一种生物膜表面流人工湿地的制作方法

本发明属于污水净化技术领域，涉及一种生物膜表面流人工湿地。

背景技术：

人工湿地是通过对自然湿地中生物的优化组合实现污水处理的一种人工的、可控制的污水处理系统。表面流人工湿地主要由湿地植物和基质构成，污水从湿地基质表面流过，通过物理吸附、植物吸收和微生物代谢等作用达到对污水的净化效果。表面流人工湿地具有基建投资少、运行成本低，管理和维护比较简单等优点。

然而，表面流人工湿地通常占地面积较大，卫生条件差，易产生异味并滋生蚊蝇，出水浑浊。而且，表面流人工湿地中污水与基质中微生物接触面积小，微生物的处理能力受到限制，污水处理效率不甚理想，这些缺点阻碍了表面流人工湿地系统地推广应用。

技术实现要素：

本发明为克服传统表面流人工湿地系统的不足，设计一种污水净化效率高、出水水质好、占地面积小、出水清澈、安全卫生、操作简单、强化传统表面流人工湿地功能的生物膜表面流人工湿地。

本发明采用下述技术解决方案：生物膜表面流人工湿地包括湿地基质、填料、进水管、出水管、溢流堰，人工湿地两端设置进水溢流堰和出水溢流堰，进水管设置在进水溢流堰上方、出水管设置在出水溢流堰下方，进出水口均采用溢流堰和穿孔管以均匀布水和集水，出水通过出水管收集并通过控制阀控制出水流量，湿地基质之上横向及纵向堆积多列填料。

湿地基质采用水渣（或炉渣）和田园土，二者以7：3体积比混合均匀，高度为45~50cm，基质表面铺设一层3~4cm厚的河沙。

人工填料采用粒径为5~7cm的砾石、石子或粉碎的建筑砼体。

填料沿水流方向平行及垂直堆放数列，高度为15~20cm，平行方向堆放疏松，而垂直方向堆放紧密。

填料空隙之间种植挺水植物（如芦苇，菖蒲）和沉水植物（如金鱼藻，菹草）。

系统运行时，污水由进水口经溢流堰均匀进入处理区，在填料之间流动。系统稳定后，在填料表面会附着大量微生物形成生物膜。在此过程中，污水中固态污染物被填料截留过滤，有机物及营养物质被微生物降解，部分营养物质被植物吸收利用。运行初期，通过控制出水管控制阀提高污水在人工湿地处理区的水力停留时间，并可取城镇生活污水处理厂回流污泥经稀释后接种入系统，以促进填料表面生物膜的形成。挺水植物与沉水植物的组合提高了植物对营养物质的吸收，生物膜的形成强化了传统表面流人工湿地的净化能力。同时，通过污水与填料之间的水力冲刷、碰撞等作用，提高了污水中溶解氧的含量，促进了污染物的降解，并有利于减少异味的产生。水渣和田园土组成的基质、基质表层的河沙铺设以及砾石等填料的堆积可以防止因水流冲刷基质以及降雨等原因导致的出水浑浊。净化后的污水经出水口溢流堰流出。

本发明具有以下优点：

1、填料来源广泛，费用低廉；

2、填料表面易形成生物膜，强化了污水的净化能力，污水处理效率高；

3、出水清澈，水质好；

4、占地面积小，结构简单，操作维护方便，投资及运行成本低。

附图说明

图1是本发明的剖面示意图。

图2是本发明的俯视图。

图中：1、进水管，2、穿孔布水管，3、进水溢流堰，4、基质，5、河沙，6、填料，7、挺水植物，8、沉水植物，9、出水溢流堰，10、集水管，11、出水管控制阀，12、出水管。

具体实施方式

如图1所示，本发明的生物膜表面流人工湿地处理区主要由基质层4，河沙层5，填料6，挺水植物7，沉水植物8组成。该人工湿地的进水由进水管1经过穿孔布水管2布水，进水处设置溢流堰3，出水处设置溢流堰9。湿地按照以下两种方式施工：（1）首先按7：3的体积比将水渣和田园土混合均匀铺设作为基质4，高度为45~50cm，上面沿水流方向平行及垂直堆放数列粒径为5~7cm的砾石、石子或粉碎的建筑砼体作为填料6，高度为15~20cm，平行方向堆放疏松，而垂直方向堆放紧密，水平堆放间距和垂直堆放间距比为2:1，如图2所示。在砾石6空隙之间种植挺水植物7和沉水植物8。之后在基质4表层铺设3~4cm厚的河沙5；（2）铺设以7：3体积比混合均匀的水渣和田园土作为基质4，高度45~50cm，种植挺水植物7和沉水植物8，然后在基质表层铺设一层3~4cm厚的河沙5，之后沿水流方向平行及垂直堆放数列粒径为5~7cm的填料6，高度为15~20cm，平行方向堆放疏松，而垂直方向堆放紧密，水平堆放间距和垂直堆放间距比为2:1。建造完毕后通水运行。

人工湿地运行过程中，污水由进水管1经穿孔布水管2及溢流堰3均匀进入湿地处理区，在填料6的缝隙之间流动，污水在人工湿地处理区得到净化。净化后的污水通过埋设在溢流堰9底部的集水管10收集并通过出水管12排出。人工湿地运行初期，通过控制出水管控制阀11提高污水在处理区的水力停留时间，以促进填料6表面形成生物膜。必要时，可取城镇生活污水处理厂回流污泥经湿地系统进水稀释后接种入系统，以促进生物膜的形成。生物膜形成之后，提高湿地进水水力负荷，并适当缩短水力停留时间，生物膜表面流人工湿地正常运行。污水净化主要包括以下几个过程：污水中固态污染物被填料6截留、过滤、沉降；填料6为微生物提供了附着面积，易形成生物膜，有机污染物和营养物质被生物膜吸附并被微生物降解利用；基质4及河沙5中的微生物降解部分有机污染物；同时，挺水植物7和沉水植物8通过根系吸收污水中的营养物质加以利用去除。污水与堆积的填料6之间通过水力碰撞等作用，提高了处理区水中溶解氧含量，促进了好氧微生物的生存及代谢，减少了异味的产生；水渣和田园土组成的混合基质4以及河沙5的铺设和砾石等填料6的堆积能够避免泥的泛起和固态污染物的再次浮起，使出水保持清澈。