人工湿地污水处理系统的制作方法

本发明的目的是一种具有地面和根部过滤器的人工湿地污水处理系统，其设计用于公共污水的自然处理，作为本地社区或单个住宅的污水处理厂。

有很多已知的具有地面和根部过滤器和水平或垂直流动的污水的湿地类型的污水处理厂，其中滤床由砂砾层和沙子层组成。在这种类型的污水处理厂，顶部过滤层种植芦苇或其他亲水性植物。由于通过枝条将氧气运输至根部，因此围绕着植物的根部创建了含氧区。在根部直系附近创建的含氧区之外，还有一个厌氧微生物在此生长的厌氧区。有氧区和厌氧区的存在，导致提高了参与污水成分分解的微生物的多样性，包括有机物质的氧化，硝化，反硝化，和磷的结合物。基于地面和根部的污水处理厂的大小取决于流入的污水量。太少的污水可能会导致植物枯萎。过多的污水，以及降雨带来的洪水泛滥，可能导致污水处理的不足和过滤层的堵塞。此外，滤床结构应该为微生物的生长提供充分的条件。

波兰专利号PL198680的专利说明书示出了一种生物污水处理厂，其具有一个外露蓄水池，配备一个具有垂直流污水的生物滤床。滤床由砂砾的底层、沙子的中层和种植着湿地植被的有机顶层构成。初步处理后的污水通过位于外露蓄水池的底部的排水系统进行收集，并被重力引导至位于下面的反硝化池。经处理后的污水被引入检查井。这种类型的污水处理厂的缺点是占据相对大的土地面积，在冬季会降低功效和逐渐降低的吸附能力，特别是顶层。

美国专利号US4415450的专利说明书示出了一种利用微生物和亲水性植被的污水处理方法，在厌氧条件下，污水在腐化池中进行6至24小时的初始处理，并且流出物上升流引导至滤床。因此，在厌氧区，污水经过位于厌氧区内的滤床下部的微生物的作用，然后在有氧区分解。呈现在这个方案中的污水处理厂的示例中，滤床的底层包含尺寸在7.5至15厘米的岩石骨料，中层包含尺寸在2.5至7.5厘米的骨料，并且顶层包含砂砾。这样的床结构，导致缩短了污水在床上滞留的时间、污水在床上不规则的分布、微生物被冲走和床上沉淀的泛滥。

技术实现要素：

本发明的目的是，通过增加有氧区和无氧区的使用，以及通过提供微生物和亲水性植物的生长的充足条件，提高具有地面和根部过滤器的人工湿地污水处理系统的效率。

具有地面和根部过滤器的人工湿地污水处理系统，包括具有微粒固体过滤器的腐烂沉淀池、分配井、具有PVC管的排水系统和PVC箔绝缘的外露蓄水池，该外露蓄水池填充砂砾层和沙子层，种植的亲水性植物的根部系统渗透区域大于滤床高度的1/3，检查井在蓄水池出口，根据本发明的特征在于，滤床由三层构成，底层填充粗粒度椭圆形砂砾，其中分散排水管位于底层高度的2/3处，分散排水管具有连接配送井的单独供应管并且以通风烟囱作为终端，中层填充细粒度椭圆形砂砾，和顶层填充沙子，其中在顶层高度的一半处，布置具有出口连接至检查井的收集排水管，由于腐烂沉淀池中污水的高度位于收集排水管的高度之上，在腐烂沉淀池中的污水通过供应管由重力导向蓄水池。此外，分散排水管具有横向槽，布置于排水管环形的侧部。

有利地，底层是由8-16毫米颗粒的砂砾构成，并且中层是由4-8毫米颗粒的砂砾构成。

有利地，顶层是由0.05-4毫米颗粒的沙子构成。

有利地，每一层具有相同高度，特别是1米，有±10％的公差。

有利地，外露蓄水池由具有倾斜的墙壁和矩形底部的狭窄空间的坑构成。

有利地，外露蓄水池中的滤床体积是腐烂沉淀池体积的10到12倍。

有利地，收集排水管被水平布置为线圈的形状，特别是螺旋形，收集排水管一端出口连接位于蓄水池出口的检查井，在蓄水池中，收集排水管被布置在从蓄水池墙壁到紧邻线圈部分至少五个排水管直径的距离。

