人工濕地污水處理系統(tǒng)及其凈化污水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種人工濕地污水處理系統(tǒng)及其凈化污 水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微生物處理方法是生活污水的常用處理方法，在這個(gè)方法中動(dòng)力消耗是不可避免 的。因?yàn)樵谏钗鬯幚矸椒ㄖ?，栗和鼓風(fēng)機(jī)（或其它充氧設(shè)備）這些耗能的設(shè)備都是必 需的。在人們的常識(shí)中，花費(fèi)運(yùn)行費(fèi)用處理廢水屬于迫不得已但非常正常的事情，人們已經(jīng) 逐步接受這種現(xiàn)實(shí)。另外一方面，全球的能源危機(jī)促使人們開始有了節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和 低碳經(jīng)濟(jì)等理念，對(duì)于廢水處理領(lǐng)域，水處理工作需積極尋找新的代替方法，即能夠少花費(fèi) 動(dòng)力甚至不花費(fèi)動(dòng)力的污水處理系統(tǒng)。
[0003] 人工濕地系統(tǒng)是一種動(dòng)力消耗較少的水處理系統(tǒng)。它是用人工的方法，構(gòu)建濕地 系統(tǒng)，利用介質(zhì)過(guò)濾、植物的根系吸附以及介質(zhì)中微生物的作用來(lái)處理廢水，尤其對(duì)生活污 水的處理成效顯著。
[0004] 傳統(tǒng)的人工濕地系統(tǒng)一般包括水解酸化單元和濕地單元。水解酸化單元對(duì)廢水進(jìn) 行預(yù)處理，通過(guò)水解作用，將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，從而更容易被濕地單元中 的介質(zhì)中的微生物所降解。另外水解酸化單元，可以將廢水中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，更利于 濕地單元所種植植物的吸收和微生物的降解。
[0005] 傳統(tǒng)的人工濕地技術(shù)具有如下缺陷：①前置的水解酸化池對(duì)處理效果的貢獻(xiàn)不 大，大部分有機(jī)物依靠濕地的介質(zhì)截留作用、根系吸附作用和微生物的作用而去除，水解酸 化池本身對(duì)污染物的去除率不高，使得整個(gè)人工濕地的污染物去除率較傳統(tǒng)的A/0系統(tǒng) (即好氧/厭氧工藝或厭氧/好氧工藝）等方法要低。②水解酸化池經(jīng)常會(huì)發(fā)出酸、臭或 產(chǎn)生令人不快的氣味。③因?yàn)樗馑峄氐奈廴疚锶コ什桓?，生活污水中的有機(jī)物尤 其是有機(jī)的懸浮物（或稱顆粒物）容易造成人工濕地的堵塞。④由于水解酸化池中沒有充 氧，因而水解酸化池出水溶解氧含量低，在濕地中會(huì)發(fā)出臭味。⑤濕地單元的微生物的凈化 作用微弱，因?yàn)閺U水中溶解氧的含量偏低。
[0006] 針對(duì)傳統(tǒng)人工濕地技術(shù)的上述缺陷，有人對(duì)水解酸化池進(jìn)行改進(jìn)，增加曝氣系統(tǒng) 和填料，形成接觸氧化池，這種改變無(wú)疑消除或減弱了上述不足，但曝氣系統(tǒng)的工作需要大 量的能量供應(yīng)，因此，該方法導(dǎo)致了傳統(tǒng)人工濕地技術(shù)節(jié)能優(yōu)點(diǎn)的喪失。
[0007] 另外，現(xiàn)有人工濕地技術(shù)運(yùn)行不穩(wěn)定。無(wú)論是水解酸化池還是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的接觸氧 化池，原理是采用微生物處理，而微生物處理需要合適的溫度，當(dāng)冬季到來(lái)氣溫降低時(shí)，水 解酸化池或接觸氧化池的微生物活性變差，處理污染物效率變低，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)對(duì)污 染物的去除效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種人工濕地污水處理系統(tǒng)及其凈化污水 的方法，旨在解決現(xiàn)有人工濕地技術(shù)中所存在的污染物去除率較低，運(yùn)行不穩(wěn)定和高能耗 的問題。
