植物，同時(shí)利用生物炭材料作為濕地生物填料處理廢水方面還沒有相關(guān)研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種穩(wěn)定高效的人工濕地污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有現(xiàn)有人工濕地污水處理系統(tǒng)投資低、操作簡(jiǎn)便、維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用省、耗能低，改善生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)，同時(shí)由于濕地植物與生物炭相互作用，強(qiáng)化了對(duì)污水中氮、磷和COD_Cr等污染物的去除效率、無二次污染，并且不受季節(jié)限制。

本發(fā)明的另一目的是提供一種穩(wěn)定高效的人工濕地污水處理系統(tǒng)來處理污水的方法。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種穩(wěn)定高效的人工濕地污水處理系統(tǒng)，包括常規(guī)污水預(yù)處理系統(tǒng)和人工濕地，常規(guī)污水預(yù)處理系統(tǒng)包括格柵井、調(diào)節(jié)池和沉淀池，人工濕地包括布水裝置、集水裝置、池體、裝填在池體內(nèi)的濕地基質(zhì)和種植于基質(zhì)上的植物，污水預(yù)處理系統(tǒng)和人工濕地由管道連通，其特征在于：所述濕地類型為潛流型人工濕地，濕地基質(zhì)中含有生物炭材料，種植于基質(zhì)上的植物為木本植物，生物炭材料以柳樹生物質(zhì)為原料制成。

木本植物為灌木型柳樹無性系，種植密度為1～5株/m²。

生物炭材料為生物炭顆粒，粒徑為5～40mm。

濕地基質(zhì)包括按一定級(jí)配關(guān)系裝填的卵石、礫石、碎石、陶粒、粗砂和生物炭材料。

濕地基質(zhì)分為三層結(jié)構(gòu)，自下而上依次為底層、中間層和表層，底層包括卵石，中間層主要由礫石、碎石或陶粒中的一種或一種以上與生物炭材料混合組成，表層包括粗砂和生物炭材料。卵石層厚度為20～40cm，中間層厚度為60～100cm，表層厚度為10～30cm。

一種穩(wěn)定高效的人工濕地污水處理方法，其步驟主要包括：

(1)污水首先進(jìn)入格柵井，主要去除較大的懸浮物和雜物。接著，格柵井的出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，對(duì)水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨后，調(diào)節(jié)池的出水經(jīng)沉淀池沉淀懸浮顆粒物和砂粒等物質(zhì)；

(2)沉淀池的出水進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)，污水在濕地植物、包含生物炭材料的基質(zhì)以及微生物的協(xié)同作用下通過物理、化學(xué)和生物作用得以凈化；

(3)經(jīng)過凈化后的水達(dá)標(biāo)排放或回收利用。

所述步驟(2)中的生物炭材料為柳樹生物質(zhì)原料在250-800℃和缺氧條件下炭化1-6小時(shí)制成，粉碎制得生物炭顆粒，粒徑為5～40mm。所述生物炭碳含量高達(dá)50-90％。