专利名称：深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置及其方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，具体地说是涉及深层布水多介质生态湿地污水处理系统 的装置及其方法。
背景技术：
人工湿地污水处理技术是通过植物和介质的生物、化学和物理作用，使污水中的有 机物得以降解，无机盐得以固定，氮、磷等营养物得以资源化利用，具有深度除磷脱氮， 运行管理方便和运行费用低等优点，是一种在广大农村地区具有应用潜力的污水生态处 理技术。然而，传统的人工湿地污水处理技术，因其存在水力负荷低、易堵塞和难以终 年运行等技术问题，限制了在我国广大乡村生活污水处理中的广泛应用。因此，丌发经 济高效、低成本运行、不易堵塞的生态湿地新技术，在我国广大乡村具有广阔的需求和 社会需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供了一种深层布水多介质 生态湿地污水处理系统的装置及其方法。
本发明的技术方案如下深层布水多质生态湿地污水处理系统的装置，在地面开 挖的一长方形池体中，由布水管、集水管、湿地植物、透气基质层、布水层、多介质生 态滤层、集水层和防渗层组成；布水层位于生态滤层上方，布水管位于布水层中，采用 主管两边分支线管均匀布水，每个支线管四周打孔并包裹薄层多孔聚氨脂材料；透气层 填充原生介质，其上种植湿地植物；多介质生态滤层置于布水层和集水层之间，集水管 位于集水层中，每个支线管四周打孔并包裹薄层多孔聚氨脂材料；防渗层位于集水层下 方，防渗层铺设粘土或土工布。
所述系统装置长x宽x高为10-20: 3-5: 1-2，水力负荷为100-500L/m2d ;所述生态 湿地设计为下向垂直流态；所述布水管距离地表30-60cm;所述集水管距离地表 100-170cm;所述多介质生态滤层由5-10层多介质模块和5-10层水流通道模块构成，厚 60-100cm。
所述集水层填充粒径2-10cm的砾石；所述多介质生态滤层填充多介质滤料和透水 材料，采用砖墙式堆砌模式填充，透水材料由粒径为l-2mm砾石、改性沸石和粒径为
32-3mm的灰渣组成，体积配比为砾石改性沸石灰渣为70-90: 3-10: 3-10;多介质 滤料由粉煤灰锯末废弃铁粉高岭土重量配比为60-90: 10-15: 1-5: 10-15混合造
粒，经800—1500'C高温烧结而成。
深层布水多介质生态湿地污水处理系统的方法污水经布水管进入布水层，布水
层将污水均匀分配至多介质生态滤层，进入多介质生态滤层的污水，部分渗入多介质滤 料而得到深度净化，部分无法渗入多介质滤料的污水和穿透多介质生态滤料的水流，则 通过透水滤料向下一层多介质滤料或透水滤料再分配，直至最后一级多介质滤料或透水 滤料，经过多介质生态滤层净化后，流至集水层，并经过集水管收集外排。
本发明是一种深层布水生活排水多介质生态湿地处理技术，其原理是通过湿地植物 和多种介质相互协调的生物、化学和物理作用，使污水中的有机物得以降解，无机盐得 以固定，氮、磷等营养物得以资源化利用。多介质生态湿地技术将植物吸收、微生物氧 化、介质吸附、固定和生物提取有机结合，采用在亚表层布水的方式投配污水，将污水 投配到具有一定构造和良好扩散性能的介质层中，使污水中的污染物在生态系统的物质 循环中进行分离、降解、吸附和固定，净化水质，使污水中的能量通过生态系统的能量
流动逐级充分利用，以维持生态系统的良性平衡。不仅对COD、氨氮、总氮和总磷有 极高的去除效率，还能够实现污水的资源化利用；即可在无动力或微动力情况下运行， 又不增加建设成本，非常适用于乡村生活污水的深度处理。 本发明与现有技术相比具有如下优点
