申请日2012.05.25
公开(公告)日2013.08.21
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种复合型人工湿地尾水处理系统，属于污水处理技术领域。该系统主要包含预处理和人工湿地系统两部分。预处理部分包括曝气氧化池和生态砾石床;人工湿地系统融合了稳定塘的设计，将垂直流人工湿地与表面流人工湿地进行组合，梯级排列稳定塘串联其中;待处理尾水依次通过曝气氧化池、生态砾石床、垂直流人工湿地、稳定塘，最终经过表面流人工湿地出水。本系统将物理、化学和生物手段有机的结合，有效改善尾水水质，使出水基本达到地表水环境标准Ⅲ类水质，可直接回用于河道生态环境补水、城市杂用水等，具有投资低、操作简单、能耗低、环境效益和生态效益较高等优势。
权利要求书
1.一种复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于：将以物理化学处理为 主的预处理系统部分和以生物处理为主的人工湿地处理系统部分按照污染物转 化规律有机结合;所述预处理系统部分包括曝气氧化池和生态砾石床;所述人工 湿地处理系统部分包括稳定塘、垂直流人工湿地与表面流人工湿地;所述垂直流 人工湿地与表面流人工湿地梯级组合，稳定塘串联在两个湿地之中;污水处理厂 尾水通过曝气氧化池前端的进水口流入曝气氧化池;经曝气池处理后的水通过出 水口进入生态砾石床;生态砾石床的出水口与垂直流人工湿地的进水口连通;所 述稳定塘一端连通垂直流人工湿地的出水口，另一端连通表面流人工湿地的进水 口，流经表面流湿地后出水。
2.如权利要求1所述的复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于：所述 曝气氧化池为钢筋砼结构，其上部设有用于使微生物附着的片状无纺布，无纺 布通过固定在曝气氧化池的上部的横杆形成多道布水渠，曝气氧化池的底部设有 微孔曝气管，微孔曝气管与位于曝气氧化池外面的多个鼓风机连接。
3.如权利要求1所述的复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于：所述 生态砾石床内的填料为砾石和吸附能力强的活性填料;所述垂直流人工湿地内的 填料从上之下依次是：表面铺设细沙，其次是细砾石，再向下为卵石，最后为碎 石;所述垂直流人工湿地的表面铺设有多孔进水管。
4.如权利要求1所述的复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于：所述 稳定塘的水深控制在1-1.5米，其采用三塘梯级串联组合，塘中布设增氧机。
5.如权利要求1所述的复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于：所述 垂直流人工湿地采用PVC管分级配水方案，即在垂直流人工湿地表面布设有配 水管，配水管的布置呈网格状;所述底部设有穿孔集水管，穿孔集水管的出水口 即为垂直流人工湿地的出水口。
6.如权利要求1所述的复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于：所述 表面流人工湿地四周设围堤，内部开挖弯曲、窄浅的小沟渠。
7.如权利要求1、3或5所述的复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于： 生态砾石床和垂直流湿地底部铺设有防水土工布，进行防渗。
8.如权利要求1所述的复合型人工湿地尾水处理系统，其特征在于：还包 括排水控制工程，排水控制工程主要指处理系统中各排水控制建筑物，包括泵站、 涵洞、倒虹吸和顶管。
说明书
一种复合型人工湿地尾水处理系统
技术领域
本发明涉及一种复合型人工湿地尾水处理系统，尤其是基于预处理-垂直流- 稳定塘-表面流湿地的尾水处理系统，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着人口增长和社会经济的快速发展，工业废水和生活污水的排放量日益 增加，为了保证经济建设与环境保护的协调发展，各地大量兴建污水处理厂，对 污废水进行集中处理，处理后尾水一般直接排入水体。污水处理厂的建设和运行 在一定程度上减轻了地表水的污染负荷，有效保证了地表水环境质量和功能。然 而，基于污水处理厂大多执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中的一级B排放标准，而根据《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002)中水域功能和分类标准中规定，地表水中最低标准为Ⅴ类水， 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。两标准中主要指标对比见下表1， 可以看出现行污水处理厂排放标准仍然劣于地表水Ⅴ类标准，说明污水处理厂尾 水即使达标排放仍然会加重地表水环境的恶化。
表1污水处理厂排放标准与地表水环境Ⅴ类水标准对比表
*备注：当水温>12℃时，NH3-N的控制指标为8mg/L;水温≤12℃时，NH3-N的控制指标 为15mg/;按一年1/3时间水温≤12℃，NH3-N的控制指标为10mg/L。
