公布日：2023.03.24
申请日：2022.12.05
分类号：C02F3/32(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I
摘要
本发明涉及一种农村生活污水的原水预处理湿地和生态系统及其运行方法，包括收集单元、原水预处理湿地、核心处理单元；原水预处理湿地包括布水渠、第一湿地模块、第二湿地模块、第一生态滤料层、第二生态滤料层、集水组件、曝气组件等；运行方式包括晴雨天运行、曝气运行条件。本专利所述生态系统及方法，与传统的生态设施相比，预处理工艺路线更短、占地更小，生态系统整体工艺占地更小、处理效率更高；针对单个村庄的农村生活污水的收集、处理，仅需约1亩地的占地面积，可灵活应用于居住人口规模约200人以内的村庄，水处理规模为5-50t的农村生活污水处理，具有紧凑型、节地型、集约型特点。
权利要求书
1.一种农村生活污水的原水预处理湿地，其特征在于，包括垂直设置的第一湿地模块(7)以及第二湿地模块(9)，所述第一湿地模块(7)位于第二湿地模块(9)上方，围绕所述第一湿地模块(7)外围设置有布水渠(14)，所述布水渠(14)包括靠近第一湿地模块(7)的第一墙体(11)以及远离第一湿地模块(7)的第二墙体(15)，在所述第一墙体(11)靠近第一湿地模块(7)上部的位置设置有若干第一布水口(13)，在所述第一墙体(11)靠近第二湿地模块(9)上部的位置设置有若干第二布水口(16)；在所述第一湿地模块(7)内设置有第一生态滤料层(8)以及位于第一生态滤料层(8)底部的第一集水组件(2)，在所述第二湿地模块(9)内设置有第二生态滤料层(10)以及位于第二生态滤料层(10)底部的第二集水组件(5)；经过所述第一湿地模块(7)处理后的水体可进入第二湿地模块(9)内。
2.根据权利要求1所述农村生活污水的原水预处理湿地，其特征在于，若干所述第一布水口(13)均匀分布在第一墙体(11)上，或若干所述第一布水口(13)分成若干组且若干组均匀分布在第一墙体(11)上；若干所述第二布水口(16)均匀分布在第一墙体(11)上，或若干所述第二布水口(16)分成若干组且若干组均匀分布在第一墙体(11)上。
3.根据权利要求1所述农村生活污水的原水预处理湿地，其特征在于，在所述第二湿地模块(9)底部设置有曝气组件。
4.根据权利要求1所述农村生活污水的原水预处理湿地，其特征在于，第二生态滤料层(10)包含三层，自上往下依次为第二砾石层A、第二专业生态滤料层、第二砾石层B，其中，第二砾石层A粒径为8-16mm、第二砾石层B粒径为16-32mm；第一生态滤料层(8)包含轻质滤料，轻质滤料的粒径为8-16mm。
5.根据权利要求1所述农村生活污水的原水预处理湿地，其特征在于，在所述第一湿地模块(7)顶部设置有透水层(6)，所述透水层(6)由若干透水盒子(18)呈阵列排布拼接而成，透水盒子(18)呈长方体或正方体，透水盒子(18)顶部向下形成凹腔(21)，在所述凹腔(21)底部开设有若干贯穿的透水孔；在所述透水盒子(18)的凹腔(21)内栽种草坪；在所述凹腔(21)顶部设置有第一台阶(19)，在所述透水盒子(18)底部设置有第二台阶(20)；所述第二台阶(20)的尺寸小于第一台阶(19)的尺寸。
6.一种生态系统，其特征在于，按照水流路径依次设置有收集单元、权利要求1-5中任意一项所述原水预处理湿地(27)以及核心处理单元，生活污水通过收集单元汇集后进入原水预处理湿地(27)进行预处理，之后进入核心处理单元块进行深度处理后排出。
7.根据权利要求6所述生态系统，其特征在于，所述核心处理单元包括由若干强化型垂直流湿地(24)以及若干水平流湿地(28)串联或并联组合而成。
8.一种基于权利要求7的生态系统的运行方法，其特征在于，所述运行方法的步骤为，S1、首先，通过收集单元将农村生活污水汇集，并向原水预处理湿地(27)进行输入；S2、原水预处理湿地(27)内的布水渠(14)接收农村生活污水，并通过若干第二布水口(16)向第二湿地模块(9)布水；S3、当布水渠(14)内的水面达到第一布水口(13)，通过所述第一布水口(13)向第一湿地模块(7)进行布水，来水经过第一湿地模块(7)后进入第二湿地模块(9)；S4、所述第二湿地模块(9)底部的集水组件收集预处理后的污水，并向核心处理单元进行输送；S5、核心处理单元对污水进行深度处理后排出。
9.根据权利要求8所述生态系统的运行方法，其特征在于，当布水渠(14)内的水面达到第一设定高度时，开启第一湿地模块(7)底部第一集水组件(2)的排水阀，第一湿地模块(7)出水；当布水渠(14)内的水面下降至第二设定高度时，关闭第一湿地模块(7)底部第一集水组件(2)的排水阀，停止出水。
