申请日2011.01.21
公开(公告)日2012.07.25
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及污水处理领域，具体地，本发明涉及一种适于小城镇生活污水、废水处理的快速启动型无动力生物强化人工湿地系统。所述人工湿地系统包括：1)沉沙池;2)悬浮型生物填料床，其底部铺有防渗膜，防渗膜上方铺卵石层，卵石层上方为悬浮型生物填料，上方铺设火山岩填料、陶粒填料及土壤的混合物;3)生物处理潜流湿地，所述生物处理潜流湿地的底层为防渗层，防渗层上铺设卵石层，卵石层上方铺设火山岩填料层，在该区域放置蚯蚓;4)表流湿地。该系统能有效缩短现有人工湿地的启动时间，提高启动阶段处理效率;解决潜流湿地的堵塞问题;降低水处理过程中的能耗;重视植物配置的景观效果以及土壤动物在水处理中的作用。
权利要求书
1.一种适于小城镇生活污水、废水处理的快速启动型无动力生物强化人工湿地 系统，其特征在于，所述人工湿地系统依地势由高至低依次包括：
1)沉沙池;
2)悬浮型生物填料床，所述悬浮型生物填料床，底部铺设有防渗膜，防渗膜上 方铺设卵石层，卵石层上方放入悬浮型生物填料，填料直径5-8cm，填料层厚度30 -35cm，在悬浮型生物填料层上方铺设火山岩填料、陶粒填料及土壤的混合物;
3)生物处理潜流湿地，所述生物处理潜流湿地的底层为防渗层，防渗层上铺设 卵石层，深5-10cm，卵石层上方铺设火山岩填料层，深30-40cm，火山岩层上方 为土壤层，深15-20cm，在该区域放置蚯蚓10-20万条，整个生物处理潜流湿地 深50-70cm;
4)表流湿地，所述表流湿地包括浮水植物区、挺水植物区、沉水植物区。
2.根据权利要求1所述的人工湿地系统，其特征在于，所述生物处理潜流湿地 的火山岩填料层中添加有自来水厂的活性污泥，活性污泥添加量为每平方米湿地 50L。
3.根据权利要求1所述的人工湿地系统，其特征在于，在所述生物处理潜流湿 地部分种植挺水植物。
4.根据权利要求1所述的人工湿地系统，其特征在于，所述浮水植物区种植凤 眼莲;所述挺水植物区种植芦苇、水葱;所述沉水植物区种植狐尾藻、轮藻、小茨 藻。
说明书
一种适于小城镇生活污水、废水处理的快速启动型无动力生物强化人工湿地系统
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体地，本发明涉及一种适于小城镇生活污水、废 水处理的快速启动型无动力生物强化人工湿地系统。
背景技术
人工湿地污水处理工艺是近些年发展起来的一种污水处理技术，该技术以其低 能耗、低投资、养护及管理简单等特点而广泛应用于污水处理、地表水体污染控制 等很多领域，同时人工湿地兼具景观效果，可以改善局部生态环境，适合居住小区、 小城镇及农村的生活污水处理。但该技术仍然存在建成后启动慢，占地面积大，填 料容易堵塞等问题。
目前，现有技术对人工湿地污水处理工艺的改进主要集中在填料的选择、工艺 流程的创新上，对于植物的作用、植物配置在景观效果及改善局部生态环境上的作 用经常忽视;并且对于土壤动物在水处理过程中的作用研究较少。同时，现有人工 湿地由于建设规模、进水污染物浓度等原因，启动时间较长，启动阶段处理效果不 佳。此外，在我国广大农村目前已经做到污水集中收集的情况下，如何选择一种经 济高效的生活污水处理工艺的问题一直没有得到解决。
球形填料一般采用塑料注塑而成，其结构有多种。球形填料的特点是球体为空心， 可以允许气体、液体从其内部通过。由于球体结构的对称性，填料装填密度均匀， 不易产生空穴和架桥，所以气液分散性能好。球形填料常用于接触氧化工艺，与人 工湿地工艺相比，具有滤料间水流缓慢，水力冲刷力小;生物膜只能自行脱落，剩 余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处理效果;曝气过程需要 耗能等缺点。
活性污泥是由细菌、真菌、原生动物和后生动物等各种生物和金属氢氧化物等 无机物所形成的污泥状的絮凝物。有良好的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成性能。 污水处理厂常利用活性污泥中各种微生物进行水处理，称为活性污泥法。活性污泥 法是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种适合农村生活污水处理的快速启动型无动 力生物强化人工湿地污水处理系统。该系统能有效缩短现有人工湿地的启动时间， 提高启动阶段处理效率;尽可能解决潜流湿地的运行一段时间之后的堵塞问题;降 低水处理过程中的能耗;重视植物配置的景观效果以及土壤动物在水处理中的作用， 改善局部生态环境;并且可以解决我国农村土地闲置和生活污水集中收集后不经处 理随意排放的问题。
