CN108975513A - 一种作物型人工湿地污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种作物型人工湿地污水处理装置，包括上行池、下行池、进水渠、出水渠、布水管以及集水管，所述的上行池设置在下行池的一侧边，所述的上行池和下行池的上部相连通，所述的进水渠和出水渠分别设置在上行池和下行池的外侧边，多个所述的布水管排布设置在上行池的底部并弯折延伸至进水渠，多个所述的集水管排布设置在下行池的底部并弯折延伸至出水渠，所述的下行池和下行池内从上到下依次铺设在有表层、第一填料层、第二填料层、过渡层和导水层，所述的表层上种植有植物，所述的植物包括农作物和湿地植物。通过上述，本发明方便管理，利用农作物与湿地植物相结合，既能提高湿地的处理效率，打造湿地景观，又能提高农业生产。

Description

一种作物型人工湿地污水处理装置

技术领域

本发明涉及于环境工程污水处理的技术领域，特别是涉及一种作物型人工湿地污水处理装置。

背景技术

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种污水处理生态工程新技术，由于其具有建设投资和运行管理成本低廉、能耗低、运行周期长以及运行效果稳定等优点而逐渐被应用于广大中小城镇和乡村地区的生活污水处理。

人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地***成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成深生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而去除。湿地***中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中出现好氧、缺氧、厌氧的状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，而且还可以通过消化、反硝化等异化作用将其去除。其中垂直流人工湿地被认为是污水硝化的可靠***净化效率较高，占地面积较小，已被广泛应用。

对于绝大多数人工湿地，都由以下几部分组成：湿地植物、微生物、填料等。植物的存在能稳定湿地床，为物理过滤各种污染物提供良好的条件，同时也为微生物的生长提供良好的环境。大量植物的存在减缓了污水在湿地里的流速，有利于悬浮颗粒污染物的沉降，并且减少了对***地表的侵蚀和沉淀悬浮物的再悬浮。由于植物根系的存在，在基质中形成很小的间隙，增加了基质的疏松度，使污水在基质上的水力传导力（渗透系数）得到加强。

对于冬季寒冷的北方地区来说，植物的一个非常重要的作用是防止人工湿地***结冰，同时已经死亡的挺立植物与冬季降雪起到保温层用，以防止人工湿地***对污染物的去除能力大幅度降低。

湿地***要求水生植物对各种高浓度的污染物有一定的承受能力。不同的生长环境，适宜的湿地植物是不同的。表面流人工湿地，应选择耐深水植物；潜流因为有基质的填充，应选择具有浓密或较长根系的陆生类植物。

近几年来，湿地植物的经济利用己经越来越受到重视。湿地植物可以作为生物质能源来培养，可以用来作为药材，也可以作为食用蔬菜来培养，还可以作为景观植物来培养，都能带来一些经济效益。熊缨等的研究表明千屈菜、水葱不但尽管效果好，而且还具有一定的经济价值；香蒲的花粉、叶、茎皆有经济价值。由文辉等对水雍菜和水芹处理富营养化水体的研究表明，在保证良好的脱氮除憐的效果的同时，收获的植物的茎叶部分还带来了一定的经济收入。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种作物型人工湿地污水处理装置，采用上行池+下行池结构形式的复合垂直潜流构筑湿地，方便管理，通过基质对COD和氮素去除效果较好，同时利用农作物与湿地植物相结合，对生物量较大的农业经济型作物能更一进步保证有较好的脱氮除磷效果，约80%左右的污染物通过潜流人工湿地去除，既能提高湿地的处理效率，打造湿地景观，又能提高农业生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种作物型人工湿地污水处理装置，包括上行池、下行池、进水渠、出水渠、布水管以及集水管，所述的上行池设置在下行池的一侧边，所述的上行池和下行池的上部相连通，所述的进水渠和出水渠分别设置在上行池和下行池的外侧边，多个所述的布水管排布设置在上行池的底部并弯折延伸至进水渠，多个所述的集水管排布设置在下行池的底部并弯折延伸至出水渠，所述的下行池和下行池内从上到下依次铺设在有表层、第一填料层、第二填料层、过渡层和导水层，所述的表层上种植有植物，所述的植物包括农作物和湿地植物。

在本发明一个较佳实施例中，所述的上行池和下行池均采用矩形结构。

在本发明一个较佳实施例中，所述的上行池和下行池的平面尺寸为20m×10m。

在本发明一个较佳实施例中，相邻所述的布水管之间的间距不大于上行池宽的10%，且≤1 m。

在本发明一个较佳实施例中，所述的表层的基质选择粒径3-5mm的砾石，填铺厚度10cm；第一填料层的基质选择粒径8-12mm的陶粒，填铺厚度25cm；第二填料层的基质选择粒径12-15mm的沸石，填铺厚度25cm；过渡层的基质选择粒径15-20mm的砾石，填铺厚度20cm；导水层的基质选择粒径20-30mm的砾石，填铺厚度20cm；总厚度为1.25m。

在本发明一个较佳实施例中，所述的农作物选用茭白、水稻、水雍菜、水芹和空心菜中的一种或多种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的湿地植物采用芦苇、香蒲、水葱和黄花鸢尾中的一种或多种。

本发明的有益效果是：本发明的作物型人工湿地污水处理装置，采用上行池+下行池结构形式的复合垂直潜流构筑湿地，方便管理，通过基质对COD和氮素去除效果较好，同时利用农作物与湿地植物相结合，对生物量较大的农业经济型作物能更一进步保证有较好的脱氮除磷效果，约80%左右的污染物通过潜流人工湿地去除，既能提高湿地的处理效率，打造湿地景观，又能提高农业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 是本发明作物型人工湿地污水处理装置的一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1的布水示意图；

