申请日2015.10.15
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C02F3/32
摘要
本发明公开了组合式全年稳定处理生活污水的人工湿地系统及运行方法，由挺水植物湿地、沉水植物湿地、以及污水泵组成，所述挺水植物湿地与沉水植物湿地组合，所述组合处设置阀门，所述污水泵设置在沉水植物湿地内，所述污水泵在夏季将沉水植物湿地内的水导入挺水植物湿地;所述系统采用连续进水，推流出水的运行方式。本发明采用芦苇、香蒲等喜温挺水植物和菹草、伊乐藻等喜寒沉水植物两种季节性植物搭配两者结合，在系统中实现互补，有效克服夏季污水碳氮比低以及传统表面流人工湿地受季节影响大的缺陷。
权利要求书
1.一种组合式全年稳定处理生活污水的人工湿地系统，其特征是：由挺水植物湿地、沉 水植物湿地、以及输水装置组成，所述挺水植物湿地通过导水装置与沉水植物湿地连接，所 述导水装置上设置阀门，所述输水装置设置在沉水植物湿地内，所述输水装置将沉水植物湿 地内的水导入挺水植物湿地。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述污水泵通过回流管将水导入挺水植物湿地， 所述回流管上安有流量计。
3.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述组合为串联式、环流式或并联式。
4.如权利要求1-3任一所述的系统的运行方式，其特征是：所述系统采用连续进水，推流 出水的运行方式，具体如下：沉水植物与挺水植物均处于生长状态时，所述阀门打开，所述 输水装置关闭，污水流经两个湿地后排出;挺水植物处于生长状态，沉水植物处于腐烂状态 时，关闭所述阀门，所述输水装置开启，所述沉水植物湿地中的水导入挺水植物湿地，污水 由挺水植物湿地处理后排出;沉水植物处于生长状态，挺水植物处于腐烂状态时，所述阀门 打开，所述输水装置关闭，污水流经两个湿地处理后排出。
5.一种串联式季节性植物组合湿地，其特征是：所述挺水植物湿地与所述沉水植物湿地 中均设置进水口、出水口，所述出水口均连接集水渠，所述挺水植物湿地集水渠一侧安装出 水口，所述挺水植物湿地集水渠一侧的出水口通过安有阀门的管道连接沉水植物湿地，所述 沉水植物湿地内装有污水泵，所述污水泵连接回流管，所述回流管通入挺水植物湿地进水口， 所述回流管上安装阀门及流量计。
6.如权利要求5所述的湿地的运行方式，其特征是：4-6月份，开启阀门，污水泵关闭， 水流依次流入挺水植物湿地进水口、挺水植物湿地出水口、挺水植物湿地集水渠、沉水植物 湿地进水口，沉水植物湿地出水口、最终通过沉水植物湿地集水渠出水，由挺水植物与沉水 植物同时发挥净化作用;7-8月份，关闭阀门，污水泵开启，水流依次流入挺水植物湿地进水 口、挺水植物湿地出水口、最终通过挺水植物湿地集水渠直接出水，沉水植物湿地贮存水回 流至挺水植物湿地;9月份-次年4月份，进水方式恢复，挺水植物湿地主要由基质起过滤截 留作用，沉水植物起主要净化作用。
7.一种环流式季节性植物组合人工湿地，其特征是：由外沟的挺水植物湿地、内沟的沉 水植物湿地以及中央岛组成，各道沟之间用挡水墙分开，所述挡水墙上有传输孔，所述内沟 设置两道闸门，所述内沟进水处设置连接回流管的污水泵，所述回流管上安有阀门及流量计; 中央岛底部连接排水管，所述排水管安有阀门及流量计。
8.如权利要求7所述的湿地的运行方式，其特征是：4-6月份，内沟闸门打开，污水泵 关闭，水流从传输孔进入外沟，经传输孔进入内沟，后经传输孔进入中央岛，净化水通过底 部排水管排出;7-8月份，两道闸门关闭，污水泵开启，通过控制阀门使内沟存水回流至外沟， 外沟出水经传输孔后，直接由传输孔进入中央岛，经排水管排出;9月份-次年3月份，湿地 恢复至4-6月份运行方式。
9.一种并联式季节性植物组合湿地，其特征是：进水总管分为挺水植物湿地进水支管与 沉水植物湿地湿地进水支管，出水总管分为挺水植物湿地出水支管与沉水植物湿地湿地出水 支管，所述挺水植物湿地进水支管与所述沉水植物湿地湿地进水支管中装有流量控制阀，所 述沉水植物湿地中装有污水泵，所述污水泵连接回水管，所述回水管安有阀门和流量计，所 述回水管穿过挡水墙连接挺水植物湿地。
