用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统的制作方法
【专利摘要】一种用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，包括污泥进水管、调节池和至少一个人工湿地污泥处理池。人工湿地污泥处理池的池体内部自下到上依次铺设有防渗膜、用于收集污泥渗滤液的砾石排水层、用于净化污泥渗滤液的砾石过滤层，以及用于泥水分离的沙层，沙层之上为干化污泥形成的泥饼层，泥饼层之上为待处理的污泥层；池体内部种植有湿地植物。本实用新型通过植物的蒸腾作用和基质填料的渗滤作用，使得污泥得到充分的干化和稳定化处理，处理后的污泥体积可缩减到原来的4%～30%，污泥中可挥发性有机物含量可减少20%～30%。本实用新型的人工湿地污泥处理技术具有污泥减量化和稳定化处理效果显著、建设运行费用低、环境友好等优点。
【专利说明】用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于污泥处理的人工湿地系统。
【背景技术】
[0002]“十一五”期间，我国污水处理产业得到了迅速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，带来了污泥产量迅猛增长。截止2012年底，全国污水处理厂3300多座，日处理污水量达1.42亿吨，污泥产生量超过3000万吨/日。大量的污泥若不经过妥善处理，随意堆放会造成严重的二次污染问题。
[0003]通常污水处理厂产生的污泥主要成分是水，以流体状态存在，其中固体含量仅占
0.5~2%，而固体中大部分为微生物残体，固体中有机组分占50~80%。因此，污泥处理的主要目的时降低污泥中的水分，减少污泥总体积，并将污泥中有机组分稳定化处理。污水处理厂现有的污泥处理工艺一般包括浓缩(专利号CN 100579924C)Jj^JUCN 101784490 B)、厌氧消化(CN 100351187C)、好氧消化(CN101717173B)等，污泥处理费用昂贵，一般能占到整个污水处理厂运行费用的20%~60%。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，要解决污泥处理费用高，处理效率低，大量污泥得不得即时有效处理的技术问题。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]这种用于污泥干化`和稳定化处理的人工湿地系统，包括污泥进水管、调节池和至少一个人工湿地污泥处理池；
[0007]所述人工湿地污泥处理池的池体内部自下到上依次铺设有用于收集污泥渗滤液的砾石排水层、用于净化污泥渗滤液的砾石过滤层，以及用于泥水分离的沙层，沙层之上为干化污泥形成的泥饼层，泥饼层之上为待处理的污泥层；池体内部种植有湿地植物；池体上部设有污泥布水管，污泥布水管的入水口由管路与调节池连接，出水口朝向池内；池体底部的砾石排水层内横向设有渗滤液集水管，渗滤液集水管上分布有穿孔，渗漉液集水管一端与向外伸出池体的渗滤液排出管连接，一端与向上伸出池体的通气管连接。
[0008]所述人工湿地污泥处理池为两个以上，两个以上人工湿地污泥处理池由管路相互并联，并与调节池连接。
[0009]所述人工湿地污泥处理池的总面积由处理污泥量确定或负责人口总数确定，单个池体面积为5~1000 m2，池体深度为2~5m，池底有至少1%的坡度。
[0010]所述池体为矩形，污泥布水管沿池体长向布置，污泥布水管上间隔分布有出水口。
[0011]所述池体的材质为混凝土、泥土、塑料或金属。
[0012]所述池体底部铺设有防渗膜，防渗膜为土工膜或防水涂层。
[0013]所述碌石排水层、碌石过滤层和沙层分别为粒径30~60mm的碌石、粒径2~IOmm的石乐石和粒径0.5~Imm的沙，其铺设厚度分别为10~25cm、10~80cm、10~30cm。[0014]所述渗滤液集水管可为PVC管,其上的穿孔孔径为5?50mm,孔间距为2?IOcm,两排孔分别与水平面呈45°角；或者渗滤液集水管为未上釉的陶土管。
[0015]所述湿地植物为芦苇、香蒲、水葱、黄菖蒲或千屈菜。
[0016]本实用新型的有益效果如下:
[0017]本实用新型的组成结构包括污泥进水管、调节池、人工湿地污泥处理池，污泥由进水管进入调节池，然后经过布水管进入人工湿地污泥处理池内。污泥在人工湿地污泥处理池中通过沙层进行泥水分离，渗滤液通过沙层进入过滤层净化，在排水层内通过集水管收集，之后经过排水管排出。而污泥在沙层之上沉积，形成干化的泥饼层，经过几轮污泥处理后，最终泥饼层用铲车运出。
