用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施的製作方法
2023-07-11 18:51:41 1
專利名稱：用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，屬於環保工程與 水處理技術領域。
背景技術：
隨著社會經濟的快速發展，自然資源過度消耗，生態環境不斷惡化，特別是水體汙 染與富營養化現象日趨嚴重。為了適應可持續發展的要求，急需尋找科學安全、維護方便、 經濟可行、生態環保的手段處理汙水。目前主要採用汙染源控制和生態修複方法進行治理，而人工溼地是重要的科學手 段之一。人工溼地是一種不斷進化的汙水土地處理技術，人工溼地生態系統水質淨化技術 的基本原理是在一定的填料上種植特定的植物，將汙水投加到人工建造的類似於沼澤的 溼地上，當汙水流過人工溼地時，經砂石、土壤過濾，通過基質填料砂層中一個個好氧、厭氧 反應微單元和植物根際的多種微生物活動，生化降解沉澱，將汙染物濃度降低，使水質得到 淨化，直至達標排放。處理過程包括生化反應，如分解和合成代謝、植物吸收；物理化學反 應，如沉澱吸附等。懸浮顆粒物的去除主要是過濾和重力沉積。濾床表面種植去汙能力強 又具有景觀性的植物。利用人工溼地對汙染水體生態修復通常採用自由水面人工濾床或潛流型人工濾 床。潛流型系統具體分為水平濾床和垂直濾床兩種。由於表面流人工溼地處理效率不高， 故需要大量水域和土地以保證淨化效果，且一旦有面源汙染輸入，其淨化效果很不明顯。垂直濾床指汙水從沉澱池間歇性配水到濾床表面，然後向下縱向重力自流，是人 工溼地中的一種高效工藝，結合物理過濾和生化反應有效處理各類汙水。濾床中的基質填 料為微生物細菌提供了一個非常適宜的環境，有機氮經氨化作用礦化為氨氮，在好氧條件 下，氨氮經硝化作用轉變為硝酸鹽和亞硝酸鹽，然後在厭氧和有機碳源的條件下，經反硝化 作用部分被還原為氮氣，釋放到大氣中。含磷化合物主要是在基質填料中反應、富集、沉澱， 從而從汙水中去除。汙水下滲過程中，通過填料砂層中一個一個好氧、厭氧反應微單元，生 化降解沉澱，汙染物濃度降低。水平濾床指汙水流進濾床一端，然後橫向水平流向另一端， 水平流濾床相對垂直流濾床，除氮除磷效果較弱，但反硝化作用更明顯，對BOD、COD等有機 物和重金屬去除效果較垂直流濾床效果好。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種用於處理汙水的強化型 生態溼地處理設施，旨在有效提高處理汙水汙泥的能力，消除二次汙染。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，特點是包括沉澱池、垂直流水平流組 合濾床、汙泥幹化床和二級生態溼地，所述沉澱池的汙水口連接至垂直流水平流組合濾床， 垂直流水平流組合濾床的出水口連通至二級生態溼地，二級生態溼地排出自然水體；所述沉澱池的排汙泥口連通至汙泥幹化床，汙泥幹化床的滲濾液口接入到沉澱池。進一步地，上述的用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，所述垂直流水平流 組合濾床包含垂直流濾床和水平流濾床，所述沉澱池的汙水口通過汙水泵連接垂直流水平 流組合濾床的垂直流濾床，垂直流濾床的出水口通過集水管連接配水井，配水井連通垂直 流水平流組合濾床的水平流濾床，水平流濾床的出水口通過集水管連通至二級生態溼地， 其中配水井的出水口還通過回流管連通沉澱池；所述沉澱池通過汙泥泵和汙泥管連通汙泥 幹化床，汙泥幹化床滲濾液口連接檢查井，檢查井通過滲濾液管連通至沉澱池。