专利名称：复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，具体地涉及一种复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法和装置。
背景技术：
据统计，世界上80%的疾病都与水有关，伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类等人类五大疾病，均由水的不洁引起。未经处理得生活污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体或者下渗进入地下水，严重污染各类水源。1993年美国的蜜尔沃基市(Milwaukee)爆发了有文件记载以来最严重的由阴孢子虫引发的饮用水传染病，共有40多万人患病，4000余人住院，122人死亡。直到现在每年都有Milwaukee型的水源流行病爆发。2003年SARS流行期间国内外就曾从收治患者的医院污水中检测出了 SARS冠状病毒核酸。复合流人工湿地对有机物(BOD5)，TN和固体悬浮物有良好的去除作用，但对病原菌的去除 效率非常低。为了消除传染病等公共卫生安全隐患，不得不设置一个消毒系统，以保证病原菌的去除。这样不仅加大了经济负担，而且还限制了人工湿地技术的规模化推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法。本发明的又一目的在于提供一种复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置。为实现上述目的，本发明提供的复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法，主要流程为I)除去生活污水中粗颗粒和悬浮物；2)步骤I处理后的污水经一级潜流人工湿地拦截悬浮物，去除部分氮、磷和有机物；3)将一级潜流人工湿地中流出的水经紫外光消毒，并重新为污水充氧；4)消毒后的污水经二级潜流人工湿地去除有机物。本发明提供的复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，主要包括一沉砂池，连接一级潜流人工湿地的进水端；该一级潜流人工湿地的出水端连接一太阳辅助能消毒池的进水端；该太阳能辅助消毒池的上方设置有反射紫外线的反射镜；该太阳辅助能消毒池的出水端连接二级潜流人工湿地的进水端。所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，一级潜流人工湿地和二级潜流人工湿地由布水墙和床体组成，布水墙内填充有石灰石，床体中间下部填充有沸石和石灰石的组合填料。所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，布水墙的长度是床体长度的10% ;布水墙内填充的石灰石直径为30-60mm;床体中间下部填充的沸石和石灰石直径为15-30mmo
所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，沸石和石灰石的重量比为
I Io所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，床体中间下部填充的组合填料厚度为O. 6-0. 9m,总长度为池体总长度的90%。所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，床体填料上方种植水生植物。
所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，太阳能辅助消毒池上的反射镜为一半透明镜，支撑在一旋转支架上，旋转该旋转支架调整半透明镜的角度。所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，半透明镜透过的紫外线为240_280nm。本发明与现有技术相比，采用潜流人工湿地和太阳能消毒池组合工艺，在太阳能辅助消毒池中采样太阳能板，实现功能互补，既提高了整体污染物的去除效果，更保证了病原微生物的去除。有效防止出水的安全隐患问题。传统消毒工艺一般采用Cl2、臭氧和紫外线消毒。Ci2消毒需要投加液氯，臭氧和紫外线都需要放电获得，因此无论是哪种消毒方式，投药和用电都会增加污水处理的成本，而本发明采用的是复合人工湿地的太阳能辅助消毒系统，在两级潜流人工湿地之间的开放区域上方设置半透明镜，充分利用上方的半透明镜反射短波长射线，增加紫外线对废水中微生物的辐射损伤，达到消毒目的。整个工艺保证了大肠杆菌的去除率达到96%以上。