[0018]人工湿地污泥处理池池底的防渗层用于防止渗滤液污染周边土壤，当人工湿地为土池时，通过土工膜进行防渗，若人工湿地池为混凝土结构，敷防水涂层。砾石排水层用于收集污泥渗滤液。砾石过滤层用于净化渗滤液。沙层用于泥水分离，将污泥隔离在沙层之上，而污泥渗滤液能够通过沙层渗入到下方的砾石过滤层。泥饼层不是铺设的，而是经过几轮污泥处理后，由干化的污泥堆积形成。泥饼层的形成能够促进后续污泥的过滤干化以及有机组分的降解。渗滤液集水管铺设在砾石排水层中，为穿孔花管，用于收集污泥渗滤液。通气管一端与大气相通，一端连接渗滤液集水管，用于向湿地内部通入氧气，以有易于污染物的降解。
[0019]本实用新型通过植物的蒸腾作用和基质填料的渗滤作用，使得污泥得到充分的干化和稳定化处理，处理后的污泥体积可缩减到原来的4%?30%，污泥中可挥发性有机物含量可减少20%?30%。与现有的污泥处理技术相比，该人工湿地污泥处理技术具有污泥减量化和稳定化处理效果显著、建设运行费用低、环境友好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0021]图1是本实用新型的平面布置图。
[0022]图2是人工湿地污泥处理池的结构示意图。
[0023]图3是渗滤液集水管横截面的结构示意图。
[0024]附图标记:1-污泥进水管、2-调节池、3-人工湿地污泥处理池、4-污泥布水管、5-渗滤液排出管、6-防渗膜、7-砾石排水层、8-砾石过滤层、9-沙层、I O-泥饼层、11 -污泥层、12-渗滤液集水管、13-通气管、14-湿地植物、15-穿孔、16-池体。
【具体实施方式】
[0025]实施例一，参见图1所示，这种用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，包括污泥进水管1、调节池2和四个人工湿地污泥处理池3。四个人工湿地污泥处理池3由管路相互并联，并与调节池2连接。
[0026]参见图2所示，所述人工湿地污泥处理池3的池体16内部自下到上依次铺设有防渗膜6、用于收集污泥渗滤液的砾石排水层7、用于净化污泥渗滤液的砾石过滤层8，以及用于泥水分离的沙层9。砾石排水层7、砾石过滤层8和沙层9分别为粒径30?60mm的砾石、粒径2?IOmm的碌石和粒径0.5?Imm的沙，其铺设厚度分别为10?25cm、10?80cm、10?30cm。沙层9之上为干化污泥形成的泥饼层10，泥饼层10之上为待处理的污泥层11 ；池体16内部种植有湿地植物14，所述湿地植物14为芦苇、香蒲、水葱、黄菖蒲或千屈菜。池体16上部设有污泥布水管4，污泥布水管4的入水口由管路与调节池2连接，出水口朝向池内；池体16底部的砾石排水层7内横向设有渗滤液集水管12，渗滤液集水管12上分布有穿孔15，渗漉液集水管12 —端与向外伸出池体的渗滤液排出管5连接，一端与向上伸出池体的通气管13连接。
[0027]所述人工湿地污泥处理池3的总面积由处理污泥量确定或负责人口总数确定，单个池体面积为5?1000 m2，池体深度为2?5m，池底有至少1%的坡度。池体16为矩形，污泥布水管4沿池体长向布置，污泥布水管4上间隔分布有出水口。所述池体16的材质为混凝土、泥土、塑料或金属。混凝土池体的防渗膜6可采用防水涂层。泥土池体的防渗膜6可采用土工膜。
[0028]参见图3所示，所述渗滤液集水管12可为PVC管，其上的穿孔15孔径为5?50mm，孔间距为2?10cm，两排孔分别与水平面呈45°角。渗滤液集水管也为未上釉的陶土管。
[0029]实施例二，人工湿地污泥处理池3的池体为直径0.82m,高1.5m的塑料桶，装有直径50mm的碌石15cm作为碌石排水层,其上为直径IOmm的碌石过滤层,厚度为IOcm,再上方为直径Imm的沙层，厚度为15cm，沙层上方为泥饼层，种植芦苇和香蒲，塑料桶底部设有渗滤液排出口，并有通气管向湿地底部供气。污水处理厂的剩余污泥经过2个月处理后，污泥体积减少68%，污泥中有机物含量减少23%。
[0030]这种采用人工湿地系统的污泥干化和稳定化处理方法，处理步骤如下:
[0031]步骤一，污水处理厂产生的污泥经污泥进水管I进入调节池2内，从调节池2向人工湿地污泥处理池3内连续泵入污泥，至池体最大容量或设定水位，随后停止污泥的泵人，进入处理阶段，处理时间由当地气候、人工湿地池中泥饼层厚度、以及进入的污泥含水率决定，一般为几天至几个星期不等；
