申请日2012.02.21
公开(公告)日2012.07.18
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种用于处理污水的人工湿地。该用于处理污水的人工湿地，由下至上依次为支撑层、初级吸附层、净化层和植被层;所述初级吸附层为沸石和煤渣中的至少一种;所述净化层由发酵污泥、砂子和石灰石组成;所述植被层为能富集重金属的挺水植物。本申请的人工湿地具有如下优点：1、基质吸附能力强，微生物种类多样，分解效率高，与传统湿地系统比较，具有更好的污水处理和净化效果，出水水质好;2、该基质中含有较多有机质成分，及全面的氮磷钾和金属盐离子等生物生长必须的营养成分，更有利于植物和微生物的生长和繁殖，而植物和微生物是湿地系统中的关键组成部分;3、实现废物再利用，大量的污泥被制成了基质，应用于湿地系统中，在解决了湿地系统填充基质同时，使城市污泥这种废弃物质得到有效利用。
权利要求书
1.一种用于处理污水的人工湿地，由下至上依次为支撑层、初级吸附层、净化 层和植被层;
所述初级吸附层为沸石和煤渣中的至少一种;
所述净化层由发酵污泥、砂子和石灰石组成;
所述植被层为能富集重金属的挺水植物。
2.根据权利要求1所述的人工湿地，其特征在于：所述支撑层、初级吸附层、 净化层的厚度分别为0.3m、0.1m、1.0m。
3.根据权利要求1或2所述的人工湿地，其特征在于：
所述初级吸附层由沸石和煤渣组成，沸石和煤渣的体积比为1∶1;
所述净化层中，发酵污泥、砂子和石灰石的体积比为6∶3∶1;
所述能富集重金属的挺水植物为芦苇、香蒲或灯心草。
4.根据权利要求1-3中任一所述的人工湿地，其特征在于：
所述沸石和所述煤渣的粒径均为5-10mm;所述砂子和所述石灰石的粒径均小于 5mm。
5.根据权利要求1-4中任一所述的人工湿地，其特征在于：所述支撑层为卵石 和碎砖块中的至少一种。
6.根据权利要求1-5中任一所述的人工湿地，其特征在于：所述支撑层由卵石 和碎砖块组成，卵石和碎砖块的体积比为1∶1。
7.根据权利要求1-6中任一所述的人工湿地，其特征在于：所述卵石和碎砖块 的粒径均为20-50mm。
8.权利要求1-7中任一所述人工湿地在净化污水中的应用。
说明书
一种用于处理污水的人工湿地
技术领域
本发明涉及一种用于处理污水的人工湿地。
背景技术
人工湿地系统是一种适用于多种来源的工业废水及生活污水的废水深度处理新工 艺。该类系统具有水力负荷高，净化功能强，长年运行比较稳定，建设运转费用较低 并且与景观建设相结合，净化美化环境的优点，具有广阔的应用前景。
利用人工湿地系统进行废水深度处理，与常规的物理、化学、物化及生化方法处 理工艺相比，有着其独特的优势：人工湿地处理污水的运行成本非常低廉，通常只需 要消耗少量电能用于提高进水水位;由于人工湿地基本上不需要机电设备，因此易于 维护管理，同时还避免了高额的投资建设费用。另外，湿地植物还可以作为工业辅料 和生活用品被资源化，从而产生一定的经济效益。更为重要的是水中污染物经此处理 后，可以有效降低碳排放，为遏制全球气候变暖作出贡献。
人工湿地应用于二级出水的深度处理，尾水深度处理显得尤为重要。经深度处理 后的尾水达到一个更高的水质标准以适于排放、灌溉或其他回用途径。人工湿地技术 可以有效去除营养盐并且具有杀毒作用，从湿地出来的污水可以用来灌溉谷物、游乐 场、公园或高尔夫场以及排入河口和河流。同时，人工湿地可以提供动植物栖息地， 出水也可以用于修复天然湿地。
由于湿地系统的环境、经济和景观效应等多方面的优势，人工湿地系统在更多的 国家越来越受到重视。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于处理污水的人工湿地。
本发明所提供的用于处理污水的人工湿地，由下至上依次为支撑层、初级吸附层、 净化层和植被层;
所述初级吸附层为沸石和煤渣中的至少一种;
所述净化层由发酵污泥、砂子和石灰石组成;
所述植被层为能富集重金属的挺水植物;
上述人工湿地中，所述支撑层、初级吸附层、净化层的厚度分别为0.3m、0.1m、 1.0m。
上述人工湿地中，所述初级吸附层由沸石和煤渣组成，沸石和煤渣的体积比为 1∶1;
上述人工湿地中，所述净化层中，发酵污泥、砂子和石灰石的体积比为6∶3∶1;
上述人工湿地中，所述能富集重金属的挺水植物为芦苇、香蒲或灯心草。
上述人工湿地中，所述沸石和所述煤渣的粒径均为5-10mm;
上述人工湿地中，所述砂子和所述石灰石的粒径均小于5mm。
上述人工湿地中，所述支撑层为卵石和碎砖块中的至少一种。
上述人工湿地中，所述支撑层由卵石和碎砖块组成，卵石和碎砖块的体积比为1∶ 1。
上述人工湿地中，所述卵石和碎砖块的粒径均为20-50mm。
