专利名称：一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污 水的方法和系统。
背景技术：
随着我国城镇化，工业化及经济的迅猛发展，水环境恶化，水资源供需矛盾日益突 出，严重制约了我国经济社会的全面可持续发展。利用新型的污水处理技术，加强污水治理 和回用，是改善水环境，缓解水资源缺的一种有效途径。人工湿地是利用土壤_植物_微生 物的作用实现污染物去除的一种污水生态处理方式。相对于其他污水处理工艺而言，人工 湿地具有建设和运行费用低廉，对氮、磷等污染物质去除能力强、维护管理简便、耐冲击负 荷强等优点，广泛应用于农村地区生活污水、受污染地表水等的处理。然而由于人工湿地是模拟的自然生态系统，受气候影响较大，特别在冬季，低温及 植物枯萎等问题是影响其进一步推广的限制性因素。目前广泛采用的水平潜流人工湿地， 待处理污水从湿地底部流过，基质长期处于淹没状态，在冬季低温条件下液面扩散复氧和 植物根系泌氧能力有限，床体表现为缺氧环境，不利于大量有机物的分解和氨氮的氧化去 除。而垂直流人工湿地中，水流以重力作用在基质中非饱和流动时，可以加强湿地床体的氧 扩散能力，但其复氧量仍不能满足大量有机物氧化分解和硝化细菌对氨氧化去除的需求， 大量未分解的有机物质聚集于基质表面导致床体堵塞，从而改变水力停留时间，进而改变 其水力负荷，影响处理效果。潮汐流人工湿地为近期研究的热点，它是将湿地按时间序列周 期性地充满水和排干，从而实现并强化污染物质的去除，但是因为其复氧能力较强，不利于 反硝化过程的进行。目前的水体控制主要以COD和氨氮的去除为主，而对总氮的控制相对薄弱，随着 人们对用水要求的逐渐提高和水体富营养化控制的需要，总氮的控制已经迫在眉睫，因此 亟待研发具有高效脱氮功效的污水处理方法及处理系统。
发明内容
本发明解决的技术问题首先是克服现有的单级潮汐流人工湿地污水处理方法及 单级水平潜流人工湿地污水处理方法硝化_反硝化途径不畅通，总氮去除率不高的问题。本发明提出的技术方案为一种处理成本低、脱氮效果好的污水处理方法。潮汐流 人工湿地对污染物的去除过程可假设为前期吸附截留和后期微生物耗氧降解2个阶段。潮 汐流人工湿地在淹水状态下，首先将污染物质吸附于生物膜表面，然后在排空的同时将氧 气吸入基质孔隙，被吸入基质孔隙的氧气在短时间内即可传输到微生物膜内部提供给硝化 细菌等，促进污染物降解，进而提高污染物去除效率，同时“潮汐流”的运行方式也促进了稳 定、高密度的微生物膜的逐渐形成，从而实现潮汐流人工湿地对污染物处理效果不断提高， 降低基质堵塞的可能。潮汐流人工湿地处理后污水含有大量的硝酸盐，由于水平潜流人工 湿地处理的污水从湿地底部流过，基质长期处于淹没状态，床体表现为缺氧环境，因此可利用水平潜流人工湿地较强的反硝化能力，强化“反硝化”功能，从而保证“硝化_反硝化”途 径的畅通，进而促进总氮去除率的提高，提高污水净化效果。本发明的另一要点是提供实现上述方法的潮汐流与水平潜流组合湿地处理系统。 所述系统由布水系统、潮汐流人工湿地硝化系统、水平潜流人工湿地反硝化系统和时间程 序控制器组成，处理系统采用序批式操作方式。本发明通过以下技术措施实现首先，进水泵将污水在规定时间内注入潮汐流人工湿地硝化系统床体至特定水 面，然后在特定时间后开启电动阀，将潮汐流人工湿地硝化系统净化后的污水收集至污水 中部收集桶，进水泵再将其注入水平潜流人工湿地反硝化系统床体，床体进水处设有穿孔 隔板，保证均勻布水，最后通过出水口出水。整个操作过程由时间控制器控制完成。上述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其特征在于潮 汐流人工湿地硝化系统包括床体、布水系统和基质。布水系统低于基质表面，水面低于基质 表面，水力负荷为0. 2-0. 3m7m2/d，运行温度为6 35°C。上述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其特征在于潮 汐流人工湿地硝化系统采用3周期/d的运行方式，实现“进水-反应-排空-闲置”循环， 有效促进了污染物质的净化及硝化功能的强化，降低床体堵塞可能，系统的运行时间为进 水 lOmin、反应 230min、排空 3_5min、闲置 235_237min。