专利名称：阶梯复合生态床净化污水的处理方法及其生态床的制作方法
技术领域：
本发明涉及受污染水体的净化与修复技术，具体涉及填料优化组合、不同强化自然复 氧方式下，用于受污染水体修复及生活污水净化处理的方法及阶梯复合生态床。
背景技术：
生态床就是在人工湿地形式的基础上，以提高系统负荷、减少占地面积以及填料费用 等为目的，用于污水处理的系统。对于受污染水体修复和城镇(村镇)小规模、低浓度的 点、面源污水处理，生态床技术以其投资省、运行费用低、管理方便等特点，获得了越来 越广泛的关注。
根据污水在生态床中水面位置和水流方向的不同，可分为表面流生态床和潜流型生态 床。表面流生态床水面位于湿地基质层以上，水深一般0.3 0.5m,水流呈推流式前进。污 水从入口以一定速度缓慢流过湿地表面，部分污水或蒸发或渗入地下，出水由溢流堰流出。 表面流生态床水力负荷一般较低，达到同等处理效果的条件下，其占地面积要比潜流型大，
并且易受季节影响(冬季会结冰、夏季有恶臭、蚊蝇滋生)。根据生态床中水流形态，潜 流型生态床可分为水平流、竖向流和复合流3种形式。水平流生态床水流从进口起在根系 层中沿水平方向缓慢流动，出口处设集水装置和水位调节装置。水平流生态床由于系统中 好氧生化反应所需氧气主要来自大气复氧，数量不足，因而导致脱氮效率不高。竖向潜流 生态床其水流方向和根系层呈垂直状态，出水系统一般设在湿地底部，可提高氧向污水及
基质中的转移效率，但其运行时一般采用间歇进水方式。复合流潜流式湿地其水体流态既 有水平流，也有竖向流，同时也可选用不同植物多级串联使用。 目前，现有的生态床技术存在以下主要缺点
① 与传统污水处理工艺相比，生态床处理系统占地面积较大， 一般为传统处理方法的 2 3倍，其中表面流型由于其水力负荷小，占地更大。因此，在用地紧张的大城市其应用
会受到限制。
② 被截留的悬浮物在生态床床体中积累，同时床体内微生物的不断增长会使基质层的 渗流能力减弱，最终造成堵塞，使潜流生态床变成表面流生态床，导致处理能力下降；而 且，有机物的不断积累还会逐渐向生态床，出口处移动，最终影响出水水质。
③生态床系统通常都存在供氧不足的问题，这直接导致了系统内氮、磷特别是氮的去 除率不很高，影响了生态床的处理效果。虽然采取了供氧等人工增氧的措施，但是传统的 增氧方式却存在能耗大的缺陷，降低了生态床的经济优势。
另外，中国专利号为ZL200510057047.2，发明名称为"折流湿地滤池+侧向潜流湿地 床污水处理系统及方法"公开了一种容积利用率高、不需要额外提供动力的污水处理系统， 它的水流为水平折流流动，并为平面大气复氧；较水流为竖向流动和跌水复氧方式，效率 较低；而且存在结构复杂的问题。
因此，在现有研究基础上，开发出既经济又具有稳定处理效果的适宜于受污染水体修 复和小城镇污水处理的强化复氧梯级人工复合生态床，对提高和稳定生态床处理效果、扩 展生态床的应用范畴具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种减少用地、提高处理能力， 并且不需要额外提供动力，处理效果稳定、效率高的用于受污染水体和生活污水处理的方法。
本发明的另一 目的是提供用于此方法设计的阶梯复合生态床。
本发明的目的是这样实现的阶梯复合生态床净化污水的处理方法，包括如下步骤 污水通过三级阶梯复合生态床，原水以跌水方式布水；
第一级复合生态床在床体中构建良好的好氧环境，使硝化菌完成硝化，采用砾石或 陶粒等大粒径填料改善水力特性进行硝化及除磷处理；
第二级复合生态床在床体中构建良好缺氧环境，使反硝化菌完成反硝化；植物吸收 利用而同化去除部分氮磷，进行反硝化、脱氮及除磷处理；
