申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置，主要包括：一级格栅机连接二级格栅机;二级格栅机连接至M型人工湿地;M型人工湿地的出水口通过增压泵连接至表层湍流筛滤装置;表层湍流筛滤装置的出水口连接至出水池。本发明还公开了一种M型人工湿地深度处理农村生活污水的方法。针对重金属含量高以及水质污染负荷波动大的污水处理效果尤为明显。
权利要求书
1.一种M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置，主要包括：
一级格栅机连接二级格栅机;
二级格栅机连接至M型人工湿地;
M型人工湿地的出水口通过增压泵连接至表层湍流筛滤装置;
表层湍流筛滤装置的出水口连接至出水池;
其中：
M型人工湿地为混凝土墙体，做防渗处理，被隔墙分为两个部分，进 水一侧整体高于出水一侧;
M型人工湿地中由隔墙分为两个区域，靠近隔墙的两侧分别填充有混 合填料，靠近混凝土墙体的两侧填充有鹅卵石，对污水中杂质进行隔离;
隔墙下方与M型人工湿地底部之间设有空隙，该空隙的两侧与M型 人工湿地的底部处平行地分别各设有一根钻孔PVC管，两根PVC管内均 填充有沸石填料;在两根PVC管与隔墙以及M型人工湿地之间形成的空 间内填充有沸石填料用于过水;
M型人工湿地的出水通过增压泵进入表层湍流筛滤装置;
表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设有 筛滤填料，筛滤填料的底部设有纳米曝气头，筛滤填料的表层充填有分子 筛填料，在分子筛填料中安装有缩口进水管;表层湍流筛滤装置位于缩口 进水管的另一侧下方，在筛滤填料中设有缩口反洗管，通过增压泵连接出 水池;表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽，筛滤填料 上方位于回流槽一侧设置有曝气管，曝气管30上设有多个垂直向上的曝 气孔;在筛滤填料上方安装有超声波发生仪;多孔板下方为储水箱，储水 箱内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱底部安装有紫外灭菌 灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，表层湍流筛滤装置内部剩余 空间填充有半导体负载填料。
2.根据权利要求1所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置， 其中，一级格栅和二级格栅的过滤精度分别为21mm及8mm。
3.根据权利要求1所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置， 其中，M型人工湿地中的进水一侧的混合填料是由粉煤灰制备的缓释分子 筛和活性炭按体积比1:2-5混合而成，出水一侧的混合填料是由弗罗里硅 藻土和赤泥分子筛按体积比为1:2-5混合而成。
4.根据权利要求1所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置， 其中，M型人工湿地近二级格栅机一侧的区域栽种用于浅水的菖蒲，靠近 表层湍流筛滤装置一侧的区域栽种挺水植物芦苇。
5.根据权利要求1所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置， 其中，表层湍流筛滤装置中的分子筛填料是用粉煤灰制备的颗粒型介孔分 子筛。
6.根据权利要求1所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置， 其中，表层湍流筛滤装置中的筛滤填料是由石英砂、改性锰砂与分子筛按 照5:2:1比例混合而成，其中掺杂少量零价纳米铁。
7.根据权利要求1所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置， 其中，表层湍流筛滤装置中的非金属掺杂光催化剂为纳米TiO2粉体，半导 体负载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料。
8.一种M型人工湿地深度处理农村生活污水的方法，其过程为：
两级格栅机分两个过滤精度对污水中的不同粒径大小的固体进行有 效拦截，初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固 量，防止悬浮物对污水的后续处理造成影响;
M型人工湿地由隔墙分为两个部分，每个部分分为两个区域，每个区 域为上流式和下流式，内部填充的混合填料表面形成生物膜，由上至下形 成好氧、缺氧、厌氧状态，在深型植物根系与微生物的协同作用下去除污 水中的污染物质;
表层湍流筛滤装置在筛滤时导入M型人工湿地的出水，进水过程中 利用进水错流的冲击力扰动筛滤填料和分子筛填料的表层，形成湍流，防 止污染物质在表层堆积对水流的顺利通过形成阻力;气泡将浮起的污染物 推至水面侧溢流至回流槽，与进水混合调节进水水质;
表层湍流筛滤装置中筛滤填料的纳米曝气头进气为O2，用于清洁筛滤 填料;储水箱内的纳米曝气头的进气为O3，通过纳米曝气获得羟基自由基， 与紫外灭菌灯和半导体负载填料共同提高高级氧化效果，同时其中富含羟 自由基的出水在装置进行反洗时，冲刷筛滤填料，使筛滤填料能够清洁与 再生;
