申请日2017.10.09
公开(公告)日2017.12.22
IPC分类号C02F3/32; C02F3/34
摘要
本发明的公开了一种竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，所述竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统包括人工湿地池体、穿孔排水收集管和填料层，所述填料层垂直方向由上到下依次为植物基质填料层和生物填料层两层，所述植物基质填料层和生物填料层之间设置有钢混结构的渗滤板;所述植物基质填料层由上到下依次设置有配水总管、湿地植物、植物基质层、第二砾石层和土工布，所述生物填料层由上到下依次设置有复合生物填料层、均质砂层和第一砾石层。本发明为生态滤床工艺和人工湿地工艺的有机耦合，体现了两种工艺特点，增强微生物和植物作用，解决人工湿地堵塞问题，水处理效率高，生物净化效果好。
权利要求书
1.一种竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统包括人工湿地池体(1)、穿孔排水收集管(2)和填料层，所述填料层垂直方向由上到下依次为植物基质填料层和生物填料层两层，所述植物基质填料层和生物填料层之间设置有钢混结构的渗滤板(6);
所述植物基质填料层由上到下依次设置有配水总管(11)、湿地植物(12)、植物基质层(13)、第二砾石层(8)和土工布(7)，所述人工湿地池体(1)在靠近所述植物基质层(13)的位置的侧壁上设置有进水配水槽(9)和设置在所述进水配水槽(9)上的进水总管(10)，所述进水总管(10)与配水总管(11)相连通;所述生物填料层由上到下依次设置有复合生物填料层(5)、均质砂层(4)和第一砾石层(3);所述人工湿地池体(1)的底部设置有穿孔排水收集管(2)，所述穿孔排水收集管(2)与出水槽(14)、出水总管(15)依次相连接。
2.根据权利要求1所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述人工湿地采用钢筋混凝土结构，人工湿地池体(1)内部侧壁和底部均设置防渗层，所述湿地植物(12)为黄昌蒲;所述的植物基质层(13)由竹炭、壤土、砂砾混合而成。
3.根据权利要求1所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述的植物基质层由按质量百分比含量的如下组分组成：
竹炭 5-10%，
壤土 20-25%，
石英砂 65-75%。
4.根据权利要求3所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述的植物基质层(13)的厚度为35cm，所述第二砾石层(8)的厚度为5-10cm。
5.根据权利要求4所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述植物基质层(13)的竹炭、壤土和石英砂的粒径为3-5mm，所述第二砾石层(8)的砾石粒径为5-10mm。
6.根据权利要求4、5所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述土工布(7)为透水型土工布，所述渗滤板(6)的渗滤孔直径为2cm，所述渗滤板的孔间隔距离为5cm，所述渗滤板的厚度为5-10cm。
7.根据权利要求6所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述生物填料层的厚度为120cm，其中复合生物填料层(5)的厚度为40cm，所述均质砂层(4)的厚度为50cm，所述第一砾石层(3)的厚度为30cm;所述均质砂层(4)的砂粒的粒径为5-8mm，所述第一砾石层(3)的粒径为10-25mm。
8.根据权利要求7所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述生物填料层内的复合填料由悬浮球生物填料内部填充K1型有机合成流化床填料和陶粒填料复合而成，K1型有机合成流化床填料和陶粒填料在悬浮球生物填料内的填充度为70-80%。
9.根据权利要求8所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述悬浮球生物填料的直径为8cm，K1型流化床有机合成填料和陶粒填料的直径均为1cm，K1型流化床有机合成填料与悬浮球生物填料各占50%。
10.根据权利要求9所述的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，其特征在于：所述人工湿地系统的进水总管(10)、配水总管(11)、出水总管(15)和穿孔排水收集管(2)的材质均为PVC管。
说明书
竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统
技术领域
本发明属于环境工程污水处理技术领域，涉及一种强化生物、生态作用的农村生活污水高效深度的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统。
背景技术
人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种新型污水处理工艺，通过湿地基质、湿地植物及微生物的协同作用，实现对污染物的高效去除。人工湿地具有处理效果好、建设运行费用低，维护管理方便等优点，因而被广泛应用到生活污水、工业废水、地表污染水等的处理。