上述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其特征在于在 潮汐流人工湿地硝化系统基质中置入多孔PVC竖管，从而强化潮汐流人工湿地系统的复氧 功能。上述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其特征在于水 平潜流人工湿地反硝化系统包括床体、穿孔布水板和基质。潜流的运行方式有利于实现整 个系统在低温条件下的运行，穿孔布水板有利于均勻布水。上述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其特征在于在 潮汐流人工湿地硝化系统、水平潜流人工湿地反硝化系统的床体上的湿地植物为美人蕉、 芦苇、香蒲中的一种或者几种。上述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其特征在于在 潮汐流人工湿地硝化系统、水平潜流人工湿地反硝化系统的床体中的基质为砾石、沸石、陶 粒中的一种或者几种，并且可按照不同粒径进行配比。
附图为本发明所述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水系统结构图。1-原水收集桶，2-进水泵，3-PLC时间控制器，4_进水口，5_潮汐流人工湿地床体， 6-电动阀，7-污水中部收集桶，8-水平潜流人工湿地床体，9-穿孔隔板，10-出水口，11-多 孔PVC竖管，12-湿地植物，13-湿地基质，14-水位调节阀。
具体实施例方式详述如下污水在原水收集桶(1)通过重力作用去除污水中较大的无机颗粒物和 悬浮杂质，进水泵(2)将污水在规定时间内通过进水口(4)注入潮汐流人工湿地床体(5)，床体中放置有多孔PVC竖管(11)强化复氧效能。污水通过湿地植物(12)以及湿地基质 (13)的吸附及微生物三者形成的复合生态系统的物理、化学和生物三重协同作用得到净化 处理；然后电动阀(6)开启，将净化后的污水在一定时间内流至污水中部收集桶(7)。再通 过进水泵将污水中部收集桶(7)中的污水进入水平潜流人工湿地床体(8)，床体进水处设 有穿孔隔板(9)，保证均勻布水。最后将处理后的污水通过出水口(10)排出，在实际运行过 程中可通过控制水位调节阀(14)以调节湿地床体水位高度。整个操作过程由时间控制器 (3)控制完成。实施例1 利用上述实施方式净化污水。其中潮汐流人工湿地床体为O30cm，H80cm的有机 玻璃圆柱体，其中填料高度为65cm，其内填充基质砾石(底部。25-50mm大砾石15cm，中部 ①8-12mm砾石20cm，上部①3_5mm砾石30cm)。采用3周期/d的运行方式，其中进水lOmin、 反应230min、排空5min、闲置23min，日处理水量12L ；水平潜流人工湿地床体为D 40cmXL 50cmXH 30cm的有机玻璃体。在平均温度为9°C，平均进水COD 146. 20-170. 75mg/L、NH4+_N 33. 12 -41. 93mg/L、P043__P为4. 28-5. llmg/L条件下，潮汐流人工湿地的污染物平均去除 COD 74. 09%,NH4+-N 36. 70%、P0广_P 20. 96%,TN 6. 13% ；经过水平潜流人工湿地污染物 平均去除 C0D82. 12%、NH4+-N 52.73%、P0:_P 31. 80%, TN 34.13%。实施例2:利用上述实施方式净化污水。其中潮汐流人工湿地床体为0 30cm、H80cm的有机 玻璃圆柱体，其中填料高度为65cm，其内填充基质砾石(底部。25-50mm大砾石15cm，中部 ①8-12mm砾石20cm，上部①3_5mm砾石30cm)。采用3周期/d的运行方式，其中进水lOmin、 反应230min、排空5min、闲置23min，日处理水量12L ；水平潜流人工湿地床体为D 40cmXL 50cmXH 30cm的有机玻璃体。在平均温度为25°C，平均进水COD 105. 65-179. 03mg/L、 NH4+-N 34. 43-41. 64mg/L、P043_-P为4. 60-4. 78mg/L条件下，潮汐流人工湿地的污染物平均 去除 C0D 88. 65%,NH4+-N 48. 22%、P0,_P 20. 03%, TN 7. 9% ；经过水平潜流人工湿地污 染物平均去除 C0D95. 12%、NH4+-N 72.73%、P0:_P 26. 34%, TN 60.67%。