第三级复合生态床进一步进行富氧硝化脱氮及除磷处理，通过强化自然复氧和植物 供氧构建良好的好氧环境，以保证最后出水的稳定性。
实现上述方法的阶梯复合生态床，包括相邻的阶梯状三级复合生态床和设于第二、三 级复合生态床之间的集水堰，各床体内分别设置填料，填料表面种植植物；各级生态床上 方分别设有穿孔布水管，底部分别设有穿孔集水管；
进水管连通第一级复合生态床上方设置的穿孔布水管，原水以跌水方式布水；第一级 生态床的底部设穿孔集水管连通第二级生态床的穿孔布水管；
第二级复合生态床的底部设集水管使出水进入集水堰，集水堰的出水孔连通第三级复 合生态床上方的穿孔布水管；第三级复合生态床的底部设穿孔集水管连通出水管。 所述填料采用砾石或陶粒等大粒径轻质填料。
第三级复合生态床、第一级复合生态床和第二级复合生态床的深度依次增加。 相比现有技术，本发明具有如下优点
① 采用无能耗强化复氧技术，提高了溶解氧浓度和脱氮率；不需要额外动力，处理效 果稳定、效率高。
② 合理搭配床体填料种类、级配、填充方式，不但满足填料经济性需要还提高床体处 理效果。
③ 成本低，处理效果稳定。
④ 优化了生态床床体结构和配水系统，具有结构简单、占地面积小的特点。 ④本发明既可用于受污染水体的修复，也可以应用于小城镇(村镇)的低浓度、小规
模污水处理工程。
图l是本发明的平面示意图2是本发明的A—A剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。 阶梯复合生态床净化污水的处理方法，包括如下步骤 污水通过三级阶梯复合生态床，原水以跌水方式布水；
第一级复合生态床l:在床体中构建良好的好氧环境，使硝化菌完成硝化，釆用砾石 或陶粒等大粒径填料改善水力特性进行硝化及除磷处理；
第二级复合生态床2:在床体中构建良好缺氧环境，使反硝化菌完成反硝化；植物吸 收利用而同化去除部分氮磷，进行反硝化、脱氮及除磷处理；
第三级复合生态床3:进一步进行富氧硝化脱氮及除磷处理，通过强化自然复氧和植 物供氧构建良好的好氧环境，以保证最后出水的稳定性。
如图l、图2所示，实现本发明方法的阶梯复合生态床，包括相邻的阶梯状三级床体 1、 2、 3，可利用自然地形布置成阶梯状；第二、三级复合生态床之间的集水堰11;各生 态床床体内分别设置填料4、 5、 6，填料表面种植植物；各级生态床分别设有穿孔布水管 7、 8、 9和穿孔集水管12、 13、 14，以进行不同方式的布水与集水。原水由进水管15进
入经布水管7、 8、 9依次逐级配水；污水流经床体内配置的填料4、 5、 6和在栽种的植物 系统的共同作用下，最后得到处理的净化水由出水管16排出生态床。
第一级复合生态床1上方设置穿孔布水管7，以跌水方式布水，保证进水的含氧量； 主要通过过滤及生物降解去除有机物及SS (悬浮固体)，采用去污能力强、根系发达的植 物(如风车草等)。第一级复合生态床1的主要作用是硝化、脱氮及除磷，在床体中构建 良好的好氧环境，使硝化菌完成硝化，磷的去除主要在填料层4，采用砾石或陶粒等大粒 径填料改善水力特性，克服填料的易堵塞问题，通过化学沉淀过滤去除磷，合理搭配和布 置填料。在第一级复合生态床的下部开通风孔10，增强填料与氧气的接触，强化生态床的 硝化反硝化作用以及脱氮除磷效果。
