申请日2017.04.11
公开（公告）日2021.02.23
IPC分类号C02F3/30; C02F3/32
摘要
本发明提供了一种强化处理富营养化水体的复合流人工湿地系统，池体的底面为前高后低的纵向倾斜面，池体沿水流方向依次分隔为第一单元、第二单元和第三单元，各所述单元的底部均设有布水层，后端均设有溢流堰，前一单元的溢流出水接入后一单元的布水层，所述第一单元和第三单元的主填料层分别采用火山岩和砾石/粉煤灰，所述第二单元的主填料层采用秸秆层和/或腐殖土层，所述第一单元和第三单元内均种植有芦苇，所述第二单元内种植有香蒲。本发明对氮磷的除去能力强，且不易堵塞。
权利要求书
1.一种强化处理富营养化水体的复合流人工湿地系统，强化人工湿地对氮磷的去除效果，适应于富营养化污水的处理，其特征在于包括池体，池体内设置若干集排气立管，所述池体沿水流方向依次分隔为第一单元、第二单元和第三单元，各所述单元的底部均设有布水层，各所述单元的后端均设有溢流堰，所述第一单元和第二单元的溢流堰出水分别接入第二单元和第三单元的布水层，系统进水接入所述第一单元的布水层，所述第三单元的溢流出水接入位于第三单元后面的出水槽，所述出水槽设有系统出水管，所述布水层填充有颗粒填充物，布水层的颗粒填充物之间留有构成布水通道的缝隙，各所述单元的布水层上面均设有主填料层，各所述主填料层的上面均设有表层，各单元的所述表层均采用细沙层，所述第一单元的主填料层和第三单元的主填料层均采用无机颗粒层，所述第二单元的主填料层包括有机滤料层和位于所述有机滤料层上面的无机颗粒层，所述有机滤料层由秸秆碎段和腐殖土的混合物构成或者由上下相间分布的秸秆碎段层和腐殖土层构成，所述第一单元和第三单元内均种植有芦苇，所述第二单元内种植有香蒲。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述相间分布的秸秆碎段层和腐殖土层中，至少所述秸秆碎段层或所述腐殖土层的数量为多层。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于第一单元的所述无机颗粒层和第二单元的所述无机颗粒层均采用火山岩颗粒层，第三单元的所述无机颗粒层采用砾石和粉煤灰的混合物层。
4.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于所述池体的底面为前高后低的纵向倾斜面。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于各单元的底部均设有纵向延伸的中央凸起，所述中央凸起在左右方向上位于中间部位。
6.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于所述第一单元和第二单元的侧壁上部均设有侧向溢流管，溢流管位于所在单元纵向上的后部，所述侧向溢流管的溢流高度高于所在单元的溢流堰的溢流高度。
7.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于各单元的侧壁底部均设有侧向放空管，所述放空管位于所在单元纵向上的后部，所述放空管穿过所在单元的侧壁，其里端位于所在单元的布水层，外端延伸在所在单元的侧壁外或者构成所在单元的侧壁上的出水口，所述侧向放空管上设有放空控制阀。
8.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于所述第一单元的底部设有纵向延伸的穿孔花管，所述穿孔花管的前端通过管道连接冲洗水泵，后端端口封闭。
9.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于所述系统进水接入所述第一单元的布水层的方式为：系统进水管的未端经第一单元前端的第一导水廊道连接所述第一单元的布水层的前端，所述第一单元和第二单元的溢流堰出水分别接入第二单元和第三单元的布水层的方式为：所述第一单元的溢流出水经位于第二单元前端的第二导水廊道连接所述第二单元的布水层的前端，所述第二单元的溢流出水经位于第三单元前端的第三导水廊道连接所述第三单元的布水层的前端，所述第一导水廊道由所述池体的前端内壁和所述第一单元的前端板之间所留的间隙构成，所述第二导水廊道由所述第一单元的后端板与第二单元的前端板之间所留的间隙构成，所述第三导水廊道由所述第二单元的后端板与第三单元的前端板之间所留的间隙构成，各单元的后端板的顶部构成该单元的溢流堰，底部连接池体的底面，各单元的前端板的底边与所述池体的底面之间留有构成水流通道的间隙，第一单元的前端板的顶部高于系统进水管的高度，第二单元的前端板和第三单元的前端板的顶部高度分别高于第一单元的溢流堰高度和第二单元的溢流堰高度。
说明书
强化处理富营养化水体的复合流人工湿地系统
技术领域
本发明涉及强化处理富营养化水体的复合流人工湿地系统，属环境保护技术领域。
背景技术
近年来，由于经济的发展及居民生活水平的提高，大量未经适当处理的污水排入河道，湖泊等水体，导致我国的河流富营养化现象日趋严重。富营养化水体一般具有低碳氮比（一般小于3）和磷浓度低（一般小于1mg/L）的特点，并且氮主要以硝态氮的形式存在，这为水体的脱氮除磷带来困难。