权利要求
1.一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，所述系统包括布水系统、 潮汐流人工湿地硝化系统、水平潜流人工湿地反硝化系统和时间程序控制器组成，处理系 统采用序批式操作方式。首先进水泵将污水在规定时间内注入潮汐流人工湿地硝化系统床 体至特定水面，在特定时间后电动阀开启，将潮汐流人工湿地硝化系统净化后的污水收集 至污水中部收集桶，再通过进水泵将其注入水平潜流人工湿地反硝化系统床体，床体进水 处设置有穿孔隔板，保证均勻布水，最后通过出水口排出。整个操作过程由时间控制器控制 完成。
2.根据权利要求1所述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其 特征在于潮汐流人工湿地硝化系统包括床体、布水系统和基质。布水系统低于基质表面， 水体液面低于基质表面，水力负荷为0. 2-0. 3m7m2/d，运行温度为6 35°C。
3.根据权利要求1、2所述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统， 其特征在于潮汐流人工湿地硝化系统采用3周期/d的运行方式，实现“进水-反应-排 空-闲置”循环，有效促进了污染物质的净化及硝化功能的强化，降低床体堵塞的几率，系统 的运行时间为进水lOmin、反应230min、排空3_5min、闲置235_237min。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系 统，其特征在于在潮汐流人工湿地硝化系统基质中置入多孔PVC竖管，从而强化潮汐流人 工湿地系统的富氧功能。
5.根据权利要求1所述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统，其 特征在于水平潜流人工湿地反硝化系统包括床体、穿孔布水板和基质。潜流的运行方式有 利于实现整个系统在低温条件下的运行，穿孔布水板有利于均勻布水。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法 和系统，其特征在于在潮汐流人工湿地硝化系统、水平潜流人工湿地反硝化系统的床体上 的湿地植物为美人蕉、芦苇、香蒲中的一种或者几种。
7.根据权利要求1、2、3、4、5、6所述的一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方 法和系统，其特征在于在潮汐流人工湿地硝化系统、水平潜流人工湿地反硝化系统的床体 中的基质为砾石、沸石、陶粒中的一种或者几种，并且可按照不同粒径进行配比。
全文摘要
本发明涉及一种潮汐流与水平潜流组合湿地处理污水的方法和系统。系统包括布水系统、潮汐流人工湿地硝化系统、水平潜流人工湿地反硝化系统和时间程序控制器。处理系统采用序批式操作方式，首先进水泵将污水在规定时间内注入潮汐流人工湿地至特定水面，在特定时间后电动阀开启，将潮汐流人工湿地净化后的污水收集至中部收集桶，再将其通过穿孔隔板注入水平潜流人工湿地，最后通过出水口排出。本发明处理成本低，脱氮效果较好，对污染物的去除率分别达到COD 95.12％，NH4+-N 72.73％，PO43--P 26.34％，TN 60.67％；同时有效解决人工湿地基质堵塞问题，保证系统的长期稳定运行。
文档编号C02F3/32GK102001793SQ20101056559
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者刘文杰, 叶捷, 姜超, 宋永会, 彭剑峰, 王鲁萍, 高红杰 申请人:中国环境科学研究院