一种农村生活污水人工湿地系统及净化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污水处理技术，特别涉及一种用于农村生活污水处理的人工湿地系统及净化方法。
【背景技术】
[0002]水资源在我们国家比较紧缺，人均水资源仅为世界人均占有量的1/4。据中国环境状况公报显示，国内水环境污染比较严重，特别是江河流域已经遭到污染。随着生活质量的提高，生活源污染已经占到总污染的主要部分，且呈现逐年增加的趋势。农村人口在我国占据很大比重，目前我国农村人口居住比较分散，人口数量较多，几乎没有任何生活污水收集和处理措施，农村生活污水几乎直接排放，造成了水体的严重污染。据统计每年我国农村生活污水产生量80多亿吨。我国大多数农村生活水平相对落后，适合处理农村生活污水的污水处理工艺不多，寻找和研发适合农村分散生活处理的工艺是目前处理农村生活的重中之重。
[0003]除了生活污水，目前农村建筑废弃垃圾以及田间秸杆等农村生活废弃物产生量大且处理模式落后，还以直接丢弃、随意堆放为主，几乎占到产生量的80%。据资料统计全国建筑垃圾每年产生量高达4亿吨；2005年全国秸杆总产生量达到84183.12万吨。废弃物的不当处理，不仅对农村的村容村貌造成影响，而且主要是对大气、土壤和水体造成污染，严重威胁到居民的身心健康。如何将农村生活废弃物，如农村生活污水、废弃建筑垃圾、田间秸杆进行无害化处理资源化利用是当前新农村建设以及美丽乡村建设的重要内容。
[0004]目前对于生活污水的处理技术有很多，主要包括传统活性污泥法、A/Ο法，氧化沟法等等。但根据我国农村地域、人口居住分布以及经济条件来说，人工湿地比其他传统的处理方法具有更多的优势。人工湿地具有投资低、运行和管理费用低、对水量和水质变化适应能力强等特点，它与天然湿地类似，充分利用基质-微生物和植物复合生态系统实现对污水的净化。
[0005]人工湿地有多种，如何发挥人工湿地的污水处理功效，达到处理要求，选择湿地类型，在人工湿地的设计中，基质、植物和水是设计的主要因素。但目前选择基质和植物，以及确定水流方式的体系还不够完善。对于处理我国分散式农村生活污水处理的湿地设计研宄还处于起步过程。
[0006]人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
[0007]人工湿地与传统污水处理厂相比具有投资少、运行成本低等明显优势，在农村地区，由于人口密度相对较小，人工湿地同传统污水处理厂相比，一般投资可节省1/3 — 1/2。在处理过程中，人工湿地基本上采用重力自流的方式，处理过程中基本无能耗，运行费用低，在人口密度较低的农村地区，建设人工湿地比传统污水处理厂更加经济。
[0008]我国应用用于农村污水的人工湿地不多，目前文献报道的湿地基质或是价格较贵，例如活性炭，砾石，石英砂等，或是净化污水的效果不是很好，例如河沙等，都不尽如人意。因而如何选择基质，使其适用于农村生活污水净化，不仅价格低廉，而且还能实现很好的污水净化效果，是业界亟待解决的技术问题之一。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种农村生活污水人工湿地系统及净化方法，其可以对农村生活污水进行净化。
[0010]本发明的农村生活污水人工湿地系统，包括至少一湿地床，所述湿地床采用红砖和秸杆作为填充物装填形成，其中，由下向上，填充物的粒径逐渐变小。
[0011]其中，所述湿地床由下向上包括:
[0012]—承托层，厚度为5cm，由粒径为3_5cm的粘土红砖填充构成；
[0013]—第二层，厚度为5cm，由粒径为l_3cm的粘土红砖填充构成；
[0014]—第三层，厚度为70cm，由粒径为0.5-lcm的粘土红砖填充构成；
[0015]—上层，厚度为20cm，由粘土红砖与稻杆的混合物填充构成，粒径均小于0.5cm，粘土红砖:秸杆的重量比为10:1。
[0016]其中，所述的人工湿地系统，可以包括两个以上的湿地床，各湿地床并行设置在所述人工湿地系统中。
[0017]其中，在所述湿地床上方设置布水管，将污水运输到所述湿地床上方并释放；在所述湿地床下游连接集水箱，用于收集经湿地床净化后的净化水。
[0018]其中，所述布水管可以设置在湿地床上方20cm处，布水管上设有阀门控制水流开关，布水管有若干分支，每个分支均设置有开关阀门以单独调节每个分支布水流量大小和开关；所述湿地床，设置在一箱体内，所述湿地床箱体内部可以设有液位计，湿地床箱体内的液位高度为距离湿地床底部40cm-85cm。
[0019]其中，所述集水箱与湿地床壁靠壁紧邻设置，或者采用一个箱体分隔为湿地床与集水箱，在集水箱、湿地床紧邻的侧壁底部设置有若干个孔，连通集水箱、湿地床。