10.根据权利要求8所述生态系统的运行方法，其特征在于，在生态系统运行期间，以T天为一个周期进行增氧曝气，每次增氧曝气为24小时，每1个小时开启一次增氧曝气，开启增氧曝气时间为25-35分钟，曝气量为250-300m3/H。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述的问题，提出了一种农村生活污水的原水预处理湿地和生态系统及其运行方法。
为实现上述目的，可通过下列技术方案来实现：
一种农村生活污水的原水预处理湿地，包括垂直设置的第一湿地模块以及第二湿地模块，所述第一湿地模块位于第二湿地模块上方，围绕所述第一湿地模块外围设置有布水渠，所述布水渠包括靠近第一湿地模块的第一墙体以及远离第一湿地模块的第二墙体，在所述第一墙体靠近第一湿地模块上部的位置设置有若干第一布水口，在所述第一墙体靠近第二湿地模块上部的位置设置有若干第二布水口；在所述第一湿地模块内设置有第一生态滤料层以及位于第一生态滤料层底部的第一集水组件，在所述第二湿地模块内设置有第二生态滤料层以及位于第二生态滤料层底部的第二集水组件；经过所述第一湿地模块处理后的水体可进入第二湿地模块内。
作为本发明的进一步改进，若干所述第一布水口均匀分布在第一墙体上，或若干所述第一布水口分成若干组且若干组均匀分布在第一墙体上；若干所述第二布水口均匀分布在第一墙体上，或若干所述第二布水口分成若干组且若干组均匀分布在第一墙体上。
作为本发明的进一步改进，在所述第二湿地模块底部设置有曝气组件。
作为本发明的进一步改进，第二生态滤料层包含三层，自上往下依次为第二砾石层A、第二专业生态滤料层、第二砾石层B，其中，第一砾石层A粒径为8-16mm、第二砾石层B粒径为16-32mm；第一生态滤料层包含轻质滤料，轻质滤料的粒径为8-16mm。
作为本发明的进一步改进，在所述第一湿地模块顶部设置有透水层，所述透水层由若干透水盒子呈阵列排布拼接而成，透水盒子呈长方体或正方体，透水盒子顶部向下形成凹腔，在所述凹腔底部开设有若干贯穿的透水孔；在所述透水盒子的凹腔内栽种草坪；在所述凹腔顶部设置有第一台阶，在所述透水盒子底部设置有第二台阶；所述第二台阶的尺寸小于第一台阶的尺寸。
一种生态系统，按照水流路径依次设置有收集单元、所述原水预处理湿地以及核心处理单元，生活污水通过收集单元汇集后进入原水预处理湿地进行预处理，之后进入核心处理单元块进行深度处理后排出。
作为本发明的进一步改进，所述核心处理单元包括由若干强化型垂直流湿地以及若干水平流湿地串联或并联组合而成。
一种基于生态系统的运行方法，所述运行方法的步骤为，
S1、首先，通过收集单元将农村生活污水汇集，并向原水预处理湿地进行输入；
S2、原水预处理湿地内的布水渠接收农村生活污水，并通过若干第二布水口向第二湿地模块布水；
S3、当布水渠内的水面达到第一布水口，通过所述第一布水口向第一湿地模块进行布水，所述来水经过第一湿地模块后进入第二湿地模块；
S4、所述第二湿地模块底部的集水组件收集预处理后的污水，并向核心处理单元进行输送；
S5、核心处理单元对污水进行深度处理后排出。
作为本发明的进一步改进，当布水渠内的水面达到第一设定高度时，开启第一湿地模块底部第一集水组件的排水阀，第一湿地模块出水；当布水渠内的水面下降至第二设定高度时，关闭第一湿地模块底部第一集水组件的排水阀，停止出水。
作为本发明的进一步改进，在生态系统运行期间，以T天为一个周期进行增氧曝气，每次增氧曝气为24小时，每1个小时开启一次增氧曝气，开启增氧曝气时间为25-35分钟，曝气量为250-300m3/H。
本发明农村生活污水的原水预处理湿地和生态系统及其运行方法，可以实现如下技术效果：针对现有的农村生活污水的生态设施，来水在进入处理型湿地(如垂直流湿地、水平流湿地)前，首先会进入收集池、格栅池、沉淀池等多单元串并联的方式实现污水预处理，产生的渗滤液进入污泥干化床进行污泥处理的工艺路线进行改进，将农村生活污水预处理技术、污泥处理技术整合在一个预处理单元内，缩短预处理工艺步骤，直接削减了前端预处理设施的占地；原水预处理湿地通过滤床结构设计、滤料结构设计、增氧设计，不仅可以拦截并消化来水的大颗粒物质，并起到调节水质、水量的效果，同时整合了污泥干化床的处理功能，处理过程不会产生污泥；改良后的预处理单元，所提高的处理效率，进一步减小了核心处理单元的处理压力，从而可以减少后端核心处理设施的占地面积；生态系统所使用的多个生态单元，均能作为来水存储单元，当突发性降雨发生时，能够临时储存雨水。同时，原水预处理湿地通过工艺设计，表面可作为停车场使用，增加了公共使用功能，进一步提高了空间利用率。
本专利所述生态系统及方法，通常以单个村庄的农村生活污水为收集、处理对象，利用规模约1亩地的占地面积，设计一种适用于农村生活污水的生态系统，并对其建立运行方法；所述的生态系统具有紧凑型、节地型、集约型特点，可灵活应用于居住人口规模约200人以内的村庄，水处理规模为5-50t的农村生活污水处理。
（发明人：张瑛;杜建强;杜滢明）
