申请日2013.08.16
公开(公告)日2013.11.20
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明属于人工湿地的利用，特别是指利用人工湿地处理污水的方法。主要采用污水的预处理、污水的曝气处理、污水的净化等工艺步骤，本发明解决了现有技术存在的湿地系统易堵塞、自我恢复能力差等问题，具有工艺设计合理，湿地系统不易堵塞，对于污染物的去除效果好、系统自我恢复能力强等优点。
权利要求书
1.利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
A、污水预处理
污水进入预处理区(16)，经过滤料(20)的过滤去除污水中的杂物及大 颗粒悬浮物，经给水管(4)及阀门输出到多功能区(6);
B、污水曝气处理
污水在多功能区(6)内进行曝气后输出至湿地单元(9);
C、污水的净化
污水进入湿地单元(9)后，经过基质层(23)行过滤吸附，并在湿地植 物、微生物的作用下进行净化后排出湿地单元(9)，排出湿地单元(9)的净 化水经收集后接下一处理单元或回用，基质层(23)采用改性钢渣。
2.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于所 述的步骤A中的预处理区(16)还包括一路排污输出，需要排放的污物经预 处理区(16)的管路输出后通过排污阀(21)排出。
3.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于所 述的步骤A、B中所述的湿地单元(9)与多功能区(6)间隔设置，多功能区 (6)的底部采用弧形结构。
4.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于相 邻的湿地单元(9)侧壁上开设的过水孔(18)采用高低间隔错落分布，过水 孔(18)开设于基质层(23)一侧。
5.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于所 述步骤C中基质层(23)的下部依次为过渡层(24)、砾石层(25)，砾石层 (25)中的砾石粒径为8-16mm，厚度为100-300mm，过渡层(24)为粒径4-8mm 的砾石，厚度为100mm，基质层(23)中改性钢渣的粒径为2-5mm，厚度为 200-500mm。
6.根据权利要求1或5所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在 于所述的步骤C中的改性钢渣采用高温改性钢渣。
7.根据权利要求6所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于所 述步骤C中的高温改性钢渣是钢渣在700℃条件下恒温活化至少4小时制成。
8.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于所 述的步骤A、B、C中的预处理区(16)、多功能区(6)、湿地单元(9)的底 部及侧壁设置防渗层，防渗层的渗透系数不大于10-8m/s。
9.根据权利要求8所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于所 述的防渗层采用黏土层、聚乙烯薄膜或建筑防水材料中的一种或其结合制成。
10.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于 还包括一清洗步骤，污水经进水管(17)、清洗阀(19)、清洗管(15)输出 至滤料(20)的底部，对滤料(20)进行清洗;清洗管(15)上开设有布水 孔。
11.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于 步骤C中的排出湿地单元(9)的净化水经多功能区(6)内的集水管(11) 收集后，通过出水管(8)接排放或回收。
12.根据权利要求1所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于 所述的步骤B中的曝气装置选用设于多功能区(6)内的曝气管(12)以及设 于管路上的曝气阀。
13.根据权利要求1中所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在 于所述的步骤C中湿地单元(9)的输出依次通过设于多功能区(6)内的集 水管(11)、出水管(8)排出。
14.根据权利要求13所述的利用人工湿地处理污水的方法，其特征在于 所述的集水管(11)分别通过第一出水阀门(13)、第二出水阀门(10)、第 三出水阀门(7)与出水管(8)相连。
15.根据权利要求1、12或14中任一项所述的利用人工湿地处理污水的 方法，其特征在于还包括一反冲洗步骤，即通过控制预处理区(16)及多功 能区(6)的输出以及曝气阀的开启或关闭，控制污水在湿地单元(9)以及 多功能区(6)内的流向改变。
说明书
利用人工湿地处理污水的方法
技术领域
本发明属于人工湿地的利用，特别是指利用人工湿地处理污水的方法。
背景技术
人工湿地技术是近年来发展起来的一项污水处理工艺，由于其具有低投 资、低能耗、低处理成本等特点，逐渐被广泛接受。人工湿地是一个人为构 建的复杂的生态系统，其各部分相互作用，通过植物、基质和微生物的综合 作用来去除污染物质。实际运行中，人工湿地运行较长时间后，系统容易发 生堵塞，湿地功能下降，对污染物的净化能力降低，出水不能达标排放。究 其原因主要是：
1、污水进入湿地系统前未经过预处理，直接进入，导致大量悬浮物质逐 步累积。
2、湿地系统溶解氧较低，导致对污染物的去除率降低，使污水中的有机 质、悬浮物等在湿地系统滞留、累积。
3、系统自我恢复性能差，经过长时间运行，湿地基质吸附饱和，而且随 着污染物的累计，运行功能下降。