[0020]其中，在所述集水箱下游设置排水箱，用于收集经过人工湿地系统后所排放的污水。
[0021 ] 其中，所述布水管上游连接配水箱，所述配水箱中设置有前处理过滤装置。
[0022]所述前处理过滤装置可以采用不锈钢滤网膜，滤网膜底部至配水箱底部可以设置挡板，所述滤网膜和挡板将所述配水箱隔开；配水箱中设置潜水泵，潜水泵下游连接液体流量计，流量计下游连接布水管。
[0023]其中，所述人工湿地系统的表面水力负荷为0.2-0.8m3/ (m2.d)，配水-落干周期为7天，湿干时间比为3:4。
[0024]其中，在所述湿地床上种植湿地植物，所述湿地植物采用耐寒、易生长、耐污性能尚的植物。
[0025]本发明的农村生活污水净化方法，用湿地床对生活污水进行净化，其中，所述湿地床采用红砖和秸杆作为填充物装填形成，由下向上填充物的粒径逐渐变小，在湿地床上方布放生活污水，在湿地床底部获得净化水。
[0026]其中，在生活污水布放到湿地床之前进行过滤和配水，而后经布水管输送到湿地床上方布放；在生活污水经湿地床净化后，使净化水从湿地床底部渗透至紧邻湿地床的集水箱内。
[0027]本发明具有以下优点和积极意义:
[0028]本发明的人工湿地系统所采用的基质主要为农村的废弃的秸杆或建筑垃圾，不仅可以净化污水，也可以将农村废弃物变废为宝。另外本发明中，生长于此基质的水生植物可以是水生蔬菜，例如水芹菜，空心菜等，不仅可以对污水起到净化作用，而且会对农民产生经济价值。
[0029]本发明可有效的处理农村生活污水，特别是针对小型户用农村生活污水，工艺简单，建造方便，适宜于农村分散生活污水处理，可以对农村生活污水进行就地处理，还具有环境生态效益。
[0030]充分利用农村废弃红砖，废弃秸杆为湿地基质，通过系统对农村生活污水的净化，不仅将生活污水净化，而且将农村废弃物进行资源化利用，变为人工土(指上部SO-1OOcm的基质将变为人工土，有效解决农村固体废物的无害化、减量化处理及资源化利用问题)，达到废弃物进行以废制废，变废为宝的目的。
[0031]相对于现有的人工湿地来说，本发明的湿地基质采用农村的废弃的秸杆或建筑垃圾，价格低廉，但是污水净化效果好。
[0032]本发明的有益效果可以从以下具体应用实例得到证实:
[0033]具体应用实例一:
[0034]天津蓟县某农村生活废水，污水中CODcr 150.lmg/L, NH3 -N 20.9mg/L, TN35.8mg/L, TP 1.9mg/L,经本发明处理，水力负荷为0.2m3/(m2_ d)，出水CODcr小于50mg/L，NH3-N小于3mg/L, TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。系统运行2个月稳定，植物生长良好，出水水质稳定，系统出水达到《城镇污水处理厂污水排放标准(GB18918 - 2002)》一级B。
[0035]具体实例二:
[0036]天津西青某农村生活废水(含分散养殖废水)，污水中CODcr 398.6mg/L, NH3 - N68.7mg/L, TN 88.6mg/L, TP 9.5mg/L,经本发明处理，水力负荷为 0.2m3/(m2_ d)，出水 CODcr小于50mg/L, NH3 -N小于3mg/L, TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。系统运行2个月稳定，植物生长良好，出水水质稳定，系统出水达到《城镇污水处理厂污水排放标准(GB18918 - 2002)》
一级B。
【附图说明】
[0037]图1为本发明的垂直流人工湿地装置的结构示意图；
[0038]图2为本发明的人工湿地系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]本发明的以农村废弃红砖-秸杆为基质的农村生活污水人工湿地系统，包括至少一垂直流人工湿地装置，该装置可以实现污水净化，构成一种生活污水净化装置。在包括两个以上的垂直流人工湿地装置的情况下，可以使各装置并行设置在系统中。如图1所示，所述垂直流人工湿地装置包括一箱体，在该箱体内，从下往上，包括承托层1、第二层2，第三层3和上层4，所述各层采用不同粒径大小的农村建筑废弃红砖和农村废弃秸杆进行装填。其中，由下向上，填充物的粒径逐渐变小。
[0040]从下而上顺序铺设的各层，其铺设方式的一个实施例如下:
[0041]所述承托层1，厚度为5cm，由粒径为3_5cm之间的粘土红砖填充构成；
[0042]所述第二层2，厚度为5cm，由粒径为l_3cm之间的粘土红砖填充构成；