一种新型生态水处理系统的制作方法

本实用新型涉及水处理技术技术领域，具体为一种新型生态水处理系统。

背景技术：

人工湿地技术作为一种生态处理技术的一部分，基建和运行费用较低，操作管理简单，对负荷变化适应能力强，并且还具有美学和生态价值等优点受到各国环保工程师青睐。尤其是国家发布“水十条”加强对城镇污水处理，提高污水处理厂出水标准之后，人工湿地广泛用于农村、小城镇、河道湖泊的治理和城镇污水处理厂的尾水处理。但是人工湿地易堵塞造成了人工湿地使用寿命大大的降低，同时也制约了人工湿地的发展。

目前研究发现导致造成人工湿地堵塞的原因有：无机颗粒、有机颗粒、生物膜生长。而目前解决人工湿地堵塞的方法缺少系统的考虑，同时也忽略了水力负荷过大、生物膜生长等会加速对人工湿地的堵塞的问题。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种新型生态水处理系统。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种新型生态水处理系统，包括预处理系统和垂直潜流人工湿地系统，所述预处理系统包括依次通过管道连通的格栅池、水解酸化池、海绵过滤层和水量调节池；

所述水量调节池与所述垂直潜流人工湿地系统相连接；

所述水解酸化池由立体弹性填料分为上下两个部分，上部分为清水区，下部分为布水区，且所述布水区设有与所述格栅池连通的进水口，所述清水区设有与所述水量调节池连通的出水口；

所述垂直潜流人工湿地系统为并列连接的两个相同的垂直潜流人工湿地处理单元。

进一步的，所述格栅池中倾斜的设置有机械格栅，倾斜角度为30°-60°。

进一步的，所述布水区的底部设有排泥管和自动排泥阀，并列连接的所述人工湿地系统共用一个布水集水渠和一个排水集水渠。

进一步的，所述垂直潜流人工湿地处理单元的基质填料由上而下划分为火山岩土壤层、陶粒层、垂直潜流基质净化层、废铁屑层与防渗层五个部分。

进一步的，所述垂直潜流基质净化层是由无烟煤、沸石和高炉钢渣混合组成。

进一步的，所述垂直潜流陶粒层、基质净化层分别由不锈钢网隔开形成独立单元层，陶粒层、基质净化层每层填料再由不锈钢网包裹，形成单元小格，每小格可独立取出更换。

进一步的，所述垂直潜流人工湿地处理单元的布水管上方设有保护装置，所述保护装置的横截面为矩形、三角形或者圆弧形的支撑板。

进一步的，在人工湿地中布置有曝气冲洗装置，可以通过向人工湿地曝气提高微生物的活性，使微生物进行生命代谢活性去除有机物杂质，同时当人工湿地处于休息状态对人工湿地进行弱酸冲洗有利于去除矿物杂质导致的堵塞。

进一步的，所述水解酸化池在降解进水中非溶解性有机物和难降解有机物的过程中，还能够通过所述水解酸化池底部的排泥管自动排泥。

（三）有益效果

本实用新型提供了一种新型生态水处理系统。具备以下有益效果：

1、针对人工湿地易于堵塞的问题，本实用新型综合采用物理、化学和生物作用减少进入人工湿地的有机物以及无机物质，通过间歇式运行、控制人工湿地的水力负荷、对人工湿地进行曝气等作用，减少生物膜、有机物质对人工湿地造成的堵塞，具有造价低、运行时间长、运行简单等优点，能有效解决人工湿地易于堵塞的问题。

2、本实用新型较目前现有的人工湿地防堵技术增加了水量调节池，能有效控制人工湿地的水力负荷，使人工湿地能有效运行保证出水同时减少漫流现象，以减少因漫流出现导致的湿地上部的物质积累而造成的堵塞。

3、本实用新型构造了新型曝气冲洗一体装置，能有效的进行曝气和冲洗且能防止自身被堵塞，减少维修费用，有效的延长人工湿地使用寿命。

4、本实用新型采用交替间歇式运行，通过对人工湿地排空后曝气、晾晒增强人工湿地的微生物作用，减少生物膜、有机物对人工湿地造成的堵塞。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型曝气装置的结构示意图。