上述人工湿地中，所述发酵污泥可为将污泥进行好氧发酵后的产物。
上述人工湿地中，所述发酵污泥可为满足如下条件的发酵污泥：发酵污泥中有机 物质量百分含量≥10%，发酵污泥中含水量<40%，发酵污泥中氮磷钾的质量百分含 量满足如下条件：[N+P2O5+K2O]≥1%。
上述人工湿地中，污泥可为城镇污水处理厂在污水净化处理过程中产生的废弃 物，一般是在处理污水过程中产生的固态沉淀物，如沉污泥和剩余活性污泥。
上述人工湿地在净化污水中的应用也属于本申请要求保护的范围。
上述应用中，所述污水可为任何生活污水。
本申请的人工湿地具有如下优点：1、基质吸附能力强，微生物种类多样，分解 效率高，与传统湿地系统比较，具有更好的污水处理和净化效果，出水水质好;2、该 基质中含有较多有机质成分，及全面的氮磷钾和金属盐离子等生物生长必须的营养成 分，更有利于植物和微生物的生长和繁殖，而植物和微生物是湿地系统中的关键组成 部分;3、实现废物再利用，大量的污泥被制成了基质，应用于湿地系统中，在解决了 湿地系统填充基质同时，使城市污泥这种废弃物质得到有效利用。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、处理污水的人工湿地的组成
用于处理污水的人工湿地，由下至上依次为支撑层、初级吸附层、净化层和植被 层;
支撑层：由卵石和碎砖块组成，体积比为1∶1，混合均匀;卵石和碎砖块的粒径 均为20-50mm。这两种物质铺设在构筑物底部，起支撑作用。
初级吸附层：由沸石和煤渣组成，体积比为1∶1，混合均匀;沸石和煤渣的粒径 均为5-10mm。这两种物质颗粒直径较小，除了颗粒之间有一定空隙利于水流动外， 颗粒内部也有大量的空隙，有利于对水中的物质进行有效吸附，起到了初步的净化水 的作用。
净化层：由发酵污泥、砂子和石灰石组成，发酵污泥、砂子和石灰石的体积比为 6∶3∶1，混合均匀;砂子和石灰石的粒径均小于5mm。沙子的存在会使植物的根系 有很好的渗透空间和附着物，砂粒间有一定的空隙，会使上层基质膨松，不易结块， 不对水流产生大的阻力。少量的石灰石会对基质的酸碱度起到缓冲的作用，有利于植 物的生长繁殖。
植被层：为能富集重金属的挺水植物，具体可为芦苇、香蒲或灯心草。植物种植 在湿地的最上一层上，自由生长。湿地下面的基质是给植物提供了一个合适的生长环 境和土壤。
支撑层、初级吸附层、净化层的厚度分别为0.3m、0.1m、1.0m。若再增加厚度， 对水净化的效果不会再有明显增加。
其中，发酵污泥可为具有如下指标的发酵污泥：发酵污泥中有机物质量百分含量 ≥10%，发酵污泥中含水量<40%，发酵污泥中氮磷钾的质量百分含量满足如下条件： [N+P2O5+K2O]≥1%。
该发酵污泥可按任何污泥发酵方法进行制备，本申请中按照如下方法制备：
1、污泥预处理：
用履带压滤式脱水机对污泥进行脱水处理，使污泥的含水量≤80%。污泥为城镇 污水处理厂在污水净化处理过程中产生的废弃物，一般是在处理污水过程中产生的固 态沉淀物，如沉污泥和剩余活性污泥。
2、污泥堆肥：
将步骤1的污泥与辅料和发酵菌剂混合，得到的混合物的含水率为60-65%，将混 合物进行堆肥，得到的产物即为所述发酵污泥;辅料可为粉碎后的稻壳、秸秆或木屑。 发酵菌剂可为市售的任何发酵剂，具体可为海南农丰宝公司的蜣螂牌微生物发酵菌剂。
堆肥条垛长∶宽∶高=20m∶2m∶1.5m。
堆肥过程中，当条垛的中心位置温度达到55℃后，进行第一次翻堆;当条垛的中 心位置温度达到70℃并维持3天后，进行第二次翻堆;一周后进行第三次翻堆。
实施例2、人工湿地处理污水的方法
一、方法
将待处理的污水事先经过除杂处理：生活污水首先经过去除杂物、悬浮物，对于 污染严重的污水还需进行加药絮凝沉淀处理，至出水水质COD值小于1000mg/L。
向湿地池中装入上述人工湿地，将除杂处理后的污水通入湿地池的内腔底部，污 水在静态水压的作用下，由底部透过填料层上升到表面，即为处理后的出水。
二、结果
将步骤一处理后的水进行水质监测，方法按照《水和废水监测分析方法(第四版)》 (国家环境保护总局，水和废水监测分析方法编委会)进行，指标包括pH、色度、浊 度、化学需氧量、总氮、总磷及常见重金属等。
结果步骤一处理后的水均满足上述指标规定。
发酵污泥颗粒表面带有大量电荷，并且含有腐殖质，从而对重金属具有强烈的吸 收和吸附作用，其中还含有大量微生物也对重金属具有吸收和富集作用，使污水中的 重金属滞留在基质当中;湿地池表面基质上可以根据当地情况种植各类挺水植物，以 菖蒲或灯心草为主，可以富集基质中的各类重金属，加强污染物的去除效果。最终使 污水中的重金属进入到植物体内，然后只需对植物进行集中处理即可彻底去除污水和 基质中的重金属污染。湿地出水收集后可以用于灌溉、排入江河湖海或用于景观用水 等。