在污水处理厂的一个有利的实施中，分散排水管沿蓄水池墙壁被布置，最有利的是离墙壁三个排水管直径的距离，横向槽在垂直方向取向，槽之间的距离为排水管直径的0.8至1.5倍，并且它们的宽度小于中层内的砂砾颗粒。

根据本发明的解决方案，地面和根部过滤结构保证了微生物的生长和亲水性植被的维护的最佳条件。分散排水管的位置，确保了底层的厌氧微生物生长的有利条件，包括排水管的下面。收集排水管的位置，保证了保持在蓄水池中的污水的稳定水位。此外，以这样的方式执行的过滤器结构，通过具有位于供应管和腐烂沉淀池中的污水高度之上的出口的收集排水管，确保了足够的液压和污水的接收。狭窄空间的蓄水池占地面积小，大约比处理效率相当的其他湿地类型污水处理厂小三倍。

附图说明

本发明目的在如附图所示的实例实现，其中：

图1示出了具有地面和根部过滤器的蓄水池的污水处理厂的侧视截面图；

图2示出了蓄水池轮廓内的分散排水管的布局的俯视图；

图3示出了具有供应管的分散排水管的布局和烟囱的透视图；

图4示出了蓄水池轮廓内的收集排水管的布局的俯视图；

图5示出了排水管片段的侧视图；

图6示出了排水管片段的俯视图。

具体实施方式

如图1所示，基于植物的污水处理厂，包括具有微粒固体过滤器的腐烂沉淀池1、配送井2和具有PVC管的排水系统和地面和根部过滤器的外露蓄水池4。外露蓄水池4中滤床的体积是腐烂沉淀池1体积的10到12倍。外露蓄水池4由具有倾斜的墙壁和矩形底部形成的狭窄空间的坑构成。使用厚度至少是0.5毫米的PVC箔垫在坑的底部和墙壁上，使蓄水池4与地面绝缘。地面和根部过滤器是由两个砂砾层和种植亲水性植被10的沙子层组成。每一层具有相同高度，有±10％的公差，最好是1米。底层9填充8-16毫米颗粒的粗粒度椭圆形砂砾，在此，分散排水管5布置于底层高度的2/3处。分散排水管5与供应管3连接并连接到配送井2，该排水管的末端连接到通风烟囱11。中层8填充4-8毫米颗粒的细粒度椭圆形砂砾。顶层7填充0.05-4毫米颗粒的沙子，其中具有出口通向检查井12的收集排水管6被布置于顶层高度的一半处。分散排水管5和收集排水管6最少使用直径100毫米的PVC管。

如图2所示，分散排水管5沿着蓄水池4的墙壁被布置，距离墙壁约三个排水管直径的距离，或离相当于底层9厚度的大约1/3的距离，距离墙壁最少30厘米。图3的透视图示出了分散排水管5与供应管3和通风烟囱11的连接关系。通风烟囱11用于排水管的通风。在排水管末端的通风烟囱11的位置引起供给的污水的穿梭移动，以防止排水管淤塞。如图5、图6所示，横向槽13被布置在分散排水管5环路的侧部。在这个排水系统层中，横向槽13是被垂直定位的，并且槽之间的距离是排水管直径的0.8到1.5倍。横向槽13的宽度小于中层8的砂砾颗粒，横向槽13的宽度从1至4毫米。

如图4所示，收集排水管6被水平布置为类似螺旋线圈的形状。该排水管一端出口连接检查井12。收集排水管6被布置在距离蓄水池4墙壁和紧邻线圈部分至少五个排水管直径的距离。腐烂沉淀池1中的污水和出口处连接蓄水池4的供应管3的水平部分的高度低于收集排水管6和其从蓄水池4的出口的高度。

