申请日2006.09.21
公开(公告)日2007.09.05
IPC分类号C02F3/32; C02F3/00
摘要
本发明涉及一种污水深度处理方法，特别是涉及一种有保温措施、适于在冬季气候寒冷、冰冻期较长的北方地区使用的且净化效果良好的人工湿地净化污水的方法。本发明创新了填料种类、深度及配置比例，并配置保温增生层，组成科学的微生物载体网络，能够快速形成生物膜系统，使湿地系统在无法依赖湿地植物净化功能的情况下，也可依靠湿地基质填料、生物膜系统达到去除有害物质、净化水质的目的;采用深层潜伏式多层布水管网布局结构，解决了冬季结冰期的防冻、防裂、防溢、防渗的治理技术问题;采用的多种保温技术措施，冬季可保持填料床内被处理的废水温度在15～20℃左右，解决了人工湿地在北方不能过冬使用或冬季治理效果差的问题。
権利要求書
1.一种北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方法，原污水经过混凝沉淀 和完全混合曝气的预处理后，污水COD降至300mg/L以下，将其上清液引入 人工湿地处理，所述人工湿地由基坑、围堰、布水管网、集水管网、由透水 性基质组成的具有一定层数结构的填料层、依附于填料层的微生物群落及植 被构成，基坑底和围堰作加固、防渗处理，其特征是对于处理低浓度污水的 人工湿地，从下至上分布有以下填料层：
大颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径40～80mm
中颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径20～40mm
保温增生层 厚度5～20cm
表土层 厚度10～30cm 粒径2～5mm 所述垂直潜流式人工湿地至少具有两层布水管网，每层布水管网按一定顺序 排列，布水管网上分布有一定孔径的出水孔，在填料层10～50cm之间选择 布水管网的埋入深度，至少使一层布水管网位于保温增生层或当地冬季冻土 层之下，并采用阀门控制使每层布水管网分别独立工作，冬季霜冻期使用保 温增生层或冻土层以下的布水管网，其余非霜冻期使用最上层布水管网。
2.一种北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方法，原污水经过混凝沉淀 和完全混合曝气的预处理后，污水COD降至300mg/L以下，将其上清液引入 人工湿地处理，所述人工湿地由基坑、围堰、布水管网、集水管网、由透水 性基质组成的具有一定层数结构的填料层、依附于填料层的微生物群落及植 被构成，基坑底和围堰作加固、防渗处理，其特征是对于处理高浓度污水的 人工湿地，从下至上分布有以下填料层：
小颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径10～20mm
细小颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径5～10mm
炉渣层 厚度5～15cm 粒径5～20mm
保温增生层 厚度5～20cm
表土层 厚度10～30cm 粒径2～5mm 所述垂直潜流式人工湿地至少具有两层布水管网，每层布水管网按一定顺序 排列，布水管网上分布有一定孔径的出水孔，在填料层10～50cm之间选择 布水管网的埋入深度，至少使一层布水管网位于保温增生层或冻土层之下， 并采用阀门控制使每层布水管网分别独立工作，冬季霜冻期使用保温增生层 或冻土层以下的布水管网，其余非霜冻期使用最上层布水管网。
3.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是在保温增生层之下还分布有以下填料层：
大砂层 厚度30～50cm 粒径0.5～2mm
米石层 厚度20～40cm 粒径5～10mm
4.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是保温增生层的基质材料由生物纤维和锯末混合而成，可有效保 温增温和促进微生物生长;所述各粒级石子层和米石层的基质材料可选用石 灰石、石碳石、砾石、花岗岩、页岩;所述表土层可选用的基质材料有风化 砂、膨润土、泥炭和铝矾土。
5.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是每层布水管网的控制阀门均置于阀门井当中，阀门井上方有井 盖。
6.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是每层布水管网由两排平行支管道和与其垂直相连主管道构成， 管径由过水量决定，每条布水支管下部两侧分布有与水平方向呈40～50°的 出水孔，出水孔直径5～8mm，孔间距5～10cm。
7.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是所述人工湿地基坑长宽之比在1∶1～1∶3之间，开挖的基坑 底坡度为1%～8%，向集水管出口方向倾斜，基坑深0.5～2.5m，基坑池之间 可串联、并联;所述集水管网由长、短管道构成，管径由出水量决定，长管 为主要集水管道，在其上部两侧分布有与水平方向呈40～50°的进水孔，进 水孔直径为5～15mm，分布间距5～10cm，长管埋入池底收集整池集水，短 管用于排出由于池底坡度而滞留的水。
8.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是在表土层上种植适应北方生长的根系发达、生物量较大、耐污 能力强的植物品种，如芦苇、风车草、美人蕉、查莆、水冬青或水莲子。
9.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是冬季在人工湿地表面覆盖植被秸秆和塑料薄膜，起保温作用。
10.根据权利要求1或2所述的北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方 法，其特征是人工湿地的建造地点，根据气候条件选择在背风、向阳的地带。
说明书
北方垂直潜流式人工湿地净化污水的方法
技术领域