[0009] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種人工濕地污水處理系統(tǒng)，包括相互連通的預(yù)處理池以 及人工濕地，所述人工濕地內(nèi)種植有植物；所述人工濕地污水處理系統(tǒng)還包括格柵池、給所 述預(yù)處理池內(nèi)的污水增氧的增氧裝置、給所述增氧裝置提供能源的能源系統(tǒng)以及控制所述 增氧裝置于開啟與關(guān)閉狀態(tài)之間交替切換的控制系統(tǒng)；所述格柵池內(nèi)設(shè)置有若干間隔分布 的柵條，所述增氧裝置與所述能源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)電連接。
[0010] 進(jìn)一步地，所述人工濕地污水處理系統(tǒng)還包括給所述預(yù)處理池內(nèi)的污水加熱的污 水加熱設(shè)備，所述污水加熱設(shè)備包括濕地植物發(fā)酵池以及沼氣鍋爐，從所述人工濕地內(nèi)收 割到的植物填充于所述濕地植物發(fā)酵池內(nèi)，并在濕地植物發(fā)酵池內(nèi)發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，所述濕 地植物發(fā)酵池內(nèi)的沼氣通過(guò)管道接入所述沼氣鍋爐內(nèi)，用于加熱沼氣鍋爐內(nèi)的水。
[0011] 進(jìn)一步地，所述污水加熱設(shè)備還包括熱水出水管道、熱水循環(huán)栗、換熱裝置以及鍋 爐回水管道，所述換熱裝置設(shè)置于所述預(yù)處理池內(nèi)；所述沼氣鍋爐、熱水出水管道、熱水循 環(huán)栗、換熱裝置以及鍋爐回水管道依次連通，形成一閉環(huán)加熱系統(tǒng)，所述換熱裝置將其自身 的熱量傳遞給預(yù)處理池中的污水，進(jìn)而加熱或保溫預(yù)處理池中的污水。
[0012] 進(jìn)一步地，所述能源系統(tǒng)包括太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能供電系統(tǒng)包括多晶硅 太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能充放電控制器、蓄電池以及用于將直流電轉(zhuǎn)為交流電的逆變器；所述太陽(yáng) 能充放電控制器的輸入端與多晶硅太陽(yáng)能板電連接，所述太陽(yáng)能充放電控制器的輸出端與 所述蓄電池、逆變器電連接；所述逆變器與所述增氧裝置、控制系統(tǒng)電連接。
[0013] 進(jìn)一步地，所述預(yù)處理池內(nèi)部設(shè)置有若干掛料，所述若干掛料內(nèi)承載有微生物。
[0014] 進(jìn)一步地，所述預(yù)處理池采用地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所述掛料由半軟性聚丙烯 材料制造而成，所述若干掛料間隔設(shè)置，相鄰兩個(gè)掛料之間的距離為100mm-200mm。
[0015] 進(jìn)一步地，所述增氧裝置包括鼓風(fēng)機(jī)以及設(shè)置于預(yù)處理池內(nèi)的若干個(gè)曝氣頭，所 述若干個(gè)曝氣頭通過(guò)管道接入所述鼓風(fēng)機(jī)噴出的空氣，所述控制系統(tǒng)控制所述鼓風(fēng)機(jī)于開 啟與關(guān)閉狀態(tài)之間交替切換，并通過(guò)所述曝氣頭間歇式地往所述預(yù)處理池內(nèi)通入空氣，使 所述預(yù)處理池形成生物處理中的A/0系統(tǒng)。
[0016] 進(jìn)一步地，相鄰兩條所述柵條之間的間隙寬度為5_-10_。
[0017] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，還提供了一種應(yīng)用上述人工濕地污水處理系統(tǒng)凈化 污水的方法，包括以下步驟：
[0018]A、將污水送至格柵池，經(jīng)過(guò)格柵池的過(guò)濾去除污水中的雜物；
[0019] B、將初步過(guò)濾后的污水輸送至預(yù)處理池，控制增氧裝置于開啟與關(guān)閉狀態(tài)之間交 替工作；
[0020] C、預(yù)處理池在間歇增氧條件下形成厭氧-好氧交替的環(huán)境，從而污水能進(jìn)行硝化 和反硝化反應(yīng)，使得污水中的有機(jī)物、氨氮、總氮和總磷都能得到降解；
[0021] D、將預(yù)處理池處理后的污水排入人工濕地，人工濕地中的植物進(jìn)一步地將污水中 的氨氮和總磷去除，使出水最終達(dá)標(biāo)排放。