第一级复合生态床1的底部设穿孔集水管12，连通第二级复合生态床的穿孔布水管8 跌水进入第二级复合生态床2;第二级复合生态床采用砾石或陶粒等大粒径填料，增加池 深，减小占地，该级生态床主要作用是反硝化、脱氮及除磷。在床体中构建良好缺氧环境， 使反硝化菌完成反硝化；植物吸收利用而同化去除部分氮磷；优化填料5组合配置，选用 新型轻质填料(如陶粒、塑料等)，通过化学沉淀过滤去除磷。第二级复合生态床2的出 水经集水管13进入集水堰11，突出强调污水的自然复氧，并用穿孔布水管9以跌水方式 进入第三级复合生态床3。
第三级复合生态床跌水布水，采用浅水、短停留时间的好氧人工生态床，通过自然复 氧和植物供氧构建良好的好氧环境，以保证最后出水的稳定性。第三级复合生态床系统3 的主要作用是进一步富氧硝化脱氮及除磷。保证床体中污水充足的溶解氧含量，通过硝化 菌进一步完成脱氮；磷的去除主要在填料层6，利用砾石铁或陶粒填料等，通过化学沉淀 过滤去除磷。
权利要求
1、阶梯复合生态床净化污水的处理方法，包括如下步骤污水通过三级阶梯复合生态床，原水以跌水方式布水；第一级复合生态床(1)在床体中构建良好的好氧环境，使硝化菌完成硝化，采用砾石或陶粒等大粒径填料改善水力特性进行硝化及除磷处理；第二级复合生态床(2)在床体中构建良好缺氧环境，使反硝化菌完成反硝化；植物吸收利用而同化去除部分氮磷，进行反硝化、脱氮及除磷处理；第三级复合生态床(3)进一步进行富氧硝化脱氮及除磷处理，通过强化自然复氧和植物供氧构建良好的好氧环境，以保证最后出水的稳定性。
2、 实现权利要求1所述方法的阶梯复合生态床，其特征在于包括相邻的阶梯状三级 复合生态床(1、 2、 3)和设于第二、三级复合生态床(2)、 (3)之间的集水堰(11)，各 生态床体内分别设置填料(4、 5、 6)，填料表面种植植物；各级生态床上方分别设有穿孔 布水管(7、 8、 9)，底部分别设有穿孔集水管(12、 13、 14);进水管(15)连通第一级复合生态床(1)上方设置的穿孔布水管(7)，原水以跌水 方式布水；第一级生态床(1)的底部设穿孔集水管(12)连通第二级生态床(2)的穿孔 布水管(8);第二级复合生态床(2)的底部设集水管(13)使出水进入集水堰(11)，集水堰(11) 的出水孔连通第三级复合生态床(3)上方的穿孔布水管(9);第三级复合生态床(3)的底部设穿孔集水管(14)连通出水管(16)。
3、 根据权利要求2所述的阶梯复合生态床，其特征在于所述填料(4、 5、 6)采用砾 石、陶粒或复合除磷填料大粒径轻质填料。
4、 根据权利要求2所述的阶梯复合生态床，其特征在于在第一级生态床(1)的下部 开通风孔(10)。
5、 根据权利要求2所述的阶梯复合生态床，其特征在于第三级人工复合生态床(2)、 第一级复合生态床(1)和第二级复合生态床(1)的深度依次增加。
全文摘要
本发明公开一种阶梯复合生态床净化污水的处理方法，污水通过三级阶梯复合生态床，进行硝化、反硝化、脱氮以及富氧除磷处理步骤，保证最后净化出水的稳定性。实现所述方法的阶梯复合生态床，进水管连通第一级复合生态床上方设置的穿孔布水管和设于第二、三级复合生态床之间的集水堰，污水以跌水方式布水；第一级生态床的底部设穿孔集水管连通第二级生态床的穿孔布水管；第二级复合生态床的底部设集水管使出水进入集水堰，集水堰的出水孔连通第三级复合生态床上方的穿孔布水管；第三级复合生态床的底部设穿孔集水管连通出水管。本发明方法通过优化床体结构和配水系统，采用无能耗强化自然复氧技术；具有成本低，处理效果稳定的特点。
文档编号C02F3/30GK101172712SQ20071009287
公开日2008年5月7日 申请日期2007年10月23日 优先权日2007年10月23日
发明者付国楷, 唐显枝, 智 张, 艳 林, 春 阳 申请人:重庆大学