图I是本发明复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置的示意图。附图中组件符号说明进水管I ;1号进水管阀门2 ；11号阀门3 ;—级出水管4 ；111号阀门5 ;二级出水管6 ;旋转支架7 ;半透明镜8 ;IV号阀门9 ;三级出水管10 ;V号阀门11 ;四级出水管12 ;沉砂池A ;—级潜流人工湿地B ;太阳能辅助消毒池C ;二级潜流人工湿地D。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作详细地描述。请参阅图1，本发明的复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置主要由沉砂池A、一级潜流人工湿地B、太阳能辅助消毒池C和二级潜流人工湿地D按顺序通过一级出水管4、二级出水管6、三级出水管10和四级出水管13连接而组。废水经沉砂池A沉淀过滤后进入一级潜流人工湿地B，经过一级潜流人工湿地B处理后的水进入太阳能辅助消毒池C中，通过半透明镜反射太阳光中的紫外射线对湿地中的废水进行消毒处理。消毒后的出水经二级潜流人工湿地D作进一步的强化处理。再详细地说，本发明的复合人工湿地的太阳能辅助消毒系统装置，主要是由沉砂池，一级潜流人工湿地，太阳能辅助消毒池和二级潜流人工湿地按顺序组成；其中沉砂池A为方形池体结构，顶部不设池盖，进水管处设有I号进水管阀门2，主要用于收集生活污水，废水经过进水管I进入沉砂池，停留一段时间(比如3小时)，用来去除粗大颗粒物和无机悬浮物。一级出水管4设在沉砂池A的后壁中部，并安装有II号阀门3。废水经过一级出水管4进入一级潜流人工湿地B。
一级潜流人工湿地B由布水墙和床体组成，不设顶盖。布水墙占床体长度的10%，高度为1.0m，布水墙内填充有直径为30-60mm的石灰石。床体中间下部填充填料，填料为15-30mm的沸石和石灰石的组合填料(石灰石和沸石的重量比为I : I)，填料厚度为
O.6-0. 9m,总长度为池体总长度的90%。床体填料上方种植当地优势水生植物。从一级出水管4流出的废水进入布水墙中，在布水墙中均匀分布过的废水在池体中停留一段时间(比如I. 5小时)，去除氮、磷和有机物等污染物后通过二级出水管6流入太阳能辅助消毒池C，二级出水管6安装III号阀门5。太阳能辅助消毒池C主要由半透明镜8、旋转支架7、三级出水管10和IV号阀门9组成。太阳能辅助消毒池C体底部不设填料，三级出水管10位于太阳能辅助消毒池C后侧的中部位置。太阳能辅助消毒池C既可以作为一级潜流湿地B的集水渠，又可以同时作 为二级潜流人工湿地D的布水墙。从二级出水管6进入太阳能辅助消毒池C的废水停留一段时间(比如2小时)，通过旋转半透明镜8的角度反射聚集紫外光杀灭病菌。经过处理的废水经过三级出水管10进入二级潜流人工湿地D。二级潜流人工湿地D由床体、布水墙、四级出水管12和V号阀门11组成，不设顶盖。床体中间下部填充填料，填料为15-30_的沸石和石灰石的组合填料(石灰石和沸石的重量比为I : I)，填料厚度为O. 6-0. 9m，总长度为池体总长度的90%。床体填料上方种植当地优势水生植物。布水墙占床体长度的10%，高度为1.0m，布水墙内填充有直径为30-60mm的石灰石。从三级出水管10流出的废水进入二级潜流人工湿地D中停留一段时间(比如I. 5小时)，强化对氮、磷和有机物等污染物的去除。随后通过布水墙进入四级出水管12流出。上述一级潜流人工湿地和二级潜流人工湿地中种植当地优势水生植物，如芦苇、千屈菜及菖蒲的一种或几种，植物的种植密度3-4株/m2。本发明设置的太阳能辅助消毒池为开放区域，能够与外界充分接触，重新为废水充氧，大大弥补了后期处理污染物溶解氧不足的缺点。本发明的复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法如下I)引导生活污水流入可去除粗颗粒和悬浮物的沉砂池；2)沉砂池流出的水通过进水管流入一级潜流人工湿地，停留一段时间(比如^ I. O小时)，拦截悬浮物，去除部分氮、磷，有机物；3)将一级潜流人工湿地中流出的水引进太阳能辅助消毒池中，停留一段时间(比如> 1.5小时)。太阳能波长范围很广，可以分布在紫外光、可见光和红外光波段等不同波段，而只有在波长为240-280nm之间的紫外线具有杀菌作用，尤以波长253. 7nm处杀菌能力最强。因此需要分离太阳光中的长波长，聚集短波长，集中灭菌。这样的话就需要通过一个半透明镜来反射短波长射线和透过长波长射线。使得反射的紫外射线全部聚集起来对污水消毒，提高消毒效果。该阶段主要是借助太阳能中的紫外线对污水消毒，调节污水水量，重新为污水充氧；4)太阳能辅助消毒池的出水流入二级潜流人工湿地，停留一段时间(比如彡3. O小时)，该段过程主要是接纳前段一级潜流人工湿地内未被去除的有机物、氮、磷等。强化污染物的去除。综上所述，本发明采用的复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，充分利用了两级湿地间的配水渠与集水渠作为消毒池，在没有增加运行费用的前提下大大提高了湿地的消