10.如权利要求9所述的湿地的运行方式，其特征是：4-6月份，挺水植物湿地与沉水植 物湿地并联运行，进水量相等，污水泵关闭;7-8月份，关闭进入沉水植物湿地支管的流量控 制阀，关闭沉水植物湿地出水支管，打开污水泵，将沉水植物湿地内贮存水通入挺水植物湿 地;9-10月份，关闭污水泵，将沉水植物湿地进水量与挺水植物湿地进水量控制在1：3，挺 水植物起主要净化作用;11月份-次年3月份，调整流量控制阀，将沉水植物湿地进水量与挺 水植物湿地进水量控制在3：1，沉水植物湿地为净化主体，挺水植物湿地依靠根部微生物以 及基质吸收作用净化水质。
说明书
组合式全年稳定处理生活污水的人工湿地系统及运行方法
技术领域
本发明属于环境工程污水处理技术领域，具体涉及一种组合式全年稳定处理生活污水的 人工湿地系统及运行方法。
背景技术
人工湿地作为一种污水生态处理工艺由于其投资少、能耗低、效果好、维护管理简单等 优势，已广泛的应用于生活污水处理。人工湿地一般分为表面流人工湿地和潜流人工湿地， 与潜流人工湿地相比，表面流人工湿地有投资省、工艺简单等优点。
当前存在的表面流人工湿地仍存在许多问题，主要有以下几点：系统内植物种类单一， 多为芦苇、香蒲等挺水植物;在中国北方地区，大部分挺水植物在冬季都会枯萎，甚至会腐 烂释放污染物质，致使人工湿地在冬季的净化效果大幅度降低;夏季生活污水中碳氮比低， 碳源含量相对较低成为反硝化作用能否发生及发生程度的主要制约因子，使人工湿地系统中 脱氮作用未能完全发挥，导致湿地利用效率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式全年稳定处理生活污水的人工湿地系统及运行方法， 针对目前表面流人工湿地技术冬季运行效果降低以及夏季湿地进水碳氮比偏低的问题，提供 一种投资少、效果处理好、维护相对简单、的基于季节性植物优化配置的组合式表面流人工 湿地。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种组合式全年稳定处理生活污水的人工湿地系统，由挺水植物湿地、沉水植物湿地、 以及输水装置组成，所述挺水植物湿地通过导水装置与沉水植物湿地连接，所述导水装置上 设置阀门，所述输水装置设置在沉水植物湿地内，所述输水装置将沉水植物湿地内的水导入 挺水植物湿地。
所述污水泵通过回流管将水导入挺水植物湿地，所述回流管上安有流量计。
所述组合为串联式、环流式、并联式。
所述系统采用连续进水，推流出水的运行方式，具体如下：沉水植物与挺水植物均处于 生长状态时，所述阀门打开，所述输水装置关闭，污水流经两个湿地共同净化后排出;挺水 植物处于生长状态，沉水植物处于腐烂状态时，关闭所述阀门，所述输水装置开启，所述沉 水植物湿地中的水导入挺水植物湿地，污水由挺水植物湿地处理后排出;沉水植物处于生长 状态，挺水植物处于腐烂状态时，所述阀门打开，所述输水装置关闭，污水流经挺水植物湿 地过滤截留，沉水植物湿地净化处理后排出。
一种串联式季节性植物组合湿地，由挺水植物湿地和沉水植物串联组成，所述挺水植物 湿地与所述沉水植物湿地中均设置进水口、出水口，所述出水口均连接集水渠，所述集水渠 一侧安装所述出水口,所述挺水植物湿地集水渠一侧的出水口通过安有阀门的管道连接沉水 植物湿地，所述沉水植物湿地内装有污水泵，所述污水泵连接回流管，所述回流管通入挺水 植物湿地进水口，所述回流管上安装阀门及流量计。
所述串联式季节性植物组合湿地的运行方式如下：采用连续进水、推流出水方式运行， 4-6月份，开启阀门，污水泵关闭，水流依次流入挺水植物湿地进水口、挺水植物湿地出水口、 挺水植物湿地集水渠、沉水植物湿地进水口，沉水植物湿地出水口、最终通过沉水植物湿地 集水渠出水，由挺水植物与沉水植物同时发挥净化作用;7-8月份，关闭阀门，污水泵开启， 水流依次流入挺水植物湿地进水口、挺水植物湿地出水口、最终通过挺水植物湿地集水渠直 接出水，沉水植物湿地贮存水回流至挺水植物湿地;9月份-次年4月份，进水方式恢复，挺 水植物湿地主要由基质起过滤截留作用，沉水植物起主要净化作用。
