組合式全年穩(wěn)定處理生活污水的人工濕地系統(tǒng)及運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種組合式全年穩(wěn)定處理生活污水的人工濕地系統(tǒng)及運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地作為一種污水生態(tài)處理工藝由于其投資少、能耗低、效果好、維護(hù)管理簡單等優(yōu)勢，已廣泛的應(yīng)用于生活污水處理。人工濕地一般分為表面流人工濕地和潛流人工濕地，與潛流人工濕地相比，表面流人工濕地有投資省、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]當(dāng)前存在的表面流人工濕地仍存在許多問題，主要有以下幾點(diǎn):系統(tǒng)內(nèi)植物種類單一，多為蘆葦、香蒲等挺水植物；在中國北方地區(qū)，大部分挺水植物在冬季都會枯萎，甚至?xí)癄€釋放污染物質(zhì)，致使人工濕地在冬季的凈化效果大幅度降低；夏季生活污水中碳氮比低，碳源含量相對較低成為反硝化作用能否發(fā)生及發(fā)生程度的主要制約因子，使人工濕地系統(tǒng)中脫氮作用未能完全發(fā)揮，導(dǎo)致濕地利用效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種組合式全年穩(wěn)定處理生活污水的人工濕地系統(tǒng)及運(yùn)行方法，針對目前表面流人工濕地技術(shù)冬季運(yùn)行效果降低以及夏季濕地進(jìn)水碳氮比偏低的問題，提供一種投資少、效果處理好、維護(hù)相對簡單、的基于季節(jié)性植物優(yōu)化配置的組合式表面流人工濕地。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種組合式全年穩(wěn)定處理生活污水的人工濕地系統(tǒng)，由挺水植物濕地、沉水植物濕地、以及輸水裝置組成，所述挺水植物濕地通過導(dǎo)水裝置與沉水植物濕地連接，所述導(dǎo)水裝置上設(shè)置閥門，所述輸水裝置設(shè)置在沉水植物濕地內(nèi)，所述輸水裝置將沉水植物濕地內(nèi)的水導(dǎo)入挺水植物濕地。
[0007]所述污水栗通過回流管將水導(dǎo)入挺水植物濕地，所述回流管上安有流量計(jì)。
[0008]所述組合為串聯(lián)式、環(huán)流式、并聯(lián)式。
[0009]所述系統(tǒng)采用連續(xù)進(jìn)水，推流出水的運(yùn)行方式，具體如下:沉水植物與挺水植物均處于生長狀態(tài)時，所述閥門打開，所述輸水裝置關(guān)閉，污水流經(jīng)兩個濕地共同凈化后排出；挺水植物處于生長狀態(tài)，沉水植物處于腐爛狀態(tài)時，關(guān)閉所述閥門，所述輸水裝置開啟，所述沉水植物濕地中的水導(dǎo)入挺水植物濕地，污水由挺水植物濕地處理后排出；沉水植物處于生長狀態(tài)，挺水植物處于腐爛狀態(tài)時，所述閥門打開，所述輸水裝置關(guān)閉，污水流經(jīng)挺水植物濕地過濾截留，沉水植物濕地凈化處理后排出。
[0010]—種串聯(lián)式季節(jié)性植物組合濕地，由挺水植物濕地和沉水植物串聯(lián)組成，所述挺水植物濕地與所述沉水植物濕地中均設(shè)置進(jìn)水口、出水口，所述出水口均連接集水渠，所述集水渠一側(cè)安裝所述出水口，所述挺水植物濕地集水渠一側(cè)的出水口通過安有閥門的管道連接沉水植物濕地，所述沉水植物濕地內(nèi)裝有污水栗，所述污水栗連接回流管，所述回流管通入挺水植物濕地進(jìn)水口，所述回流管上安裝閥門及流量計(jì)。
[0011]所述串聯(lián)式季節(jié)性植物組合濕地的運(yùn)行方式如下:采用連續(xù)進(jìn)水、推流出水方式運(yùn)行，4-6月份，開啟閥門，污水栗關(guān)閉，水流依次流入挺水植物濕地進(jìn)水口、挺水植物濕地出水口、挺水植物濕地集水渠、沉水植物濕地進(jìn)水口，沉水植物濕地出水口、最終通過沉水植物濕地集水渠出水，由挺水植物與沉水植物同時發(fā)揮凈化作用；7-8月份，關(guān)閉閥門，污水栗開啟，水流依次流入挺水植物濕地進(jìn)水口、挺水植物濕地出水口、最終通過挺水植物濕地集水渠直接出水，沉水植物濕地貯存水回流至挺水植物濕地；9月份-次年4月份，進(jìn)水方式恢復(fù)，挺水植物濕地主要由基質(zhì)起過濾截留作用，沉水植物起主要凈化作用。