毒效果。本发明的复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置主要有三个作用，一是配水作用，调节水量；二是对废水进行复充氧，为后续处理提供溶解氧；三是对污水进行集中消毒，消除病原菌危害，减少湿地系统处理负荷。以下举实施例进行说明。细格栅数量1座，渠道3条(2用I备)。每台细格栅过栅流量Q= 1250m3/h。每条渠道尺寸7. 5mXl. 35m，深I. 5m。沉砂池数量I座，分2格单格池设计流量Q = 1250m3/h,地下式钢轮结构，单格池平面尺寸IOmX I. 8m,深I. 5m,砂斗深0. 5m,水力停留时间3h。一级潜流人工湿地数量I座，分为5格，水力停留时间1. 5h，设计流量Q = 417m3/h，单格平面尺寸6. OmX6. Om,深5. Om(有效水深4. 5m)，布水墙长度O. 6m,高度I. Om ;太阳能辅 助消毒池平面尺寸I. 5mX I. 2m，设计面积I. Sm，池深I. 0m，水力停留时间2h，半透明镜面积
O.96m2，半透明镜水平倾斜角度60°，半透明镜高度O. 5m。二级潜流式人工湿地I座，分为5格，水力停留时间1. 5h，设计流量417mVh。基床面积6. OmX 6. Om = 36m2 ;床层净深I. Om,水量负荷面积负荷O. 4mVm2 · d0对有机物、氮、磷、大肠杆菌去除率分别达到95%、84%、85%、96%以上。
权利要求
1.一种复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法，主要流程为 1)除去生活污水中粗颗粒和悬浮物； 2)步骤I处理后的污水经一级潜流人工湿地拦截悬浮物，去除部分氮、磷和有机物； 3)将一级潜流人工湿地中流出的水经紫外光消毒，并重新为污水充氧； 4)消毒后的污水经二级潜流人工湿地去除有机物。
2.一种复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，主要包括 一沉砂池，连接一级潜流人工湿地的进水端； 该一级潜流人工湿地的出水端连接一太阳辅助能消毒池的进水端；该太阳能辅助消毒池的上方设置有反射紫外线的反射镜； 该太阳辅助能消毒池的出水端连接二级潜流人工湿地的进水端。
3.根据权利要求2所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，一级潜流人工湿地和二级潜流人工湿地由布水墙和床体组成，布水墙内填充有石灰石，床体中间下部填充有沸石和石灰石的组合填料。
4.根据权利要求3所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，布水墙的长度是床体长度的10%。
5.根据权利要求3所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，布水墙内填充的石灰石直径为30-60_ ;床体中间下部填充的沸石和石灰石直径为15-30_。
6.根据权利要求所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，沸石和石灰石的重量比为I : I。
7.根据权利要求3所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，床体中间下部填充的组合填料厚度为O. 6-0. 9m,总长度为池体总长度的90%。
8.根据权利要求3所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，床体填料上方种植水生植物。
9.根据权利要求2所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，太阳能辅助消毒池上的反射镜为一半透明镜，支撑在一旋转支架上，旋转该旋转支架调整半透明镜的角度。
10.根据权利要求9所述复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置，其中，半透明镜透过的紫外线为240-280nm。
全文摘要
一种复合人工湿地的太阳能辅助消毒方法1)除去生活污水中粗颗粒和悬浮物；2)步骤1处理后的污水经一级潜流人工湿地拦截悬浮物，去除部分氮、磷和有机物；3)将一级潜流人工湿地中流出的水经紫外光消毒，并重新为污水充氧；4)消毒后的污水经二级潜流人工湿地去除有机物。本发明还提供了实现上述方法的复合人工湿地的太阳能辅助消毒装置。本发明具有净化能力强、消毒效果好、运行费用低、出水水质稳定的特点，适用于生活污水。
文档编号C02F9/14GK102923900SQ20111022775
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者张列宇, 高吉喜, 席北斗, 闫亚男 申请人:中国环境科学研究院