【附图标记说明】

图中：1：预处理系统；2：垂直潜流人工湿地系统；3：格栅池进水管；4：格栅池进水管阀；5：格栅池；6：机械格栅；7：水解酸化池进水口；8：组合填料层；9：排泥管；10：水解酸化池出水口；11：水量调节池进水口；12：布水集水渠出水管阀；13：人工湿地进水管阀；14：人工湿地植被层；15：火山岩土壤层；16：人工湿地布水管保护装置；17：人工湿地布水管；18：水量调节池；19：废铁屑层；20：人工湿地排水管；21：人工湿地填料；22：水解酸化池；23：海绵过滤层；24：排水集水渠；25：排水集水渠出水管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种新型生态水处理系统，包括预处理系统1和垂直潜流人工湿地系统2两个部分；预处理系统1包括通过管道连通的格栅池5、水解酸化池22和水量调节池18；预处理系统1依次通过沉淀池和集水渠与垂直潜流人工湿地系统2相连接。

进一步的，格栅池5中倾斜的设置有机械格栅6，倾斜角度为30°-60°。格栅池5由机械格栅6分为左右两个部分，进、出水口分别与格栅左右两部分连通，所用格栅采用15-30mm机械格栅6，以一定角度倾斜安置在格栅池5中，用于去除进水中大颗粒悬浮物质，降低进水悬浮物浓度；

进一步的，水解酸化池22由组合填料层8分为上下两个部分，上部分为清水区，下部分为布水区，布水区设有与格栅池5连通的进水口，清水区设有与水量调节池18连通的出水口，布水区的底部设有排泥管9和自动排泥阀。组合填料层8由立体弹性填料组成，厚度为1-2m，孔隙率为98%，丝条呈均匀辐射状态向四周排列。组合填料层8能很好的为微生物提供附着，有利于形成生物膜，提高水解酸化能力。的水解酸化池22发挥其生化功能，降解进水中的非溶解性有机物以及难降解有机物，提高进水的可生化性、降低进水pH值，以减缓人工湿地因发生的化学反应造成的堵塞。水解酸化池22的下部设有排泥管9和自动排泥阀；

进一步的，在水量调节池18与水解酸化池22中间设有海绵过滤层，采用不锈钢丝构成矩形框架，内部填充天然海绵，用于进一步去除水解酸化池22出水中的微小悬浮杂质。整体矩形框架方便将海绵取出清洗更换。水体中的人工弹性填料可以扩大微生物的附着面积，提高在水解酸化池22中的水解酸化效率，将人工填料与海绵分离开来一方面可以避免微生物附着于海绵生长提高海绵的过滤效率、延长使用寿命另一方面在海绵达到使用寿命时更换更为简单并且不会破坏水解酸化池22中微生物对立体弹性填料的附着；

进一步的，水量调节池18可以通过控制出口管阀调节水量调节池18的出水水量,水量调节池18能有效的缓解人工湿地的水力负荷，集水渠主要用来收集人工湿地的出水，布水渠虽然有部分调节水量的功能但是由于体积限制并不能很好的进行水量调节，因此在本实用新型中布水渠主要用来进行均匀分布人工湿地的进水以及控制人工湿地的闲置与使用，能有效控制人工湿地的水力负荷，使人工湿地能有效运行保证出水同时减少漫流现象，以减少因漫流出现导致的湿地上部的物质积累而造成的堵塞；

进一步的，垂直潜流人工湿地系统2为并列连接的两个相同的垂直潜流人工湿地处理单元，垂直潜流人工湿地系统2的清水流入人工湿地的排水集水渠24；

进一步的，并列连接的人工湿地系统共用一个布水集水渠和一个排水集水渠24，垂直潜流人工湿地的布水管与布水集水渠相连，并由阀门控制。垂直潜流人工湿地底部的排水井排水至排水集水渠24，由排水集水渠24排出，并联的垂直潜流人工湿地采用间歇交替运行模式，对没有进行污水处理的人工湿地进行晾晒、通风、曝气；