更進一步地，上述的用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，所述垂直流濾床 自下而上由粗礫石排水層、中礫石過渡層和生態填料處理層構成，濾床表面栽植有矮蒲葦、 鳶尾和美人蕉，矮蒲葦的栽植密度為50支/m2，鳶尾的栽植密度為15株/m2，美人蕉的栽植 密度為15株/m2。再進一步地，上述的用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，所述水平流濾床 自下而上由粗礫石排水層、中礫石過渡層和生態填料處理層構成，濾床表面種植有鳶尾，種 植密度為15株/m2。再進一步地，上述的用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，所述二級生態溼 地的底部墊土壤層和IOcm厚的中砂層，表面種植有鳶尾、黃菖蒲和蘆竹。用於處理汙水的強化型生態溼地處理方法，由沉澱池對汙水中的漂浮物和可沉降 懸浮物進行去除處理，沉澱池處理後的水體通過輸配水系統均勻分布到垂直流水平流組合 濾床的垂直流濾床上，出水通過集水管道進入垂直流水平流組合濾床的水平流濾床；汙染 水體通過垂直流濾床和水平流濾床的生化處理後，水體通過集水管道進入二級生態溼地， 淨化後排入自然水體；另外，沉澱池中的沉積汙泥排入到汙泥幹化床進行穩定化處置，滲濾 液回流至沉澱池進行再處理。本實用新型技術方案的實質性特點和進步主要體現在①本實用新型垂直流濾床和水平流濾床的組合運用，一方面可以提高有機氮的礦 化作用以及無機氮的硝化和反硝化作用，改善系統脫氮效率；另一方面後續再配以二級生 態溼地，進一步淨化水質並形成一定的溼地生態景觀；②採用沉澱池、垂直流和水平流濾床、汙泥幹化床組合的方法處理汙染水體，不僅 能有效處理汙染水體，而且低成本解決了汙泥處置問題；③該設施適用於農村生活汙水、城市景觀水和河湖汙染水體等的處理，具有處理 效率高、見效快、穩定性好、無二次汙染、操作靈活、適用範圍廣等特點，具有廣闊的應用前
旦
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以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明
圖1 本實用新型的工藝流程示意圖；圖2 本實用新型設施的平面示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表
4附圖 標記含義附圖 標記含義附圖 標記含義1集水井2閥門井3沉澱池4汙泥泵5汙水泵6垂直流濾床7布水管8集水管9配水井10水平流濾床11二級生態溼地12回流管13汙泥管14滲濾液管15檢查井16汙泥幹化床A進水流向B出水流向
具體實施方式
本實用新型設計一種更加高效的人工溼地汙水汙泥處理系統，解決單獨使用一種 濾床所造成的處理不夠完善問題。該設施適用於農村生活汙水、城市景觀水和湖泊汙水等 的處理，具有處理效率高、見效快、穩定性好、無二次汙染、操作靈活、適用範圍廣等特點。如
圖1所示，用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，包括沉澱池、垂直流水平 流組合濾床、汙泥幹化床和二級生態溼地，沉澱池的汙水口連接至垂直流水平流組合濾床， 垂直流水平流組合濾床的出水口連通至二級生態溼地，二級生態溼地排出自然水體；沉澱 池的排汙泥口連通至汙泥幹化床，汙泥幹化床的滲濾液口接入到沉澱池。該設施用於處理 汙水時，由沉澱池對汙水中的漂浮物和可沉降懸浮物進行去除處理，沉澱池處理後的水體 通過輸配水系統均勻分布到垂直流水平流組合濾床的垂直流濾床上，出水通過集水管道進 入垂直流水平流組合濾床的水平流濾床；汙染水體通過垂直流濾床和水平流濾床的生化處 理後，水體通過集水管道進入二級生態溼地，淨化後排入自然水體；另外，沉澱池中的沉積 汙泥排入到汙泥幹化床進行穩定化處置，滲濾液回流至沉澱池進行再處理。