附图中的标记为：1、上行池，2、下行池，3、进水渠，4、出水渠，5、布水管，6、集水管，7、植物，8、砖墙护围，11、表层，12、第一填料层，13、第二填料层，14、过渡层，15、导水层。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例包括：

一种作物型人工湿地污水处理装置，包括上行池1、下行池2、进水渠3、出水渠4、布水管5以及集水管6，所述的上行池1设置在下行池2的一侧边，所述的上行池1和下行池2的上部相连通，所述的进水渠3和出水渠4分别设置在上行池1和下行池2的外侧边，多个所述的布水管5排布设置在上行池1的底部并弯折延伸至进水渠3，多个所述的集水管6排布设置在下行池2的底部并弯折延伸至出水渠4，所述的下行池1和下行池2内从上到下依次铺设在有表层11、第一填料层12、第二填料层13、过渡层14和导水层15，所述的表层11上种植有植物7，所述的植物7包括农作物和湿地植物

上述中，所述的上行池1和下行池2均采用矩形结构其中，所述的上行池1和下行池2的平面尺寸为20m×10m。上行池1和下行池2的四周还设置有240 mm砖墙护围8，上行池1和下行池2的深度为1.5 m，有效水深为1.25 m，池体超高20 cm，整体高为1.7 m，底部设适宜坡度。

本实施例中，进水渠3和出水渠4长度约18.5km，相邻所述的布水管5之间的间距不大于上行池宽的10 %，且≤1 m，集水管6的管孔径为20-30 mm。

进一步的，所述的表层11的基质选择粒径3-5mm的砾石，填铺厚度10cm；第一填料层12的基质选择粒径8-12mm的陶粒，填铺厚度25cm；第二填料层13的基质选择粒径12-15mm的沸石，填铺厚度25cm；过渡层14的基质选择粒径15-20mm的砾石，填铺厚度20cm；导水层15的基质选择粒径20-30mm的砾石，填铺厚度20cm；总厚度为1.25m。

主要的基质为砾石，其次是沸石和陶粒。砾石作为作物型人工湿地主要的基质，具有使用寿命长，不易堵塞等优点；沸石吸附能力强，价格低廉，对COD和氮素去除效果较好；陶粒吸附性能优良，化学成分稳定且对环境友好，易于再生，价格低廉。

主要通过形成的生态***对污水中的有机物进行降解，作物型人工湿地去除的污染物范围广泛，包括N、P、SS、有机物、微量元素、病原体等。在进水浓度较低的条件下，作物型垂直流人工湿地对BOD₅的去除率可达50%-90%，COD去除率可达60%-80%，氨氮去除率可达40%-75%，TP去除率可达60%-80%，TN去除率可达30%-75%。

再进一步的，所述的农作物选用茭白、水稻、水雍菜、水芹和空心菜中的一种或多种。所述的湿地植物采用芦苇、香蒲、水葱和黄花鸢尾中的一种或多种。这类作物均属于根系发达，生物量较大的农业经济型作物，能保证***有较好的脱氮除磷效果，生长过程中形成的细密根系可充当“基质”，供微生物附着，同时拦截颗粒性污染物，且人工湿地冬季保温可采用植物割倒之后，用植物覆盖在作物型人工湿地表面。

在一个具体实例中采用农作物、湿地景观植物间隔种植，夏秋季选择空心菜（4月-10月）作为***主要农作物，春冬季选择越冬水芹、水稻（11、12月以及1、2、3月）作为***主要农作物，同时配合湿地景观植物芦苇、香蒲、水葱、黄花鸢尾等相结合，既能提高湿地的处理效率，打造湿地景观，又能提高农业生产。

综上所述，本发明的作物型人工湿地污水处理装置，采用上行池+下行池结构形式的复合垂直潜流构筑湿地，方便管理，通过基质对COD和氮素去除效果较好，同时利用农作物与湿地植物相结合，对生物量较大的农业经济型作物能更一进步保证有较好的脱氮除磷效果，约80%左右的污染物通过潜流人工湿地去除，既能提高湿地的处理效率，打造湿地景观，又能提高农业生产。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种作物型人工湿地污水处理装置，包括上行池、下行池、进水渠、出水渠、布水管以及集水管，所述的上行池设置在下行池的一侧边，所述的上行池和下行池的上部相连通，所述的进水渠和出水渠分别设置在上行池和下行池的外侧边，多个所述的布水管排布设置在上行池的底部并弯折延伸至进水渠，多个所述的集水管排布设置在下行池的底部并弯折延伸至出水渠，所述的下行池和下行池内从上到下依次铺设在有表层、第一填料层、第二填料层、过渡层和导水层，所述的表层上种植有植物，所述的植物包括农作物和湿地植物。

2.根据权利要求1所述的作物型人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述的上行池和下行池均采用矩形结构。

3.根据权利要求2所述的作物型人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述的上行池和下行池的平面尺寸为20m×10m。

4.根据权利要求2所述的作物型人工湿地污水处理装置，其特征在于，相邻所述的布水管之间的间距不大于上行池宽的10 %，且≤1 m。

5.根据权利要求1所述的作物型人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述的表层的基质选择粒径3-5mm的砾石，填铺厚度10cm；第一填料层的基质选择粒径8-12mm的陶粒，填铺厚度25cm；第二填料层的基质选择粒径12-15mm的沸石，填铺厚度25cm；过渡层的基质选择粒径15-20mm的砾石，填铺厚度20cm；导水层的基质选择粒径20-30mm的砾石，填铺厚度20cm；总厚度为1.25m。

6.根据权利要求1所述的作物型人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述的农作物选用茭白、水稻、水雍菜、水芹和空心菜中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的作物型人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述的湿地植物采用芦苇、香蒲、水葱和黄花鸢尾中的一种或多种。