一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统

本项发明涉及一种垂直双潜流-水平表流人工湿地污水处理系统，属于环境工程污水处理。

背景技术：

1、人工湿地具有投资低、耗能少、缓冲容量大、工艺简单等特点，已被广泛用于生活污水、暴雨径流、农村面源污染及湖泊污染防治。

2、人工湿地主要是利用湿地中的吸附，以及湿地植物与微生物的共同作用来达到净化污水的目的。但传统表流湿地不能充分利用植物根系的吸收以及附着在根系上的微生物的作用，也忽略了土壤层中填料的作用。传统垂直流湿地由于其垂直结构，使得湿地内供氧不足，整个系统处于相对单一的厌氧环境，硝化反应受抑制，氮的去除率降低；垂直流人工湿地独特的构筑结构和水流模式，使其具有占地面积小、处理效率高、无恶臭等优点。垂直双潜流人工湿地的优点在于它的去氮效果较好，利用上行池硝化、下行池反硝化作用可以使氮的去除率较高。当前人工湿地的增氧方式普遍采用底部曝气，由于垂直流人工湿地顶部为好氧区域，底部曝气方式将使得人工湿地内部厌氧区过小，影响系统内的反硝化反应；增氧方式大多使用开孔曝气管，曝气孔易堵塞。垂直双潜流人工湿地采用曝气位置在中上部的曝气方式，扩大了人工湿地内部厌氧区的面积，可以更好的进行反硝化反应，曝气孔也不易堵塞。

技术实现思路

1、本发明针对目前垂直流人工湿地技术和水平潜流湿地技术的不足，提供一种除氮除磷能力强、有机物去除效率高、耐冲击负荷能力强的垂直双潜流、水平表流人工湿地处理系统。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，包括两个垂直潜流湿地和一个水平表流湿地(2)，所述的垂直潜流湿地(1)包括垂直下行潜流池(1-1)和垂直上行潜流池(1-2)，进水管(11)连接钢筋混凝土布水渠(10)，布水渠(10)上部通过出水口(11-1)连通垂直下行潜流池(1-1)上部的布水管(12)，垂直下行潜流池(1-1)底部通过多孔集水管(13)连通至垂直上行潜流池(1-2)底部；所述的垂直上行潜流池(1-2)上部的拍水管(14)连通水平表流湿地(2)。

3、所述的垂直潜流湿地(1)底部设有黏土层(3)，黏土层(3)上设有防渗层(4)。垂直上行潜流池(1-2)的池体水位高度2/3处，设有曝气管(17)，曝气管(17)并联后，通过导气管与空气压缩机(16)连接。曝气管(17)外套有硬质塑料管网(18)，硬质塑料管网(18)的网格直径小于其所处位位置的填料粒径。

4、垂直下行潜流池(1-1)和垂直上行潜流池(1-2)中自下而上依次设置粗粒基质层(5)、中粒基质层(6)、细粒基质层(7)和种植土层(8)。所述的种植土层(8)种植挺水植物(15)，种植密度为16株/m2，所述的挺水植物包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲中的任意两种的组合。所述的粗粒基质层(5)为砾石层，所述的中粒基质层(6)为陶粒层，所述的细粒基质层(7)为煤渣层。所述的粗粒基质层(5)的基质粒径为5-10cm，铺设厚度为20-40cm；所述的中粒基质层(6)的基质粒径为3-5cm，铺设厚度为30-50cm；所述的细粒基质层(7)的基质粒径为1-3cm，铺设厚度为20-40cm；所述的种植土层(8)的铺设厚度为10-20cm。