因此，本发明的目的是提供一种适于小城镇生活污水、废水处理的快速启动型 无动力生物强化人工湿地系统。
根据本发明的适于小城镇生活污水、废水处理的快速启动型无动力生物强化人 工湿地系统依地势由高至低依次包括：
1)沉沙池;
2)悬浮型生物填料床，所述悬浮型生物填料床，底部铺设有防渗膜，防渗膜上 方铺设卵石层，卵石层上方放入悬浮型生物填料，填料直径5～8cm，填料层厚度 30～35cm，在悬浮型生物填料层上方铺设火山岩填料、陶粒填料及土壤的混合物;
3)生物处理潜流湿地，所述生物处理潜流湿地的底层为防渗层，防渗层上铺设 卵石层，深5～10cm，卵石层上方铺设火山岩填料层，深30～40cm，火山岩层上方为 土壤层，深15～20cm，在该区域放置蚯蚓10～20万条，整个生物处理潜流湿地深 50～70cm;
4)表流湿地，所述表流湿地包括浮水植物区、挺水植物区、沉水植物区。
使用本发明的快速启动型生物强化人工湿地污水处理系统，处理步骤为：污水 先进入蓄水池(沉沙池)阶段，去除水中的杂质及悬浮物，再进入湿地处理单元。湿地 处理单元分三部分，前部为悬浮型生物填料床，中部为生物处理潜流湿地，后部为 三阶段表流湿地，三部分串联组成。整个湿地处理系统根据地势高差进行设计、施 工，使进水端高于出水端，全程无动力运行。
前部悬浮型生物填料床长5～8m，宽1.5～2m，深40～50cm，底部铺设有防渗膜， 防渗膜上方铺设卵石层，厚度5～10cm;卵石层上方放入球形悬浮型生物填料，填料 直径5～8cm，填料层厚度30～35cm，球形悬浮生物填料可以为微生物繁殖提供附着 点，形成生物膜，生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物组成的膜状 生物群落，构成的食物链可有效地去除水中的有机污染物。同时由于其具有轻便性 且粒径较大的特征，在该部分床体或整个湿地系统发生堵塞时便于挖出清洗，以最 简便快捷的方式有效解决湿地堵塞问题;在填料层上方铺设火山岩填料、陶粒填料 及土壤的混合物，厚5cm。火山岩和陶粒填料主要通过吸附作用去除污水中的磷; 此外，火山岩和陶粒填料具有多孔性结构，巨大的比表面积为生物膜提供了附着位 置，从而有效去除水体中有机物，并通过微生物的硝化-反硝化作用除氮。
污水经过前部悬浮型生物填料床单元后进入中部生物处理潜流湿地。中部生物 处理潜流湿地依据地势建设，使污水顺高差由高向低流动，所选填料为多孔性火山 岩填料及卵石，底层为防渗层，防渗层上铺设卵石层，深5～10cm;卵石层上方铺设 火山岩填料层，深30～40cm;火山岩层上方为土壤层，深15～20cm，在该区域放置 蚯蚓10～20万条;整个生物处理潜流湿地深50～70cm。在施工过程中，铺设完火山 岩填料层后，向其中添加自来水厂的活性污泥，活性污泥添加量与湿地面积相关， 约50L/m2，用以促进湿地启动阶段生物膜生长，缩短启动时间。在施工完成后在生 物强化潜流湿地部分种植芦苇、黄花鸢尾等挺水植物。污水经生物强化人工湿地部 分后进入表流湿地单元。表流湿地单元由前到后分为三部分：浮水植物区、挺水植 物区、沉水植物区。其中，浮水植物区主要种植凤眼莲(水葫芦)，深20～30cm;挺水 植物区种植芦苇、水葱等高大水生植物，深20～30cm;沉水植物区选择种植狐尾藻、 轮藻、小茨藻等沉水植物，深10～20cm。在表流湿地中放置食蚊鱼50～100条，防止 夏季蚊虫滋生。
在施工前对地势进行测量，依据地势高差设计湿地水流方向，可以减少日常运 行能耗。在施工时向填料添加污水处理厂活性污泥，可以促进填料表面微生物生物 膜的生长，缩短湿地启动时间的同时提高启动阶段的污水处理效率。前部悬浮型生 物填料床中的球形悬浮生物填料可以为微生物繁殖提供附着点，同时由于其具有轻 便性且粒径较大的特征，在该部分床体或整个湿地系统发生堵塞时便于挖出清洗， 以最简便快捷的方式有效解决湿地堵塞问题。中部生物强化处理部分，利用土壤动 物蚯蚓以有机物为食的特点，主要去除生活污水中的有机物;同时由于蚯蚓在土壤 及火山岩填料中的活动疏松土壤，提高了该部分潜流湿地的含氧量，利于填料表面 微生物对污染物的去除。此外排出的蚯蚓粪含有大量微生物，间接提高了其他污染 物的去除效率。表流湿地部分主要发挥植物的作用，利用凤眼莲强大的生长能力吸 收水中氮磷等污染物，同时根据水深分区，利用芦苇、水葱等挺水植物高大密集的 茎杆作为分区屏障，阻止凤眼莲的扩散，防止其作为入侵生物对当地其他生物及环 境的危害。沉水植物部分主要进行污水的深度处理。整个表流湿地单元植物搭配错 落有致，景观效果好。同时，潜流部分的食蚊鱼以蚊子幼虫孑孓为食，解决了表流 湿地夏季蚊虫滋生的问题，同时构建了一个完整的湿地生态系统。