本发明涉及一种人工湿地深度处理污水的方法，具体涉及具有保温措 施、适于在冬季气候寒冷、冰冻期较长的北方地区使用的且净化效果良好 的北方人工湿地净化污水的方法。
背景技术
随着工业的发展，水污染的加剧，同时淡水资源短缺与人民生活水平 提高之间的矛盾日益加剧，水环境保护的任务也越来越艰巨。近年来，环 境科学研究在迅速发展，正在积极探索水环境污染全球效应问题，各种水 处理污染的方法层出不穷，其中生态处理技术——人工湿地技术由于其低 投资，出水水质好，抗冲击力强，操作简单，建造和运行费用低(仅为传统 二级污水处理厂的1/10～1/2)，维护方便，氨、氮去除率高，同时可使污水 处理与环境生态建设有机结合，在处理污水同时创造城市生态景观等特点 逐步被越来越多的国家接受，并广泛应用。
目前我国人工湿地在长江以南发展较快，广州、深圳最快，其次是上 海、云南，再次之南京、武汉，长江以北就很少使用人工湿地技术，其主 要原因是北方地区冬季气候寒冷、冰冻期较长，易造成普通人工湿地系统 中的管道结冰、冻裂，而且在这段时期内，人工湿地中的植被枯萎或停止 生长;另外，低水温也严重影响到微生物的生长，进而影响到污水的治理 效果。上述种种不利因素导致了普通的人工湿地处理系统在北方不能过冬 使用或存在着治理效果差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服上述不利因素的人工湿地净化污水 的方法，其不仅具有常规人工湿地投资低、操作简单、维护和运行费用低、 能改善生态环境等特点，而且适宜于在北方全年运行，并在冬季能够正常 进行污水处理，保障经处理的污水达标排放或回用。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
根据经预处理的污水浓度的高低，选用多种不同粒径、不同种类的人 工填料基质，配置多层填料层，合理搭配其层次结构，增强人工湿地的物 理、化学处理效果，增设的保温增生层除与其它填料层共同组成巨大的微 生物载体网络外，还起保温增生作用，促进人工湿地形成巨大的生物膜系 统;采用多层管网布局结构，在冬季结冰期间采用保温增生层或冻土层以 下的布水管网布水，能够防止布水管网的堵塞、冻裂。
原污水经过混凝沉淀和完全混合曝气的预处理后，污水COD降至 300mg/L以下，将其上清液引入人工湿地处理，所述人工湿地由基坑、围堰、 布水管网、集水管网、填料层、依附于填料层的微生物群落及植被构成， 基坑底和围堰作加固、防渗处理，对于处理低浓度污水的人工湿地，从下 至上分布有以下填料层：
大颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径40～80mm
中颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径20～40mm
保温增生层 厚度5～20cm
表土层 厚度10～30cm 粒径2～5mm
对于处理高浓度污水的人工湿地，从下至上分布有以下填料层：
小颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径10～20mm
细小颗粒石子层 厚度30～50cm 粒径5～10mm
炉渣层 厚度5～15cm 粒径5～20mm
保温增生层 厚度5～20cm
表土层 厚度10～30cm 粒径2～5mm
在以上所述垂直潜流式人工湿地的填料层中至少具有两层布水管网，每层 布水管网按一定顺序排列，布水管网上分布有一定孔径的出水孔，在填料 层10～50cm之间选择布水管网的埋入深度，至少使一层布水管网位于保温 增生层或冻土层之下，并用阀门控制使每层布水管网分别独立工作，冬季霜 冻期使用保温增生层或冻土层以下的布水管网，其余非霜冻期使用最上层 布水管网。
作为本发明的优选方案，在以上所述的人工湿地的保温增生层之下还 设置有以下填料层：
大砂层 厚度30～50cm 粒径0.5～2mm
米石层 厚度20～40cm 粒径5～10mm
本发明中配置于填料层中的保温增生层的基质材料可以由生物纤维和 锯末混合而成，可有效保温增温和促进微生物生长;所述各粒级石子层和 米石层可选用石灰石、石碳石、砾石、花岗岩碎石、页岩;所述表土层可 选用的基质材料有风化砂、膨润土、泥炭和铝矾土等。
人工湿地中的每层布水管网由两排平行支管道和与其垂直相连主管道 构成，管径由出水量决定，每条布水支管下部两侧分布有与水平方向呈40～ 50°的出水孔，出水孔直径5～8mm，孔间距5～10cm。
为方便控制，可每层布水管网的控制阀门均配置于阀门井当中，阀门 井上方加盖井盖。
所述人工湿地基坑长宽比在1∶1～1∶3之间，开挖的池底坡度为1%～ 8%，向集水管出口方向倾斜，基坑深0.5～2.5m，坑池之间可串联、并联。 人工湿地中的集水管网由长、短管道构成，管径由出水量决定，长管为主 要集水管道，长管上部两侧分布有与水平方向呈40～50°的进水孔，埋入 池底收集整池集水，短管用于排出由于池底坡度而滞留的水。集水管道进 水孔直径5～15mm，进水孔分布间距5～10cm。
在所述人工湿地的表土层上种植适应北方生长的根系发达、生物量较 大、耐污能力强的植物品种，如芦苇、风车草、美人蕉、查莆、水冬青或 水莲子等。
所述人工湿地在冬季运行期间，在人工湿地表面覆盖植被秸秆和塑料 薄膜，起到保温作用。
所述人工湿地的建造地点，可根据气候条件因地制宜地选择在背风、 向阳的地带。
本发明具有以下优点及突出性效果：
1.创新了人工湿地填料种类、深度及配置比例，北方垂直潜流式人工湿 地填料层深度一般在1.5～2.5m左右(根据当地气温而定)，填料采用风化 石、风化砂、石灰石等多种可用残渣，并配置保温增生层，组成科学的微 生物载体网络，能够快速形成生物膜系统，增强了人工湿地系统的净化功 能。
2.创立了深层潜伏式多层布水管网布局结构，解决了冬季结冰期的防 冻、防裂、防溢、防渗的治理技术问题。
3.在无法依赖湿地植物净化功能的情况下，还可依靠湿地多层次的基质 填料和巨大的生物膜系统达到去除有害物质、净化水质的目的。
4.多种冬季保温措施和技术措施的应用，使填料床内被处理的废水温度 保持在15～20℃左右，可保证湿地生化反应得以正常进行，从而解决人工 湿地在北方不能过冬使用的问题或治理效果差的问题。