进一步的，垂直潜流人工湿地处理单元的基质填料由上而下划分为火山岩土壤层15、陶粒层、垂直潜流基质净化层、废铁屑层19与防渗层五个部分。火山岩土壤层15厚度为5-20cm，由质量比为2-3：3-7火山岩和当地土壤混合组成；陶粒层厚度为4-6cm，由粒径为5-10mm的陶粒组成；垂直潜流基质净化层厚度为70-90cm，由体积比为1:1:1的无烟煤、沸石和高炉钢渣混合组成，无烟煤、沸石和高炉钢渣粒径均为10-50mm；废铁屑层19厚度为15-30mm，废铁屑粒径小于2mm；防渗层为在表面敷设有防渗膜的压实土层。火山岩土壤层15由火山岩和当地土壤混合而成，当地土壤能很好的为植物提供生长所需的营养物质，火山岩有利于微生物固着生长，能促进微生物的挂膜。相对于普通的基质层，火山岩土壤层15更有利于植物、微生物的生长，能有效的提高水质净化能力。同时微生物膜的形成以及火山岩能有效截留部分悬浮物质。基质净化层由无烟煤、沸石和高炉钢渣组成，无烟煤滤料表面粗糙、机械强度高、孔隙率大，沸石滤料能有效的吸附水中的重金属及有毒有机物，高炉钢渣对氮磷具有较好的吸附能力，相对普通的基质填料组合填料具有更好的纳污能力及对重金属、氮磷、有毒有机物有更好的去除效果。废铁屑层19可以和无烟煤形成微电池，能够进一步去除重金属并促进微生物的生命活动。基质净化层中的无烟煤可与废铁屑层19中的废铁屑形成微电池的正负极，提高对重金属、COD的降解效率。基质净化层的组合可以处理废水中多数的污染物，并且保证出水指标。而填料从上到下，颗料粒径逐渐变小，可以有效地减小颗粒物质对人工湿地的堵塞；

进一步的，陶粒层、基质净化层单元小格均由不锈钢钢筋网包裹，每单元小格长宽高为50-100cm×50-100cm×50-100cm。单元小格将填料包含其中，当填料发生堵塞无法疏通时，可由起重机将堵塞单元单独取出进行更换。相对普通的填料层整体更换更加方便快捷；

进一步的，述垂直潜流人工湿地处理单元的布水管道上方设有保护装置，以半包围方式置于布水管道上方5-10cm，保护装置的横截面为矩形、三角形或者圆弧形的支撑板。该保护装置结构简单、建造方便且造价较低，能有效的防止植物根部从布水孔伸长进入布水管道造成堵塞；

进一步的，垂直潜流人工湿地单元布置的的曝气冲洗装置，曝气方向为水平向下方曝气，曝气孔孔径为0.3mm-5mm，向下方曝气既可以避免杂质对孔的堵塞也可以避免垂直湿地的水进入曝气管道且难以排除；冲洗方向为竖直向四周冲洗，可以根据湿地运行时间用不同的水进行冲洗。排水孔为可由向外扩张的挡片构成，当有水压时挡片可张开，冲洗水由管道向外流出，当没有水压时由于填料的挤压挡片向内挤压形成封闭的三角形。该构造可以有效的阻止人工湿地的杂质、填料等堵塞冲洗管道，可有效的保护冲洗管道。冲洗系统当在需要时可以使用弱酸水对填料进行冲洗反应，可以有效的降低由于矿化造成的人工湿地堵塞。曝气冲洗装置材料为聚氯乙烯或其他硬质材料。

工作原理：工作时，格栅可将进水中的大颗粒悬浮物去除；接着经过水解酸化池22降解进水中的非溶解性有机物和难降解有机物，并降低进水的PH值，通过控制厌氧微生物与废水的反应时间，使微生物的厌氧反应状态停留在酸化阶段从而在一定程度上降低进水pH，并且能提高进水的可生化性；然后通过水量调节池18控制进入垂直潜流人工湿地系统2的进水量；最后利用垂直潜流人工湿地系统2的填料基质进行净化处理，垂直潜流人工湿地系统2包括两个并列连接的垂直潜流人工湿地处理单元，两个垂直潜流人工湿地处理单元采用间歇交替运行模式通过布水渠控制人工湿地的进水，并通过排水口将人工湿地的出水完全排空可以使其中一个人工湿地处于完全闲置状态，对没有进行污水处理的人工湿地进行晾晒、通风和曝气处理。

综上可得，该新型生态水处理系统，考虑了各类易造成人工湿地堵塞的问题并逐一解决，是一种造价低廉、处理效果好、运行寿命长并且值得推广的一种生态水处理系统。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。