[0032]步骤二，处理阶段结束后，在人工湿地污泥处理池3内形成一层干化的泥饼层10，湿地植物14不断生长使泥饼层10中增加很多细的裂缝，同时防止大的裂缝出现；
[0033]步骤三，将下一批污泥泵入到已干化的泥饼层10上，污泥通过泥饼层10和填料的渗滤作用，以及植物的蒸腾作用，降低污泥水分含量，同时污泥中的有机物通过微生物降解作用得到稳定化处理；处理阶段中经渗滤液集水管12收集的污泥渗滤液由渗滤液排出管5排出池体，并经通气管13向人工湿地污泥处理池3内部通入氧气，促进有机物的降解；
[0034]步骤四，循环步骤一至三，人工湿地污泥处理池3内反复经过污泥泵入和处理阶段，湿地中干化的泥饼厚度不断增加，当泥饼层10的厚度距离池体顶部20?50cm时，停止循环操作，放置两个月至一年，使污泥中水分进一步降低；
[0035]步骤五，处理后的干污泥用铲车运出，铲除干污泥时将湿地植物14的根系留在人工湿地污泥处理池3内。
【权利要求】
1.一种用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:包括污泥进水管(I)、调节池(2)和至少一个人工湿地污泥处理池(3)； 所述人工湿地污泥处理池(3)的池体(16)内部自下到上依次铺设有用于收集污泥渗滤液的砾石排水层(7)、用于净化污泥渗滤液的砾石过滤层(8)，以及用于泥水分离的沙层(9)，沙层(9)之上为干化污泥形成的泥饼层(10)，泥饼层(10)之上为待处理的污泥层(II);池体(16)内部种植有湿地植物(14);池体(16)上部设有污泥布水管(4)，污泥布水管(4)的入水口由管路与调节池(2)连接，出水口朝向池内；池体(16)底部的砾石排水层(7)内横向设有渗滤液集水管(12)，渗滤液集水管(12)上分布有穿孔(15)，渗漉液集水管(12)一端与向外伸出池体的渗滤液排出管(5 )连接，一端与向上伸出池体的通气管(13 )连接。
2.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述人工湿地污泥处理池(3)为两个以上，两个以上人工湿地污泥处理池(3)由管路相互并联，并与调节池(2)连接。
3.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述人工湿地污泥处理池(3)的总面积由处理污泥量确定或负责人口总数确定，单个池体面积为5?1000 m2，池体深度为2?5m，池底有至少1%的坡度。
4.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述池体(16)为矩形，污泥布水管(4)沿池体长向布置，污泥布水管(4)上间隔分布有出水□。
5.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述池体(16)的材质为混凝土、泥土、塑料或金属。
6.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述池体(16)底部铺设有防渗膜(6)，防渗膜(6)为土工膜或防水涂层。
7.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述砾石排水层(7)、砾石过滤层(8)和沙层(9)分别为粒径30?60mm的砾石、粒径2?IOmm的碌石和粒径0.5?Imm的沙，其铺设厚度分别为10?25cm、10?80cm、10?30cm。
8.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述渗滤液集水管(12)为PVC管,其上的穿孔(15)孔径为5?50mm,孔间距为2?IOcm,两排孔分别与水平面呈45°角；或者渗滤液集水管为未上釉的陶土管。
9.根据权利要求1所述的用于污泥干化和稳定化处理的人工湿地系统，其特征在于:所述湿地植物(14)为芦苇、香蒲、水葱、黄菖蒲或千屈菜。
【文档编号】C02F11/02GK203440221SQ201320397350
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】吴文伶, 宋中南, 张涛, 王珂 申请人:中国建筑股份有限公司, 北京中建柏利工程技术发展有限公司