表层湍流筛滤装置中使用纳米曝气的方式提高·OH产生率，使微气泡 具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速度，增加气液接触面积、接触 时间，以利于臭氧溶于水中，克服臭氧难溶于水的缺点;微气泡内部具有 的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧烈改变产生的化学能促使 产生更多的羟基自由基，增强臭氧氧化分解有机物的能力;
臭氧在紫外光的照射作用下产生·OH，臭氧带走二氧化钛光致电子空 穴对中的电子，从而产生了更多的羟基自由基，加速了有机物的降解，通 过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。
9.根据权利要求8所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的方法， 其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
10.根据权利要求8所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的方法， 其中，表层湍流筛滤装置的出水回流至M型人工湿地进水，调节水质并 刺激植物生长过程分泌次生物质。
说明书
一种M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置。
本发明还涉及利用上述装置进行污水三级出水深度处理的方法。
背景技术
人工湿地(CW·Constructed Wetland)污水处理技术是70年代末发展 起来的一种污水处理新技术。它具有处理效果好、氮磷去除能力强，运转 维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等特 点，比较适合于技术管理水平不很高，规模较小的城镇或乡村的污水处理。 人工湿地的净化机理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的 三种作用。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生 长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡 截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。湿地 系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺 氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸 收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料 或收割栽种植物将污染物最终除去。
农村生活污水的主要问题在于其分散型，污染负荷低以及具有少量杂 物的特点，本发明采用人工湿地结合表层湍流筛滤装置处理农村生活污 水，为生态法处理农村生活污水提供了较好的后续净化步骤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种M型人工湿地深度处理农村生活污水的 装置。
本发明的又一目的在于提供一种M型人工湿地深度处理农村生活污 水的方法。
为实现上述目的，本发明提供的M型人工湿地深度处理农村生活污 水的装置，主要包括：
一级格栅机连接二级格栅机;
二级格栅机连接至M型人工湿地;
M型人工湿地的出水口通过增压泵连接至表层湍流筛滤装置;
表层湍流筛滤装置的出水口连接至出水池;
其中：
M型人工湿地为混凝土墙体，做防渗处理，被隔墙分为两个部分，进 水一侧整体高于出水一侧;
M型人工湿地中的每个部分又分为两个区域，靠近隔墙的两侧分别填 充有A混合填料和B混合填料，靠近混凝土墙体的两侧填充有鹅卵石， 对污水中杂质进行隔离;
隔墙下方与M型人工湿地底部之间设有空隙，该空隙的两侧与M型 人工湿地的底部处平行地分别各设有一根钻孔PVC管，两根PVC管内均 填充有沸石填料;在两根PVC管与隔墙以及M型人工湿地之间形成的空 间内填充有沸石填料用于过水;
M型人工湿地的出水通过增压泵进入表层湍流筛滤装置;
表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设有 筛滤填料，筛滤填料的底部设有纳米曝气头，筛滤填料的表层充填有分子 筛填料，在分子筛填料中安装有缩口进水管;表层湍流筛滤装置位于缩口 进水管的另一侧下方，在筛滤填料中设有缩口反洗管，通过增压泵连接出 水池;表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽，筛滤填料 上方位于回流槽一侧设置有曝气管，曝气管上设有多个垂直向上的曝气 孔;在筛滤填料上方安装有超声波发生仪;多孔板下方为储水箱，储水箱 内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱底部安装有紫外灭菌灯， 在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，表层湍流筛滤装置内部剩余空间 填充有半导体负载填料。
所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置中，一级格栅和二 级格栅的过滤精度分别为21mm及8mm。