目前污水处理厂尾水一般直接排放，或是对污水处理厂进行提标建设使尾水 排放标准达到一级A后再排入水体。根据江苏省住房和城乡建设厅编制的《江苏 省太湖流域城镇污水处理厂提标建设技术导则》中的相关建设参考标准，按照处 理规模划分，若将出水水质从一级B标准提升为一级A标准，提标改造用地标准 为0.50~0.15m2/(m3·d)，工程费用投资估算指标为950~420元/(m3·d)。因此， 污水处理厂提标处理存在投资、运行和维护费用较高、系统运行能耗高、景观效 果差等问题。一般情况下，污水处理厂的投资和运行费用高达生物-生态处理系 统的2~10倍。
现行人工湿地技术主要以单个湿地为主要处理单元，受占地面积较大、易堵 塞、处理效果受季节性影响较大等因素限制，较少应用于尾水处理领域，多用于 处理COD含量较高的农村生活污水，处理规模小，应用范围有限，且处理效果稳 定性不高。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种成本低、效 果好、基于垂直流-稳定塘-表面流湿地的复合型人工湿地尾水处理系统。
技术方案：一种复合型人工湿地尾水处理系统，包含预处理系统部分和人工 湿地处理系统部分;所述预处理系统部分包括曝气氧化池和生态砾石床;所述人 工湿地处理系统部分包括稳定塘、垂直流人工湿地与表面流人工湿地;所述垂直 流人工湿地与表面流人工湿地梯级组合，稳定塘串联在两个湿地之中;污水处理 厂尾水通过曝气氧化池前端的进水口流入曝气氧化池;经曝气池处理后的水通过 出水口进入生态砾石床;生态砾石床的出水口与垂直流人工湿地的进水口连通; 所述稳定塘一端连通垂直流人工湿地的出水口，另一端连通表面流人工湿地的进 水口。
所述曝气氧化池为钢筋砼结构，其上部设有用于使微生物附着的片状无纺 布，无纺布通过固定在曝气氧化池的上部的横杆形成多道布水渠，曝气氧化池的 底部设有微孔曝气管，微孔曝气管与位于曝气氧化池外面的多个鼓风机连接。
所述生态砾石床内的填料为砾石和吸附能力强的活性填料(如活性炭、矿渣、 贝壳粉碎物等);所述垂直流人工湿地内的填料从上之下依次是：表面铺设细沙， 其次是细砾石，再向下为卵石，最后为碎石;所述垂直流人工湿地的表面铺设有 多孔进水管。
所述稳定塘的水深控制在1-1.5米，其采用三塘梯级串联组合，塘中布设增 氧机。用三塘梯级串联组合，以增加水力停留时间，增大水体流动性，增加溶解 氧浓度，促进污染物的分解。稳定塘的设置还可结合当地鱼塘改造，因地制宜， 节约成本。其水深控制在1m-1.5m之间，阳光照射其中，增加水体的溶解氧浓 度，营造好氧环境。在稳定塘周边种植挺水植物(如芦苇、香蒲、美人蕉、茭白、 再力、鸢尾等)，塘内种植浮叶植物(如荷花、睡莲、菱角等)和沉水植物(苦 草、伊乐藻、菹草等)，同时放养鱼、虾、螺、蚌类等水生动物。
所述垂直流人工湿地采用PVC管分级配水方案，即，在垂直流人工湿地表 面布设有配水管，配水管的布置呈网格状;所述底部设有穿孔集水管，穿孔集水 管的出水口即为垂直流人工湿地的出水口。
所述表面流人工湿地四周设围堤，内部开挖弯曲、窄浅的小沟渠，在延长水 力停留时间的同时，增加水和土壤接触的面积，增强湿地的净化能力，设计表面 流水深不超过0.4m。处理后的尾水可回用于周边农业灌溉、河道生态环境补水、 城市杂用水、林地浇灌用水等。
生态砾石床和垂直流湿地底部铺设有防水土工布，进行防渗。
还包括排水控制工程，排水控制工程主要指处理系统中各排水控制建筑物， 包括泵站、涵洞、倒虹吸和顶管。
有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的复合型人工湿地尾水处理系统 将人工湿地系统与其他系统优化组合，遵循尾水中主要污染物的转化规律，在一 定程度上有效的改善了现行人工湿地系统适用范围小、处理规模小、投资高、占 地大、难管理、处理效果受气候影响大等缺点。系统将物理、化学和生物处理手 段有机的结合，综合考虑投资、处理规模、管理及长期有效运行等诸多因素，最 终形成一种可以推广应用的、处理规模较大、投资低、具有较高环境效益和生态 效益的成熟稳定的尾水处理系统。具体效果如下：
1、将人工湿地系统与预处理系统优化组合，加强系统处理效果，改善湿地 占地大、易堵塞、受气候影响大的缺点。预处理部分首先在曝气池中增加了水中 溶解氧的含量，为氨氮的硝化反应提供了可靠保障。大量有机物被生物膜吸附降 解，有机氮被氨化后，在曝气条件下容易发生硝化反应，大大提高了尾水中氨氮 的去除率。经曝气池处理后的水通过布水渠进入生态砾石床。由于不与表面和大 气接触，生态砾石床处于缺氧和厌氧状态，水直接进入床的中、底部，有利于曝 气池氧化产生的硝态氮进行反硝化反应，产生N2O和N2。生态砾石床的脱氮作用 提高了氮的去除率。另外，生态砾石床还有截留曝气塘中脱落的生物膜和悬浮物 的作用，防止堵塞湿地。
2、将不同类型湿地组合，提高系统的稳定性。人工湿地部分分为垂直流湿 地和串联的表面流湿地。垂直流人工湿地具有对水质、水量变化适应性强、出水 稳定等特点。其表层为好氧层，易发生硝化反应，有利于氨氮的硝化;底层为厌 氧层，为反硝化反应营造条件，有利于氮的去除，湿地内部相当于多个好养-厌 氧反应器的组合。而表面流湿地为好氧—兼性—缺氧状态，与垂直流湿地共同组 成一个大的厌氧和好氧反应器，进行硝化和反硝化反应。
3、融入稳定塘的设计，提高系统的可处理规模和抗冲击能力。稳定塘采用 三塘梯级串联组合，以增加水力停留时间，增大水体流动性，增加溶解氧浓度， 促进污染物的分解。同时在稳定塘中种植不同类型的水生植物，并放养鱼类和底 栖生物。通过塘中微生物的吸附分解、水生植物的吸收转化以及水生动物的生命 活动等共同作用，建立具有自我净化能力的生态系统，以达到再次去除氮、磷及 有机物的目的。此塘对于氮磷的去除有着良好的效果，同时稳定塘还能起到缓冲 水体与美化环境的作用。