5、垂直潜流湿地(1)与水平表流湿地(2)之间设有混凝土挡土墙(9)。水平表流湿地(2)通过水管与集水渠(19)连通。

6、本发明创造的有益效果是：本发明处理效果稳定，对氮，磷，有机物有较好的去除效果；对比了复合人工湿地与单一湿地的去除效果，复合人工湿地优势显著。本发明采用三级湿地单元，第一级下行流湿地中的内环境为缺氧环境，而第二级上行流湿地中内环境为厌氧，这样可以有效通过硝化-反硝化除氮。表流人工湿地具有较好的氧传递作用，属于好氧湿地单元，在复合人工湿地中可以有效的进行硝化作用，且对有机物的降解也具有较好的作用，表流人工湿地与前两级湿地单元联用，可以有效的提高复合人工湿地氮，磷去除效果。

技术特征：

1.一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，包括两个垂直潜流湿地和一个水平表流湿地(2)，其特征在于：所述的垂直潜流湿地(1)包括垂直下行潜流池(1-1)和垂直上行潜流池(1-2)，进水管(11)连接钢筋混凝土布水渠(10)，布水渠(10)上部通过出水口(11-1)连通垂直下行潜流池(1-1)上部的布水管(12)，垂直下行潜流池(1-1)底部通过多孔集水管(13)连通至垂直上行潜流池(1-2)底部；所述的垂直上行潜流池(1-2)上部的拍水管(14)连通水平表流湿地(2)。

2.根据权利要求1所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的垂直潜流湿地(1)底部设有黏土层(3)，黏土层(3)上设有防渗层(4)。

3.根据权利要求1所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的垂直上行潜流池(1-2)的池体水位高度2/3处，设有曝气管(17)，曝气管(17)并联后，通过导气管与空气压缩机(16)连接。

4.根据权利要求3所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的曝气管(17)外套有硬质塑料管网(18)，硬质塑料管网(18)的网格直径小于其所处位位置的填料粒径。

5.根据权利要求1所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的垂直下行潜流池(1-1)和垂直上行潜流池(1-2)中自下而上依次设置粗粒基质层(5)、中粒基质层(6)、细粒基质层(7)和种植土层(8)。

6.根据权利要求5所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的种植土层(8)种植挺水植物(15)，种植密度为16株/m2，所述的挺水植物包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲中的任意两种的组合。

7.根据权利要求5所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的粗粒基质层(5)为砾石层，所述的中粒基质层(6)为陶粒层，所述的细粒基质层(7)为煤渣层。

8.根据权利要求7所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的粗粒基质层(5)的基质粒径为5-10cm，铺设厚度为20-40cm；所述的中粒基质层(6)的基质粒径为3-5cm，铺设厚度为30-50cm；所述的细粒基质层(7)的基质粒径为1-3cm，铺设厚度为20-40cm；所述的种植土层(8)的铺设厚度为10-20cm。

9.根据权利要求1所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的垂直潜流湿地(1)与水平表流湿地(2)之间设有混凝土挡土墙(9)。

10.根据权利要求1所述的一种垂直双潜流、水平表流人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的水平表流湿地(2)通过水管与集水渠(19)连通。

技术总结
一种垂直双潜流‑水平表流复合人工湿地污水处理系统，包括人工湿地池、曝气装置、挡土墙和湿地植物。人工湿地池分为两个垂直流潜流湿地池和一个表流湿地池。污水处理厂出水管道接入第一级垂直下行潜流湿地池，池底部的防渗处理层上方依次铺设卵石垫层，陶粒滤料层，煤渣层和种植土层。接着通过底部多孔集水管进入到第二级垂直上行潜流湿地池，曝气装置位于池体水位高度的2/3处进行曝气，其尾部连接第三级水平表流湿地，依靠植物根茎的拦截作用以及生成生物膜的降解作用来净化污水。其污染负荷高、抗冲击能力强、污水处理效率高、运行稳定的特点，能有效提高对氮、磷、有机物污水的处理效率。可广泛应用于中小型城镇、乡镇及农村生活污水的处理。

技术研发人员：郝喆,韩震宁,辛荟宇,李宪,蔡子妍,于欣艺,孙媛媛
受保护的技术使用者：辽宁大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12