申请号为201010517728.3的发明专利申请中公开了垂直流潜流式人工湿 地污水处理系统及其处理污水的方法。该专利申请在湿地系统中设置上行流 系统和下行流系统，通过采用上行流或下行流两种进水方式以一定的时间间 隔交替进行，以预防和延缓湿地淤堵。上述专利申请存在的问题在于：一方 面，进水未进行预处理;另一方面，上行流系统和下行流系统均采用布水管 布水，布水管铺设在湿地系统内部，随着人工湿地的运行，极容易发生堵塞， 而且维修不便，运行成本较高。另外，没有从根本上解决湿地系统溶解氧较 低、自我恢复性能差的问题。污染物分解不彻底，逐步累计，发生堵塞，难 以很快恢复，系统运行功能下降，难以保证出水达标排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种系统不易堵塞、溶解氧较高、具有较强系统 恢复功能的利用人工湿地处理污水的方法。
本发明的整体技术构思是：
利用人工湿地处理污水的方法，包括如下工艺步骤：
A、污水预处理
污水进入预处理区，经过滤料的过滤去除污水中的杂物及大颗粒悬浮物， 经给水管及阀门输出到多功能区;
B、污水曝气处理
污水在多功能区内进行曝气后输出至湿地单元;
C、污水的净化
污水进入湿地单元后，经过基质层行过滤吸附，并在湿地植物、微生物 的作用下进行净化后排出湿地单元，排出湿地单元的净化水经收集后接下一 处理单元或回用，基质层采用改性钢渣。
可以显而易见的是，多功能区和湿地单元数量和布置方式可以根据需要 进行灵活的选择，并不脱离本发明的实质。
湿地单元的最上部为土壤层，土壤层可优选种植处理性好、抗水性能强、 成活率高、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物，如芦苇、香蒲、 灯心草、水葱等。
本发明的具体技术方案还有：
为对预处理区产生的污物进行及时的排放，优选的技术方案是，所述的 步骤A中的预处理区还包括一路排污输出，需要排放的污物经预处理区的管 路输出后通过排污阀排出。
为节省占地，同时便于实现布水和控制，优选的技术方案是，所述的步 骤A、B中所述的湿地单元与多功能区间隔设置，多功能区的底部采用弧形结 构。
为有效预防和延缓人工湿地淤堵，维持良好的水力传导性及稳定出水， 延长湿地系统的使用寿命，相邻的湿地单元侧壁上开设的过水孔采用高低间 隔错落分布，过水孔开设于基质层一侧。通过交替改变湿地内污水水流流向， 其水流在湿地内部可形成反冲洗;可充分利用湿地系统，极大限度的发挥湿 地系统的功能，对污染物进行有效去除。优选的实施方案是，还包括一反冲 洗步骤，即通过控制与预处理区输出端相连阀门的开启或关闭，控制污水在 湿地单元以及多功能区内的流向改变。
湿地单元中各结构层优选的实施方式是，步骤C中基质层的下部依次为 过渡层、砾石层，砾石层中的砾石粒径为8-16mm，厚度为100-300mm，过渡 层为粒径4-8mm的砾石，厚度为100mm，基质层中改性钢渣的粒径为2-5mm， 厚度为200-500mm。优选的技术方案是，所述的步骤C中的改性钢渣采用高温 改性钢渣。更为优选的是，高温改性钢渣是钢渣在700℃条件下恒温活化至少 4小时制成。
钢渣是良好的吸附剂，钢渣经高温改性后，质地变疏松，表面积变大， 吸附能力更强，对污染物的去除率明显提高。
为防止污水通过湿地系统深入地下，使湿地系统最大限度的发挥作用和 功能，优选的技术方案是，所述的步骤A、B、C中的预处理区、多功能区、 湿地单元的底部及侧壁设置防渗层，防渗层的渗透系数不大于10-8m/s。
优选的实施方式是，所述的防渗层采用黏土层、聚乙烯薄膜或建筑防水 材料中的一种或其结合制成。
为便于实现对滤料的清洗，避免系统堵塞，优选的实施方式是，还包括 一清洗步骤，污水经进水管、清洗阀、清洗管输出至滤料的底部，对滤料进 行清洗;清洗管上开设有布水孔。
为便于湿地单元处理后的水输出，优选的实施方式是，步骤C中的排出 湿地单元的净化水经多功能区内的集水管收集后，通过出水管接排放或回收。 更进一步的是，优选的管路布置及设计是，湿地单元的输出依次通过设于多 功能区内的集水管、出水管排出。为实现分路控制，最优选的实施方式是， 集水管分别通过第一出水阀门、第二出水阀门、第三出水阀门与出水管相连。
曝气装置优选的实施方式是选用设于多功能区内的曝气管以及设于管路 上的曝气阀。
为便于实现对系统的自我维护及稳定运行，保证系统不易堵塞。优选的 实施方案是，还包括一反冲洗步骤，即通过控制预处理区及多功能区的输出 以及曝气阀的开启或关闭，控制污水在湿地单元以及多功能区内的流向改变。
本发明所具备的实质性特点和取得的显著技术进步在于：
1、设置多功能区。曝气、集水均在多功能区进行，代替在湿地内部设置 布水管及曝气管，有效解决布水管及曝气管堵塞，维修难的问题。同时也省 去单独设置布水井和集水井，减小占地面积，降低投资经费。
2、设置了预处理区，预处理区设置滤料，同时设置清洗工序。对进水进 行初步预处理，以防止杂物及较大粒径的悬浮物进入湿地系统，对系统造成 堵塞。
3、进水进入湿地单元前进行预曝气，以增加湿地内部的DO，从而保持湿 地系统内良好的好氧-缺氧-厌氧环境，保持高效的污染物去除率，预防湿地 的污染物累计，造成淤堵，保证湿地系统出水稳定，确保达标排放。
4、系统采用两种不同的运行方式交替运行。通过交替改变湿地内污水水 流流向，其水流在湿地内部可形成反冲洗;可充分利用湿地系统，极大限度 的发挥湿地系统的功能，对污染物进行有效去除;利于湿地系统的自我恢复， 有效解决基质吸附饱和后更换难、系统堵塞的问题(传统的恢复方法为间歇 进水和系统停运)，极大的方便了生产。通过两种方式的交替运行，可以有效 预防和延缓人工湿地淤堵，维持良好的水力传导性及稳定出水，延长湿地系 统的使用寿命。
5、湿地的基质采用改性钢渣，钢渣是良好的吸附剂，有文献资料可证明， 钢渣经高温改性后，质地变疏松，表面积变大，吸附能力更强，对污染物的 去除率明显提高。而且，钢渣对重金属离子、氨氮、P等吸附能力很强，尤其 是P。因此，本湿地系统尤其适于处理此类废水。