本发明通过湿地植物和多种介质相互协调的生物、化学和物理作用，使污水中的有 机物得以降解，无机盐得以固定，氮、磷等营养物得以资源化利用。多介质生态湿地技 术将植物吸收、微生物氧化、介质吸附、固定和生物提取有机结合，采用在亚表层布水 的方式投配污水，将污水投配到具有良好扩散性能的介质层，使污水中的污染物在生态 系统的物质循环中进行分离、降解、吸附和固定，净化水质，使污水中的能量通过生态 系统的能量流动逐级充分利用，有利于持多介质生态湿地的良性平衡。地面以下
50-100cm深层布水，有利于北方寒冷地区系统的四季运行；填充由工农业废弃物复配 烧结而成的多介质功能滤料，增加微生物固定数量，深度除磷脱氮；以"砖墙式"方式交 替填充多介质功能滤料和水流通道，即增加了水力停留时间又可防止滤层堵塞，保障湿 地系统长期高效运行不堵塞。种植美人蕉或鸢尾等湿地植物，美化环境，又不产生蚊虫 和臭味。无电力或微动力运行条件下，又不增加建设成本，能够实现农村生活污水的深 度处理和资源化，非常适用于农村生活污水的深度处理及资源化利用。
4图1是本发明装置的横剖面结构示意图。 图2是本发明装置的纵剖面结构示意图。
图中数字说明布水管l、集水管2、湿地植物3、透气基质层4、布水层5、多介 质生态滤层6、集水层7、防渗层8。
具体实施例方式
下面列举3个实施例，并结合附图对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这 些实施例。 实施例1
本发明深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置该装署置于在地面开挖的
一长方形池体中，由布水管l、集水管2、湿地植物3、透气基质层4、布水层5、多介 质生态滤层6、集水层7和防渗层8组成；布水管1位于布水层5中，采用主管两边分 支线管均匀布水，每个支线管四周打孔并包裹薄层多孔聚氨脂材料，布水层5位于生态 滤层6上方；透气层4填充原生介质，其上种植湿地植物3;多介质生态滤层6置于布 水层5和集水层7之间，集水管2位于集水层7中，每个支线管四周打孔并包裹薄层多 孔聚氨脂材料；防渗层位于集水层下方，防渗层铺设粘土或土工布。
下面结合附图对本发明作进一步说明本发明深层布水多介质生态湿地污水处 理系统的方法。污水经布水管1进入布水层5，布水层5将污水均匀分配至多介质生态 滤层6，进入多介质生态滤层的污水，部分渗入多介质滤料而得到深度净化，部分无法 渗入多介质滤料的污水和穿透多介质生态滤料的水流，则通过透水滤料向下一层多介质 滤料或透水滤料再分配，直至最后一级多介质滤料或透水滤料。经过多介质生态滤层6 净化后，流至集水层7，并经过集水管2收集外排。 实施例2
多介质生态湿地系统装置长x宽x高为10X4X1.7m，垂直流态，集水管距离地表 160cm，透气层30cm填充砾石和原生介质比例为1: 5，布水层20cm填充粒径10cm， 多介质生态滤层100cm，由6层厚10cm的多介质滤料模块和7层厚5cm水流通道构成， 集水层20cm填充粒径10cm的砾石，布水管距离地面50cm，表面种植美人蕉。在水力 负荷250L/m2 d情况下，进水COD 150mg/L, NH3-N 20mg/L， TN 30mg/L， TP 4mg/L 时，出水COD 30mg/L， NH3-N 4mg/L， TN 7mg/L， TP 0.25mg/L，去除率分别为COD 80%， NH3-N80%， TN77%， TP 94%。
实施实例3
多介质生态湿地系统装置长x宽x高为10X4X1.7m，垂直流态，集水管距离地表
5160cm，透气层30cm填充砾石和原生介质比例为1: 5，布水层20cm填充粒径10cm， 多介质生态滤层100cm，由6层厚10cm的多介质滤料模块和7层厚5cm水流通道构成， 集水层20cm填充粒径10cm的砾石，布水管距离地面50cm，表面种植美人蕉。在水力 负荷450L/m2 d情况下，进水COD 150mg/L， NH3-N 20mg/L， TN 30mg/L， TP 4mg/L 时，出水COD44mg/L， NH3-N 4.4mg/L， TN 9.3mg/L， TP0.4mg/L，去除率分别为COD 71%, NH3-N78%， TN69%， TP%%。