圖2示意了強化型生態溼地處理設施，垂直流水平流組合濾床包含垂直流濾床6 和水平流濾床10，垂直流濾床6和水平流濾床10用於汙水處理，汙水沿進水流向A被收集 至集水井1，集水井1與沉澱池3之間配置有閥門井2 ；沉澱池3總面積為24m2，沉澱池3用 於有效去除漂浮物和可沉降懸浮物質，沉澱池3的汙水口通過兩個17L/s汙水泵5連接垂 直流濾床6，汙水通過布水管7均勻分布在垂直流濾床6，垂直流濾床6的出水口通過集水 管8連接配水井9，配水井9連通垂直流水平流組合濾床的水平流濾床10，水平流濾床10的 出水口通過集水管連通至二級生態溼地11，二級生態溼地11用於對水平流濾床的出水進 一步淨化水質，出水沿出水流向B排入自然水體；其中配水井9的出水口還通過回流管12 連通沉澱池3 ；沉澱池3通過1個14L/s汙泥泵4和汙泥管13連通汙泥幹化床16，汙泥幹 化床16用於對沉澱池輸出的汙泥進行幹化處置，汙泥幹化床16滲濾液口連接檢查井15，檢查井15通過滲濾液管14連通至沉澱池3。汙泥幹化床16的汙泥5 7年進行一次清理。其中，垂直流濾床6面積為490m2，採用複合土工布防滲膜進行防滲處理，上鋪設集 水管、基質層，基質層底層鋪設厚度20cm的直徑16-32mm粗礫石排水層，保證排水通暢，中 層鋪設厚度IOcm的直徑8-16mm中礫石過渡層，上層鋪設50cm厚的生態填料處理層。濾床 表面安裝布水系統並種植去汙能力強且具有景觀性的植物，栽植植物有矮蒲葦、鳶尾和美 人蕉，矮蒲葦的栽植密度為50支/m2，鳶尾的栽植密度為15株/m2，美人蕉的栽植密度為15 株/m2，由自動控制系統對濾床進行間歇式供水。水平流濾床10面積為100m2，採用複合土工布防滲膜進行防滲處理，基質層結構與 垂直流濾床一致，底層鋪設厚度14cm的直徑16-32mm粗礫石排水層，中層鋪設厚度6cm的 直徑8-16mm中礫石過渡層，上層鋪設35cm厚的生態填料處理層。濾床表面安裝布水系統 並種植植物，濾床表面種植有鳶尾，種植密度為15株/m2。二級生態溼地11的底部墊土壤和IOcm厚的中砂層，表面種植有鳶尾、黃菖蒲和蘆竹。汙泥幹化床16面積為100m2，底部採用PE複合土工布防滲膜進行防滲處理，防滲 膜上鋪設30cm厚的粗礫石，其上鋪設20cm厚的中礫石，表面栽植花葉蘆竹，栽植密度為15
株/m2。具體應用時，集水井中的汙水通過重力進入沉澱池3從下往上流完成懸浮物的物 理性去除；當水位到達控制位時，汙水泵5開啟，汙水間歇性輸配到垂直流濾床6的表面； 水從布水管7的布水孔中噴灑出，然後在垂直流濾床中重力下滲；水汙染物在基質、微生 物、植物等協同作用下生化降解，氮、磷等主要汙染物得到消減；水在垂直流濾床6的底部 排水層匯集，由集水管8排出進入水平流濾床做氮磷和有機物的進一步去除處理。而沉澱池3 中的沉積汙泥定期排入汙泥幹化床16進行穩定化處置，溼汙泥濾液回流至沉澱池3再處理。本設施採用沉澱池、垂直流和水平流濾床、汙泥幹化床和二級生態溼地組合的方 法處理汙染水體，低成本有效解決了生活汙水處理不夠徹底和汙泥處理的問題。汙水通過 此設施處理，淨化效果達到國家汙水一級A類排放標準(表1)。汙泥排入到汙泥幹化床中， 自然脫水幹化，待積累約Im厚的汙泥時(5 7年)，進行一次清理。此外，濾床內種植花葉 蘆竹，發達根系能夠優化淤泥沉澱結構，且配置的通風管能夠減少汙泥底部厭氧反應產生 的氣味。通過對監測數據的分析，出水達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》一級A類排 放標準。其處理效果監測指標如表1。表1處理系統進出水水質監測數據