[0012]—種環(huán)流式季節(jié)性植物組合人工濕地，濕地主體由外溝的挺水植物濕地、內(nèi)溝的沉水植物濕地以及中央島組成，各道溝之間用擋水墻分開，所述擋水墻上有傳輸孔；所述內(nèi)溝設(shè)置兩道閘門，所述內(nèi)溝進(jìn)水處設(shè)置連接回流管的污水栗，所述回流管上安有閥門及流量計(jì)；中央島底部連接排水管，所述排水管安有閥門及流量計(jì)。
[0013]所述環(huán)流式季節(jié)性植物組合人工濕地的運(yùn)行方式如下:濕地采用連續(xù)進(jìn)水，推流出水的運(yùn)行方式，4-6月份，內(nèi)溝閘門打開，污水栗關(guān)閉，水流從傳輸孔進(jìn)入外溝，經(jīng)傳輸孔進(jìn)入內(nèi)溝，后經(jīng)傳輸孔進(jìn)入中央島，凈化水通過底部排水管排出；7-8月份，兩道閘門關(guān)閉，污水栗開啟，通過控制閥門使內(nèi)溝存水回流至外溝，外溝出水經(jīng)傳輸孔后，直接由傳輸孔進(jìn)入中央島，經(jīng)排水管排出；9月份-次年3月份，濕地恢復(fù)至4-6月份運(yùn)行方式。
[0014]—種并聯(lián)式季節(jié)性植物組合濕地，由挺水植物濕地與沉水植物濕地并聯(lián)構(gòu)成，進(jìn)水總管分為挺水植物濕地進(jìn)水支管與沉水植物濕地濕地進(jìn)水支管，出水總管分為挺水植物濕地出水支管與沉水植物濕地濕地出水支管，所述挺水植物濕地進(jìn)水支管與所述沉水植物濕地濕地進(jìn)水支管中裝有流量控制閥，所述沉水植物濕地中裝有污水栗，所述污水栗連接回水管，所述回水管安有閥門和流量計(jì)，所述回水管穿過擋水墻連接挺水植物濕地。
[0015]所述并聯(lián)式季節(jié)性植物組合濕地，4-6月份，挺水植物濕地與沉水植物濕地并聯(lián)運(yùn)行，進(jìn)水量相等，污水栗關(guān)閉；7-8月份，關(guān)閉進(jìn)入沉水植物濕地支管的流量控制閥，關(guān)閉沉水植物濕地出水支管，打開污水栗，將沉水植物濕地內(nèi)IC存水通入挺水植物濕地；9-10月份，關(guān)閉污水栗，將沉水植物濕地進(jìn)水量與挺水植物濕地進(jìn)水量控制在1:3，挺水植物起主要凈化作用；11月份-次年3月份，調(diào)整流量控制閥，將沉水植物濕地進(jìn)水量與挺水植物濕地進(jìn)水量控制在3:1，沉水植物濕地為凈化主體，挺水植物濕地依靠根部微生物以及基質(zhì)吸收作用凈化水質(zhì)。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)思路如下:
[0017]本發(fā)明采用組合式表面流人工濕地系統(tǒng)，構(gòu)成方式有三種類型，分為串聯(lián)式季節(jié)性植物組合濕地(圖1)，環(huán)流式季節(jié)性植物組合濕地(圖2)，并聯(lián)式季節(jié)性植物組合濕地(圖3)。人工濕地水力坡度為0.1%-0.5%，三種組合濕地進(jìn)水方式均為連續(xù)進(jìn)水。在中國北方，蘆葦?shù)韧λ参锾幱陂_花結(jié)實(shí)季節(jié)為春季，秋季停止生長，冬季枯萎，而喜寒沉水植物在秋季萌發(fā)，冬季為生長優(yōu)勢期，春季為快速生長期，夏季腐爛。兩種植物在發(fā)育歷程上有較大所差異，二者搭配種植可在時間與空間上形成互補(bǔ)。組合濕地植物種植方式采用喜寒沉水植物與喜溫挺水植物搭配種植，全年存在處于生長期的植物，提高了人工濕地全年處理污水的穩(wěn)定性。除了通過植物搭配提高處理能力外，組合濕地針對夏季污水碳氮比低的情況采取獨(dú)特運(yùn)行方式，夏季，沉水植物腐爛釋放碳源，停止向沉水植物濕地進(jìn)水，并將內(nèi)部貯存水按比例通入挺水植物濕地，增加污水碳氮比，提高夏季濕地脫氮能力，凈化能力處于最強(qiáng)時期的挺水植物單獨(dú)發(fā)揮凈化作用，至秋季沉水植物萌發(fā)，恢復(fù)之前運(yùn)行方式，兩種濕地共同發(fā)揮凈化作用。