人工湿地污水处理技术因具有建设与运行费用低，维护管理方便，处理效果稳定而被广泛应用于污水处理领域。传统的水平潜流，垂直潜流以及复合流人工湿地对富营养化水体脱氮除磷起到一定的作用，但仍存在许多缺陷。如：由于富营养化水体有机物含量相对较低，传统人工湿地的脱氮能力严重受限；磷浓度较低的特点使磷的去除较为困难。
因此，随着国家对水环境要求的不断提高以及人工湿地污水处理技术的不断深入的研究，针对富营养化水体中低碳氮比以及低浓度磷处理难度较高的情况，开发强化脱氮除磷的新型多级复合流人工湿地系统，已成为富营养化水体深度脱氮除磷的必然途径。
另外，现有人工湿地的底面均设计为水平面，易于出现堵塞问题，这是人工湿地寿命缩短的重要因素。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种强化处理富营养化水体的复合流人工湿地系统，这种系统对氮磷的除去能力强，且不易堵塞。
本发明的技术方案为：
一种强化处理富营养化水体的复合流人工湿地系统，其包括池体，所述池体沿水流方向依次分隔为第一单元、第二单元和第三单元，各所述单元的底部均设有布水层，各所述单元的后端均设有溢流堰，所述第一单元和第二单元的溢流堰出水分别接入第二单元和第三单元的布水层，系统进水接入所述第一单元的布水层，所述第三单元的溢流出水接入位于第三单元后面的出水槽，所述出水槽设有系统出水管，所述布水层填充有颗粒填充物，布水层的颗粒填充物之间留有构成布水通道的缝隙，各所述单元的布水层上面均设有主填料层，各所述主填料层的上面均设有表层，所述第一单元的主填料层和第三单元的主填料层均采用无机颗粒层，所述第二单元的主填料层包括有机滤料层和位于所述有机滤料层上面的无机颗粒层。
所述有机滤料层可以由秸秆碎段和腐殖土的混合物构成，也可以由上下相间分布的秸秆碎段层和腐殖土层构成，所述相间分布的秸秆碎段层和腐殖土层中，至少所述秸秆碎段层或所述腐殖土层的数量为多层，优选所述秸秆碎段层或所述腐殖土层均为多层。所述有机滤料层中的秸秆碎段和腐殖土的质量比优选为10:4-5，所述秸秆段优选为30-80mm长的芦苇杆段。
各单元的所述表层均可以采用细沙层。
第一单元的所述无机颗粒层和第二单元的所述无机颗粒层均可以采用火山岩颗粒层。
第三单元的所述无机颗粒层可以采用砾石和粉煤灰的混合物层，所述砾石和粉煤灰的质量比优选为10:8-12，所述砾石的粒径优选为30-50mm。
优选的，所述第一单元和第三单元内均种植有芦苇，所述第二单元内种植有香蒲。
优选的，所述池体的底面为前高后低的纵向倾斜面。
各单元的底部均可以设有纵向延伸的中央凸起，所述中央凸起优选位于左右方向上的中央部位，其横截面可以呈中部向上的三角形或类似于三角形的形状。
所述第一单元和第二单元的侧壁上部均可以设有侧向溢流管，溢流管位于所在单元纵向上的后部，所述侧向溢流管的溢流高度高于所在单元的溢流堰的溢流高度。
各单元的侧壁底部可以均设有侧向放空管，所述放空管位于所在单元纵向上的后部，所述放空管穿过所在单元的侧壁，其里端位于所在单元的布水层，外端延伸在所在单元的侧壁外或者构成所在单元的侧壁上的出水口，所述侧向放空管上可以设有放空控制阀。
所述第一单元的底部优选设有纵向延伸的穿孔花管，所述穿孔花管的前端通过管道连接冲洗水泵，后端端口封闭，所述冲洗水泵可以安装的所述第一单元前方的地面上，所述冲洗水泵的进水段可以连接冲洗水源，例如冲洗水进水管道或冲洗水槽，可以采用经过本系统处理后的水作为冲洗水源，例如，将冲洗水泵的进水端接入所述的出水槽。
所述系统进水接入所述第一单元的布水层的方式为：系统进水管的未端经第一单元前端的第一导水廊道连接所述第一单元的布水层的前端，所述第一单元和第二单元的溢流堰出水分别接入第二单元和第三单元的布水层的方式为：所述第一单元的溢流出水经位于第二单元前端的第二导水廊道连接所述第二单元的布水层的前端，所述第二单元的溢流出水经位于第三单元前端的第三导水廊道连接所述第三单元的布水层的前端。
各导水廊道优选为：所述第一导水廊道由所述池体的前端内壁和所述第一单元的前端板之间所留的间隙构成，所述第二导水廊道由所三导水廊道由所述第二单元的后端板与第三单元的前端板之间所留的间隙构成，各单元的后端板的顶部构成该单元的溢流堰，底部连接池体的底面，各单元的前端板的底边与所述池体的底面之间留有构成水流通道的间隙。第一单元的前端板的顶部高于系统进水管的高度，第二单元的前端板和第三单元的前端板的顶部高度分别高于第一单元的溢流堰高度和第二单元的溢流堰高度。
各单元的所述溢流堰均可以采用三角堰结构。。
本发明的有益效果为：
提高碳氮比，强化人工湿地系统的脱氮效果；
通过选择高效除磷填料，强化人工湿地的除磷效果；
水流为上向流，减少水流短路的可能性，进水中所含的固体悬浮物沉积于底层，降低了堵塞风险；
相对于传统垂直潜流人工湿地，本方案不需布水管道，节省造价，各处理单元底部具有一定坡度，放空时有利于排除底部沉积物；
系统长期处于饱和状态，有利于保持缺氧环境，利于脱氮；
针对不同植物特点，于第一处理单元栽种芦苇，充分利用芦苇根系泌氧能力强的特点；
第二处理单元主要为反硝化区，栽种泌氧能力有限的香蒲，避免或减小对反硝化的影响；
第二处理单元掺假一定量腐殖土，腐殖土中含有大量微生物，缩短了系统启动时间；
第三处理单元为碎石和粉煤灰，保证水流通常的前提下强化除磷效果。
（发明人：李瑞兴;邢磊;黄君;樊彤）