pHCODcrSSNH3-N項目TP (mg/L)(無量綱)(mg/L)(mg/L)(mg/L)進水7. 863003671. 32. 26出水7. 3231. 59. 74. 00. 32 垂直流濾床和水平流濾床的組合運用，一方面可提高有機氮的礦化作用以及無機氮的硝化和反硝化作用，改善系統脫氮效率；另一方面後續再配以二級生態溼地，進一步淨 化水質並形成一定的溼地生態景觀。汙泥幹化床均勻設置噴泉式排泥口，使汙泥在幹化床 分布均勻，從而避免汙泥局部累積造成濾床堵塞；同時，自動化控制系統從沉澱池排泥到汙 泥幹化床，避免沉澱池汙泥累積，充分發揮汙泥幹化床的作用。垂直流濾床布水更加均勻， 具有更好的去汙效果和景觀效果；並通過自動化控制系統控制系統的間歇性進水。人工溼 地所用基質層濾料通過格蘭特(Grant)濾料滲透試驗和篩分試驗的兩步實驗方法確定，選 擇滿足特定級配曲線的濾料，保證人工溼地長期穩定運行，脫氮除磷效果穩定。綜上所述，本實用新型強化型生態溼地處理設施，通過對已有技術改進和運行工 藝優化，改善系統缺氧問題，強化硝化作用，提高氨氮去除效率；防止系統堵塞，濾床板結； 通過運行調控，有效保護和恢復濾床生化反應器功能等三大方面提高了汙水處理效率和長 期穩定性。該設施適用於農村生活汙水、城市景觀水體和河湖汙染水體等處理。本設施具有 處理效率高、見效快、穩定性好、無二次汙染、操作靈活、適用範圍廣等特點，應用前景廣闊， 值得在業內廣泛推廣。需要理解到的是以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，對於本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些 改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，其特徵在於包括沉澱池、垂直流水平流組合濾床、汙泥幹化床和二級生態溼地，所述沉澱池的汙水口連接至垂直流水平流組合濾床，垂直流水平流組合濾床的出水口連通至二級生態溼地，二級生態溼地排出自然水體；所述沉澱池的排汙泥口連通至汙泥幹化床，汙泥幹化床的滲濾液口接入到沉澱池。
2.根據權利要求1所述的用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，其特徵在於所 述垂直流水平流組合濾床包含垂直流濾床和水平流濾床，所述沉澱池的汙水口通過汙水泵 連接垂直流水平流組合濾床的垂直流濾床，垂直流濾床的出水口通過集水管連接配水井， 配水井連通垂直流水平流組合濾床的水平流濾床，水平流濾床的出水口通過集水管連通至 二級生態溼地，其中配水井的出水口還通過回流管連通沉澱池；所述沉澱池通過汙泥泵和 汙泥管連通汙泥幹化床，汙泥幹化床滲濾液口連接檢查井，檢查井通過滲濾液管連通至沉 澱池。
專利摘要本實用新型涉及用於處理汙水的強化型生態溼地處理設施，由沉澱池對汙水中的漂浮物和可沉降懸浮物進行去除處理，沉澱池處理後的水體通過輸配水系統均勻分布到垂直流水平流組合濾床的垂直流濾床上，出水通過集水管道進入垂直流水平流組合濾床的水平流濾床；汙染水體通過垂直流濾床和水平流濾床的生化處理後，水體通過集水管道進入二級生態溼地，淨化後排入自然水體；沉澱池中的沉積汙泥排入到汙泥幹化床進行穩定化處置，滲濾液回流至沉澱池進行再處理。採用沉澱池、垂直流和水平流濾床、汙泥幹化床組合的方法處理汙染水體，不僅有效處理汙染水體，而且低成本解決了汙泥處置問題；適用於農村生活汙水、城市景觀水和河湖汙染水體等的處理。
文檔編號C02F9/14GK201737800SQ20092029874
公開日2011年2月9日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者杜建強 申請人:蘇州德華生態環境科技有限公司