[發明專利]一種地熱自暖水平潛流人工濕地污水處理系統

有效

• 申請號: 201410139363.3
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103936160A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 王宇暉;雷曉輝;宋新山;龔娟;廖衛紅;趙曉祥;李宏偉;劉學華;何媛;王蘇艷;王俊峰;嚴登明;呂睿喆
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34;C02F3/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及污水生態處理技術領域，具體涉及一種適合寒冷地區冬季污水高效處理的水平潛流人工濕地處理的技術方法，同時還涉及一種寒冷地區地熱自暖的水平潛流人工濕地污水高效處理系統，適用于寒冷地區冬季污水的凈化處理。

背景技術

人工濕地是一種新興的污水生態處理技術，能同時利用填料基質的吸附沉淀，微生物、濕地植物的一系列物、化、生反應來實現對污水的凈化，同時具有效率高、成本低、易于管理等特點，且具有一定的生態景觀價值，特別適用于農村生活污水、畜禽養殖廢水、部分工業廢水的集中式凈化處理，在國內的應用前景十分廣泛。

然而，我國大部分地區屬于大陸性季風氣候，冬季寒冷，氣溫較低。利用人工濕地技術進行污水處理，往往因為溫度過低，濕地植物和基質微生物的生理活性受到抑制，代謝緩慢，影響處理效果。相關研究表明，人工濕地中硝化-反硝化過程在20℃以上才能發揮較好的脫氮凈化效果，在低溫狀態下，人工濕地的處理效果平均降低30％左右，夏季和冬季的處理效果差別甚大。可見，人工濕地冬季處理效果大幅降低，十分不理想。

目前，已有部分手段提升冬季人工濕地溫度的措施，主要包括：鋪設地膜，收割植物厭氧發酵供熱，冰層-空氣層阻隔等方法。這些方法在人工濕地保溫效果上并不理想，成本耗費高，管理復雜，在可操作性，穩定性，實用性等方面存在一定缺陷。目前，寒冷地區冬季人工濕地保溫措施的研究，仍是一大難點。

人工濕地保溫的直接有效方法是對濕地床體進行加熱，穩定可靠，易于控制。但是此種方法會消耗大量能源，大大提高處理成本。根據我國的氣候特點和地質特點，利用淺層地熱能源(如地下水、土壤等的能量)，通過輸入少量電能，實現由低品位熱能向高品位熱能轉移。通常消耗1kWh的能量，可以得到4kWh以上的熱量。我國地熱資源豐富，地熱的溫度全年穩定，維持在10～25℃之間，基本滿足硝化-反硝化過程的條件。在冬季，把地能中的熱量提取出來，供給人工濕地床是一個十分有效的方法。該方法具有設備投資、維護成本低，無需鍋爐等大型設備；控制運行簡單，穩定性較好，無需人員看守等特點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種冬季提高人工濕地基質床溫度的水平潛流人工濕地，解決人工濕地冬季運行處理效果差的問題，提高人工濕地的凈水效果。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種地熱自暖水平潛流人工濕地污水處理系統，其特征在于：包括保溫濕地床，保溫濕地床中分布有至少兩組循環式地熱供暖組件，保溫濕地床兩側分別連接地埋式保溫多孔布水組件和多孔出流組件；保溫濕地床底部和四壁鋪設隔熱石板，保溫濕地床底部的隔熱石板上布置填料，填料中種植有耐寒濕地植物。

優選地，所述隔熱石板均勻鋪設于保溫濕地床底部與垂向的四個壁面，保溫濕地床底部的隔熱石板上從下至上依次填充粗制多孔蛭石、細礫石、細質多孔蛭石、濕地植物殘體；所述隔熱石板采用巖棉板制作，隔熱石板平均厚度10cm～15cm，隔熱石板孔隙率30％～35％；所述粗制多孔蛭石的層高占保溫濕地床高度的28％～32％，粗制多孔蛭石孔隙率65％～75％，粗制多孔蛭石粒徑4cm～5cm；所述細礫石的層高占保溫濕地床高度的28％～32％，細礫石粒徑2cm～4cm；所述細質多孔蛭石的層高占保溫濕地床高度的20％～25％，細質多孔蛭石孔隙率65％～75％，細質多孔蛭石粒徑2cm～3cm。

優選地，所述濕地植物殘體使用夏秋季收割的耐寒濕地植物的殘體鋪設，所述濕地植物殘體層高為5cm～8cm；所述耐寒濕地植物為濕地木槿、蘆葦或夾竹桃，所述耐寒濕地植物種植密度為3株／m²～5株／m²。

優選地，所述循環式地熱供暖組件包括恒流水泵，恒流水泵與防銹金屬導熱管和流量控制器相連，防銹金屬導熱管內填充冷卻液，防銹金屬導熱管外包裹導熱管隔溫層；所述循環式地熱供暖組件個數為2套～3套。

優選地，所述防銹金屬導熱管材料為防銹金屬管或PVC管，防銹金屬導熱管的內徑為25cm～30cm；防銹金屬導熱管取熱段地下埋深50m～70m，防銹金屬導熱管供熱段橫向插入保溫濕地床底部以上2m～2.5m處并以環狀形式鋪設。

優選地，所述冷卻液為質量濃度為15％～18％氯化鈉或氯化鈣的水溶液。

優選地，所述導熱管隔溫層為巖棉，所述導熱管隔溫層厚度3～5cm。

優選地，所述地埋式保溫多孔布水組件包括隔溫原水箱，隔溫原水箱與流量計和流量控制閥相連，流量控制閥與輸水管相連，輸水管與穿孔布水管相連。