[0022] 進(jìn)一步地，所述的步驟C中還包括以下步驟：
[0023] C1、將人工濕地內(nèi)收割到的植物進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣；將沼氣接入沼氣鍋爐，沼氣 鍋爐加熱預(yù)處理池中的污水，使污水維持在25-30Γ，以保證生物細(xì)菌處于有利的工作條 件。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明中預(yù)處理池內(nèi)設(shè)置有增氧裝置，在 增氧裝置開啟時(shí)，預(yù)處理池中處于充氧狀態(tài)，污水中的有機(jī)物在好氧細(xì)菌的作用下水解，形 成二氧化碳和水，氨氮?jiǎng)t氧化成氧化氮。在增氧裝置關(guān)閉時(shí)，預(yù)處理池處于缺氧狀態(tài)，有機(jī) 物在厭氧或缺氧細(xì)菌的作用下水解，大分子變成小分子，好氧處理時(shí)形成的氧化氮在缺氧 條件下還原為氮?dú)猓M(jìn)而被除掉。本發(fā)明通過(guò)增氧裝置間歇式的交替工作，形成了生物處理 中的A/0系統(tǒng)，使得污水中的有機(jī)物、氨氮、總氮和總磷都能得到降解，通過(guò)加熱或使廢水 保持溫度，提高了污染物的去除效率，從而減輕了后續(xù)處理的負(fù)荷，利于人工濕地的進(jìn)一步 處理。在后續(xù)的人工濕地處理中，污水通過(guò)其內(nèi)填充的砂、石子的過(guò)濾作用、其中繁殖的微 生物的作用以及所種植植物根系的吸附作用下，人工濕地完成C0D、氨氮和總磷的進(jìn)一步去 除，使出水最終達(dá)標(biāo)排放。人工濕地中種植的植物優(yōu)選為風(fēng)車草和蘆葦，兩種植物對(duì)污水中 所含C0D、氨氮和總磷的去除率都很高，除污效果顯著。同時(shí)，本發(fā)明的增氧裝置、控制系統(tǒng) 以及栗浦等采用太陽(yáng)能系統(tǒng)作為能源，無(wú)需額外能源作為動(dòng)力源，具備節(jié)能減排、清潔生產(chǎn) 和低碳經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。
[0025] 此外，在人工濕地種植的植物收割后可以放入到濕地植物發(fā)酵池中發(fā)酵，經(jīng)過(guò)發(fā) 酵形成沼氣提供給沼氣鍋爐作為加熱熱水的燃料。沼氣鍋爐加熱的熱水則作為加熱介質(zhì) 加熱預(yù)處理池中的污水。由于是由人工濕地中植物秸桿轉(zhuǎn)化來(lái)的熱能不需額外補(bǔ)充能量， 節(jié)省能耗，實(shí)現(xiàn)了植物秸桿減量化和資源化，使生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為熱能，供給污水處理系統(tǒng)應(yīng) 用。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種人工濕地污水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2是圖1中的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的供電示意圖。
[0028] 圖3是圖1中的控制系統(tǒng)控制人工濕地污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié) 合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅 用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030] 如圖1至圖3所示，為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，一種人工濕地污水處理系統(tǒng)，包括 格柵池1、預(yù)處理池2、增氧裝置3、人工濕地4、污水加熱設(shè)備、能源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)8以及液 體輸送管道，其中，能源系統(tǒng)包括太陽(yáng)能供電系統(tǒng)7。
[0031] 格柵池1內(nèi)設(shè)置有格柵板11以及液位檢測(cè)器12。格柵板1采用不銹鋼材料制作， 其上具有若干間隔分布的