一种环流式季节性植物组合人工湿地，湿地主体由外沟的挺水植物湿地、内沟的沉水植 物湿地以及中央岛组成，各道沟之间用挡水墙分开，所述挡水墙上有传输孔;所述内沟设置 两道闸门，所述内沟进水处设置连接回流管的污水泵，所述回流管上安有阀门及流量计;中 央岛底部连接排水管，所述排水管安有阀门及流量计。
所述环流式季节性植物组合人工湿地的运行方式如下：湿地采用连续进水，推流出水的 运行方式，4-6月份，内沟闸门打开，污水泵关闭，水流从传输孔进入外沟，经传输孔进入内 沟，后经传输孔进入中央岛，净化水通过底部排水管排出;7-8月份，两道闸门关闭，污水泵 开启，通过控制阀门使内沟存水回流至外沟，外沟出水经传输孔后，直接由传输孔进入中央 岛，经排水管排出;9月份-次年3月份，湿地恢复至4-6月份运行方式。
一种并联式季节性植物组合湿地，由挺水植物湿地与沉水植物湿地并联构成，进水总管 分为挺水植物湿地进水支管与沉水植物湿地湿地进水支管，出水总管分为挺水植物湿地出水 支管与沉水植物湿地湿地出水支管，所述挺水植物湿地进水支管与所述沉水植物湿地湿地进 水支管中装有流量控制阀，所述沉水植物湿地中装有污水泵，所述污水泵连接回水管，所述 回水管安有阀门和流量计，所述回水管穿过挡水墙连接挺水植物湿地。
所述并联式季节性植物组合湿地，4-6月份，挺水植物湿地与沉水植物湿地并联运行，进 水量相等，污水泵关闭;7-8月份，关闭进入沉水植物湿地支管的流量控制阀，关闭沉水植物 湿地出水支管，打开污水泵，将沉水植物湿地内贮存水通入挺水植物湿地;9-10月份，关闭 污水泵，将沉水植物湿地进水量与挺水植物湿地进水量控制在1：3，挺水植物起主要净化作 用;11月份-次年3月份，调整流量控制阀，将沉水植物湿地进水量与挺水植物湿地进水量控 制在3：1，沉水植物湿地为净化主体，挺水植物湿地依靠根部微生物以及基质吸收作用净化 水质。
本发明的技术思路如下：
本发明采用组合式表面流人工湿地系统，构成方式有三种类型，分为串联式季节性植物 组合湿地(图1)，环流式季节性植物组合湿地(图2)，并联式季节性植物组合湿地(图3)。 人工湿地水力坡度为0.1%-0.5%，三种组合湿地进水方式均为连续进水。在中国北方，芦苇 等挺水植物处于开花结实季节为春季，秋季停止生长，冬季枯萎，而喜寒沉水植物在秋季萌 发，冬季为生长优势期，春季为快速生长期，夏季腐烂。两种植物在发育历程上有较大所差 异，二者搭配种植可在时间与空间上形成互补。组合湿地植物种植方式采用喜寒沉水植物与 喜温挺水植物搭配种植，全年存在处于生长期的植物，提高了人工湿地全年处理污水的稳定 性。除了通过植物搭配提高处理能力外，组合湿地针对夏季污水碳氮比低的情况采取独特运 行方式，夏季，沉水植物腐烂释放碳源，停止向沉水植物湿地进水，并将内部贮存水按比例 通入挺水植物湿地，增加污水碳氮比，提高夏季湿地脱氮能力，净化能力处于最强时期的挺 水植物单独发挥净化作用，至秋季沉水植物萌发，恢复之前运行方式，两种湿地共同发挥净 化作用。并联式湿地夏季实现回流提高碳源外，同时根据并联处理单元内植物其他季节处理 能力差异性，设计不同进水比例，沉水植物处理单元与挺水植物处理单元进水比秋季为1：3， 冬季为3:1，春季1:1。三种组合湿地均解决了冬季湿地处理效率低下及夏季污水碳源不足的 问题，使表面流人工湿地具有全年稳定处理污水的能力。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用芦苇、香蒲等喜温挺水植物和菹草、伊乐藻等喜寒沉水植物两种季节性 植物搭配两者结合，在系统中实现互补，有效克服传统表面流人工湿地受季节影响大的缺陷。
(2)本发明有消除了7-8月份沉水植物腐烂带来的影响，将腐烂发生之后的水按比例通 入挺水植物人工湿地，变废为宝，增加了进入挺水植物湿地的碳源，有效克服了湿地处于最 低碳氮比月份因碳源不足而影响反硝化作用的难题。
(3)本发明植物种类丰富，湿地内部生物多样性高，湿地承受不同负荷能力增强，处理 污水稳定性高。