腐烂沉淀池1的目的是在一个厌氧发酵过程中，将未经处理的污水进行初始处理，并将未经处理的污水的固体部分分离。腐烂沉淀池1的尺寸与被排放的污水的尺寸成正比例，并且等于五天未经处理的污水的平均排放量的至少2/3。配送井的目的是为了缓冲污水，为了将污水均匀地提供给地面和根部过滤器。具有底部出口的检查井12，是用于保持滤床的足够湿度水平，并将多余的污水引导至接收器。这样的接收器可以是澄清池、干燥井、地面排水系统、排水沟，天然水库或河道。

与具有地面和根部过滤器的其他污水处理厂相比，以类似的污水处理效率，根据本发明的污水处理厂占地面积小三倍。地面和根部过滤器的结构为微生物的生长，特别是靠近底层低于分散排水管处，和蓄水池内的污水适当的液压提供了最佳条件。保持在蓄水池中的污水的恒定高度导致亲水植被更易于保养。地面和根部过滤器可以使用本地材料容易地被制成，从而导致低工程造价。蓄水池结构和过滤器结构确保在较长的运转时间内的可靠性和耐久性。过滤器的顶层7可以种植当地的亲水性植被，其根系渗透面积比滤床高度大1/3。根据本发明的标准污水处理厂是种植常见的芦苇(common reed Phragmites Australis)。种植密度为每平方米8棵。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.具有地面和根部过滤器的人工湿地污水处理系统，包括具有微粒固体过滤器的腐烂沉淀池、配送井和具有构成分散排水管和收集排水管的PVC管的排水系统和PVC箔绝缘的外露蓄水池4，该外露蓄水池填充砂砾层和沙子层，种植的亲水性植被的根部系统渗透区域大于滤床高度的1/3，和检查井在蓄水池出口，其特征在于，滤床由三层构成，底层(9)填充粗粒度椭圆形砂砾，其中分散排水管(5)沿着蓄水池的墙壁被布置于底层高度的2/3处，分散排水管(5)具有连接配送井(2)的单独供应管(3)并以通风烟囱(10)为终端，中层(8)填充细粒度椭圆形砂砾，和顶层(7)填充沙子，其中在顶层高度的一半处，具有出口连接至检查井(12)的收集排水管(6)以线圈的形状被水平地布置，腐烂沉淀池(1)中污水的高度位于收集排水管(6)高度之下，在腐烂沉淀池中的污水通过供应管(3)由重力导向蓄水池(4)，此外，分散排水管(5)具有横向槽(13)，布置于排水管圆周的侧部。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于：底层(9)是由8-16毫米颗粒的砂砾构成，和中层(8)是由4-8毫米颗粒的砂砾构成。

3.根据权利要求1的系统，其特征在于：顶层(7)是由0.05-4毫米颗粒的沙子构成。

4.根据权利要求1的系统，其特征在于：每一层具有相同高度，优选是1米，有±10％的公差。

5.根据权利要求1的系统，其特征在于：外露蓄水池(4)由具有倾斜的墙壁和矩形底部的狭窄空间的坑构成。

6.根据权利要求1的系统，其特征在于：外露蓄水池(4)中的滤床体积是腐烂沉淀池(1)体积的10到12倍。

7.根据权利要求1的系统，其特征在于：收集排水管(6)被布置为线圈的形状，特别是螺旋形，收集排水管一端出口连接到蓄水池出口的检查井(12)，收集排水管(6)被布置在离蓄水池墙壁(4)和紧邻线圈部分至少五个排水管直径的距离。

8.根据权利要求1的系统，其特征在于：离墙壁三个排水管直径的距离，分散排水管(5)沿蓄水池墙壁(4)被布置。

9.根据权利要求1的系统，其特征在于：横向槽(13)垂直方向取向，槽之间的距离是排水管直径的0.8至1.5倍。

10.根据权利要求1的系统，其特征在于：横向槽(13)的宽度小于中层(8)内的砂砾颗粒。