所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置中，M型人工湿地 中的进水一侧的混合填料是由粉煤灰制备的缓释分子筛和活性炭按体积 比1:2-5混合而成，出水一侧的混合填料是由弗罗里硅藻土和赤泥分子筛 按体积比为1:2-5混合而成。
所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置中，M型人工湿地 近二级格栅机一侧的区域栽种用于浅水的菖蒲，靠近表层湍流筛滤装置一 侧的区域栽种挺水植物芦苇。
所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置中，表层湍流筛滤 装置中的分子筛填料是用粉煤灰制备的颗粒型分子筛。
所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置中，表层湍流筛滤 装置中的筛滤填料是由石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛混合而成。
所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的装置中，表层湍流筛滤 装置中的非金属掺杂光催化剂为纳米TiO2粉体，半导体负载填料为纳米 TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料。
本发明提供的M型人工湿地深度处理农村生活污水的方法，其过程 为：
两级格栅机分两个过滤精度对污水中的不同粒径大小的固体进行有 效拦截，初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固 量，防止悬浮物对污水的后续处理造成影响;
M型人工湿地由隔墙分为两个部分，每个部分分为两个区域，每个区域为 上流式和下流式，B区内填充的填料用于大量吸附污染负荷并逐渐缓释， 用于降低污染负荷和毒性，同时C区利用偏碱性的赤泥分子筛作为填料， 迅速吸附中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，调节污水酸碱度，使装置内 环境更适宜植物、微生物生存;同时营造偏碱性环境固定污水中的重金属， 防止其浸出，利用小分子有机物供给植物养分，在植物生长过程中吸附、 吸收重金属进行重金属生物稳定化。所有的混合填料表面形成生物膜，由 上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去 除污水中的污染物质;
表层湍流筛滤装置在筛滤时导入M型人工湿地的出水，进水过程中 利用进水错流的冲击力扰动筛滤填料和分子筛填料的表层，形成湍流，防 止污染物质在表层堆积对水流的顺利通过形成阻力;气泡将浮起的污染物 推至水面侧溢流至回流槽，与进水混合调节进水水质;
表层湍流筛滤装置中筛滤填料的纳米曝气头进气为O2，用于清洁筛滤 填料;储水箱内的纳米曝气头的进气为O3，通过纳米曝气获得羟基自由基， 与紫外灭菌灯和半导体负载填料共同提高高级氧化效果，同时其中富含羟 自由基的出水在装置进行反洗时，冲刷筛滤填料，使筛滤填料能够清洁与 再生;
表层湍流筛滤装置中使用纳米曝气的方式提高·OH产生率，使微气泡 具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速度，增加气液接触面积、接触 时间，以利于臭氧溶于水中，克服臭氧难溶于水的缺点;微气泡内部具有 的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧烈改变产生的化学能促使 产生更多的羟基自由基，增强臭氧氧化分解有机物的能力;
臭氧在紫外光的照射作用下产生·OH，臭氧带走二氧化钛光致电子空 穴对中的电子，从而产生了更多的羟基自由基，加速了有机物的降解，通 过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。
表层湍流筛滤装置的出水回流至M型人工湿地进水，调节水质并刺 激植物生长过程分泌次生物质。
所述M型人工湿地深度处理农村生活污水的方法中，紫外灭菌灯平 均照射剂量在300J/m2以上。
本发明的工艺操作简单、效果明显，使用改良M型人工湿地、表层 湍流筛滤装置两种装置机械法与生态法深度处理农村生活污水，处理速度 快，处理周期短，操作简便，使用M型人工湿地改良处理技术，在有限 空间内延长污水停留时间，提高污水处理效率，建造更加复杂优良有效的 处理环境，同时打破传统工艺理念，其中表层湍流筛滤装置中纳米二氧化 钛晶体作为光触媒在紫外灯照射下激发极具氧化力的自由负离子，同时在 纳米曝气过程中以及超声波发生过程激发的能量亦可发生并加强自由负 离子的产生，达成光催化效果;而自由负离子以及其摆脱共价键的束缚后 留下空位，与纳米气泡表面带有的电荷同时产生微电解效果，可灭杀大肠 杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒等，分解残留难降解有机化合物及有毒物质， 持久安全的对污水进行消毒降解。针对环境类激素(如激素类农药、抗生 素、二恶英、雌激素以及人工合成激素等微量有害化学物质)的处理方面 具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，对污水进行筛 滤处理的同时对其出水净化、消毒，出水较好的达到国家要求标准。