权利要求
1、深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置，其特征在于该装置在地面开挖的一长方形池体中，由布水管(1)、集水管(2)、湿地植物(3)、透气基质层(4)、布水层(5)、多介质生态滤层(6)、集水层(7)和防渗层(8)组成；布水层(5)位于生态滤层(6)上方，布水管(1)位于布水层(5)中，采用主管两边分支线管均匀布水，每个支线管四周打孔并包裹薄层多孔聚氨脂材料；透气层(4)填充原生介质，其上种植湿地植物(3)；多介质生态滤层(6)置于布水层(5)和集水层(7)之间，集水管(2)位于集水层(7)中，每个支线管四周打孔并包裹薄层多孔聚氨脂材料；防渗层(8)位于集水层(7)下方，防渗层(8)铺设粘土或土工布。
2、 根据权利要求1所述的深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置，其特征 在于所述系统装置长x宽x高为10-20: 3-5: 1-2，水力负荷为100-500L/m2d;所述生 态湿地设计为下向垂直流态；所述布水管(1)距离地表30-60cm;所述集水管(2)距 离地表100-170cm;所述多介质生态滤层(6)由5-10层多介质模块和5-10层水流通道 模块构成，厚60-100cm。
3、 根据权利要求1所述的深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置，其特征 在于所述集水层(7)填充粒径2-10cm的砾石；所述多介质生态滤层(6)填充多介 质滤料和透水材料，采用砖墙式堆砌模式填充，透水材料由粒径为l-2mm砾石、改性 沸石和粒径为2-3mm的灰渣组成，体积配比为砾石改性沸石灰渣为70-90: 3-10:3-10;多介质滤料由粉煤灰锯末废弃铁粉高岭土重量配比为60-90: 10-15: 1-5:10-15混合造粒，经800-150(TC高温烧结而成。
4、 由权利要求1所述的深层布水多介质生态湿地污水处理系统的方法，其特征在 于污水经布水管(1)进入布水层(5)，布水层(5)将污水均匀分配至多介质生态滤 层(6)，进入多介质生态滤层的污水，部分渗入多介质滤料而得到深度净化，部分无法 渗入多介质滤料的污水和穿透多介质生态滤料的水流，则通过透水滤料向下一层多介质 滤料或透水滤料再分配，直至最后一级多介质滤料或透水滤料，经过多介质生态滤层(6) 净化后，流至集水层(7)，并经过集水管(2)收集外排。
全文摘要
本发明涉及深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置及其方法。该装置在地面开挖的一长方形池体中，由布水管、集水管、湿地植物、透气基质层、布水层、多介质生态滤层、集水层和防渗层组成；详细结构和方法见说明书。本发明优点该装置在地面以下50-100cm深层布水，有利于北方寒冷地区装置的四季运行，增加微生物固定数量，深度除磷脱氮；又增加了水力停留时间，并防止滤层堵塞，保障湿地系统长期高效运行；对COD，氨氮、总氮和总磷有极高的去除效率，可在无动力或微动力情况下运行；种植美人蕉和鸢尾等湿地植物，美化环境的同时，有效去除氮磷，不产生蚊虫和臭味，适用于小城镇和农村生活污水的深度处理及资源利用。
文档编号C02F3/32GK101456629SQ20091007602
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者籍国东 申请人:北京大学