并聯(lián)式濕地夏季實(shí)現(xiàn)回流提高碳源外，同時根據(jù)并聯(lián)處理單元內(nèi)植物其他季節(jié)處理能力差異性，設(shè)計(jì)不同進(jìn)水比例，沉水植物處理單元與挺水植物處理單元進(jìn)水比秋季為1:3，冬季為3:1，春季1:1。三種組合濕地均解決了冬季濕地處理效率低下及夏季污水碳源不足的問題，使表面流人工濕地具有全年穩(wěn)定處理污水的能力。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019](I)本發(fā)明采用蘆葦、香蒲等喜溫挺水植物和菹草、伊樂藻等喜寒沉水植物兩種季節(jié)性植物搭配兩者結(jié)合，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，有效克服傳統(tǒng)表面流人工濕地受季節(jié)影響大的缺陷。
[0020](2)本發(fā)明有消除了 7-8月份沉水植物腐爛帶來的影響，將腐爛發(fā)生之后的水按比例通入挺水植物人工濕地，變廢為寶，增加了進(jìn)入挺水植物濕地的碳源，有效克服了濕地處于最低碳氮比月份因碳源不足而影響反硝化作用的難題。
[0021](3)本發(fā)明植物種類豐富，濕地內(nèi)部生物多樣性高，濕地承受不同負(fù)荷能力增強(qiáng)，處理污水穩(wěn)定性高。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0023]1-礫石層，2-河沙層，3-挺水植物蘆葦，4-沉水植物菹草，5-挺水植物濕地進(jìn)水口，7-挺水植物濕地進(jìn)水管，10-沉水植物濕地進(jìn)水管，11-沉水植物濕地進(jìn)水口，12-污水栗，13-回水管，14-流量計(jì)，6-a-挺水植物濕地出水口，6-b-挺水植物濕地集水渠出水口，6-c-沉水植物濕地出水口，8-a-挺水植物濕地進(jìn)水管閥門，8-b-沉水植物濕地進(jìn)水口閥門，8-c-回水管閥門，9-a-挺水植物濕地集水渠，9-b-沉水植物濕地集水渠；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0025]1-外溝(挺水植物濕地)，2-內(nèi)溝(沉水植物濕地)，3-中央島，4-擋水墻，6-閘門，7-回水管，8-污水栗，11-排水管，5-a-外溝傳輸孔，5-a-內(nèi)溝傳輸孔，5_c_中央島傳輸孔，9-a-回流管閥門，9-b-排水管閥門，10-a-回流管流量計(jì)，10_b_排水管流量計(jì)；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0027]1-進(jìn)水總管，4-污水栗，5-回水管，6-出水支管，7-出水總管，8-閥門，9_流量計(jì)，10擋水墻，2-a-沉水植物濕地進(jìn)水支管，2-b-挺水植物濕地進(jìn)水支管，3-a-沉水植物濕地進(jìn)水支管流量控制閥，3-b-挺水植物濕地進(jìn)水支管流量控制閥，6-a-沉水植物濕地出水支管，6-b-挺水植物濕地出水支管。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖1所示，該組合濕地為串聯(lián)式季節(jié)性植物組合濕地，由兩個人工濕地串聯(lián)組成，挺水植物濕地A種植挺水植物蘆葦3，沉水植物濕地B種植喜寒沉水植物菹草4。濕地中鋪有兩層基質(zhì)，最下層為防滲層，防滲層上為礫石層1，礫石層之上為河沙層2，水力坡度為0.5 %。挺水植物濕地A中設(shè)置進(jìn)水口 5、挺水植物濕地出水口 6-a，進(jìn)水口 5連接進(jìn)水管7，進(jìn)水管上安有挺水植物濕地進(jìn)水管閥門8-a，挺水植物濕地出水口 6-a連接挺水植物濕地集水渠9-a，集水渠一側(cè)安有挺水植物濕地集水渠出水口 6-b，挺水植物濕地集水渠出水口 6-b連接沉水植物進(jìn)水管10，進(jìn)水管10安有沉水植物濕地進(jìn)水口閥門8-b ;沉水植物濕地B中設(shè)置進(jìn)水口 11、沉水植物濕地出水口 6-c，沉水植物濕地出水口 6-c連接沉水植物濕地集