人工湿地是由湿地基质、湿地植物和湿地微生物组成的复杂生态系统。湿地基质为湿地微生物附着提供了载体，其特性对湿地微生物种类和数量具有重要影响;同时湿地基质种类、理化特性对污染物的去除能力也会产生巨大影响。
湿地微生物在人工湿地有机物及氮的去除中起到决定性的作用;湿地植物的吸收是氮、磷去除的重要途径，其对氮、磷吸收能力与植物种类及植物生物量密切相关，对某种湿地植物而言，氮、磷去除效率与植物生物量成正相关。因此，调控湿地基质微生物种类及数量，提高湿地植物生物量，是提高湿地净化效果的有效途径。
传统人工湿地基质主要有土壤、石英砂和砾石等，在具体人工湿地中，基质往往比较单一。在污水处理过程中因基质上生长的微生物膜增厚、腐烂的植物根系的积累，再加上污水中的一些悬浮物导致填料堵塞，影响湿地处理效率，破坏其运行稳定性，是人工湿地运行管理中亟待解决的共性问题。
生物炭通常指由木材、农业废弃物、植物枯枝落叶等生物质在缺氧和温度低于700℃条件下热解形成的多孔炭材料。由于该物质在自然环境中能稳定存在数千年或更长时间，具有很大的“固碳”潜力，从而缓解全球气候变暖、增加陆地“碳汇”。同时生物炭对土壤理化及生物学特性具有调节作用，可促进植物根系生长、发育，增强植物对氮、磷的吸收利用效率，提高土壤中微生物活性。因此，生物炭被逐渐应用在生态环境污染治理，产生良好的生态效益和环保效应。
目前，本领域技术人员致力于开发一种竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供了一种增强微生物和植物作用，解决人工湿地堵塞问题的竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统。
为实现上述技术目的，本发明提供了一种竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统，所述竹炭复合填料生物防堵型生活污水深度处理人工湿地系统包括人工湿地池体、穿孔排水收集管和填料层，所述填料层垂直方向由上到下依次为植物基质填料层和生物填料层两层，所述植物基质填料层和生物填料层之间设置有钢混结构的渗滤板;所述植物基质填料层由上到下依次设置有配水总管、湿地植物、植物基质层、第二砾石层和土工布，所述人工湿地池体在靠近所述植物基质层的位置的侧壁上设置有进水配水槽和设置在所述进水配水槽上的进水总管，所述进水总管与配水总管相连通;所述生物填料层由上到下依次设置有复合生物填料层、均质砂层和第一砾石层;所述人工湿地池体的底部设置有穿孔排水收集管，所述穿孔排水收集管与出水槽、出水总管依次相连接。
进一步地，所述人工湿地采用钢筋混凝土结构，人工湿地池体内部侧壁和底部均设置防渗层，所述湿地植物为黄昌蒲;所述的植物基质层由竹炭、壤土、砂砾按一定比例混合而成。
进一步地，所述的植物基质层由按质量百分比含量的如下组分组成：
竹炭 5-10%，
壤土 20-25%，
石英砂 65-75%。
更进一步地，所述的植物基质层的厚度为35cm，所述第二砾石层的厚度为5-10cm。
进一步地，所述植物基质层的竹炭、壤土和石英砂的粒径为3-5mm，所述第二砾石层的砾石粒径为5-10mm。
进一步地，所述土工布为透水型土工布，所述渗滤板的渗滤孔直径为2cm，所述渗滤板的孔间隔距离为5cm，所述渗滤板的厚度为5-10cm。
更进一步地，所述生物填料层的厚度为120cm，其中复合生物填料层的厚度为40cm，所述均质砂层的厚度为50cm，所述第一砾石层的厚度为30cm;所述均质砂层的砂粒的粒径为5-8mm，所述第一砾石层的粒径为10-25mm。
进一步地，所述生物填料层内的复合填料由悬浮球生物填料内部填充K1型有机合成流化床填料和陶粒填料复合而成，K1型有机合成流化床填料和陶粒填料在悬浮球生物填料内的填充度为70-80%。
进一步地，所述悬浮球生物填料的直径为8cm，K1型流化床有机合成填料和陶粒填料的直径均为1cm，K1型流化床有机合成填料与悬浮球生物填料各占50%。
更进一步地，所述人工湿地系统的进水总管、配水总管、出水总管和穿孔排水收集管的材质均为PVC管。
本发明的有益效果：
本发明为生态滤床工艺和人工湿地工艺的有机耦合，体现了两种工艺特点，增强微生物和植物作用，解决人工湿地堵塞问题，水处理效率高，生物净化效果好。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明将人工湿地填料层分隔成2个区域，上层主要为植物基质层，下层为生物填料层，中间采用透水型土工布和渗滤板间隔，阻止植物基质层土壤颗粒及死亡的植物根系等进入下层导致人工湿地堵塞。
(2)生物炭(竹炭)密度小，比表面积大，为微生物附着生长提供了良好的栖息场所，提高了基质内微生物种群及丰度，从而强化了湿地污水生物净化效果。
(3)生物炭(竹炭)促进了植物根系生长，增强了植物利用水中氮、磷等物质能力，增加了植物地表生物量，从而提高了湿地净化污水的效果。
(4)在下层填充悬浮球生物填料(填充K1型流化床有机合成填料和陶粒填料)，挂膜后进一步强化了湿地脱氮效果，降低了出水总氮。
(5)本发明上层采用生态渗滤处理，下层采用生物复合填料及无机石英砂滤料粒径由粗至细，达到了生物处理与深度过滤一体化效果。
(6)本发明通过调节出水口位置，使上层植物基质层处在饱气状态，污水在好氧条件下实现有机物的降解和硝化过程;而渗滤板下层填料处在饱水状态，污水在缺氧状态而进水反硝化脱氮，最后通过无机砂粒层进一步截流少量悬浮固体颗粒，降低出水的浊度和色度，特别是氮磷污染物的去除。
