適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統技術方案

本發明專利技術涉及適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統，技術方案是，基質床體內自上而下沿豎向分別鋪設有米石層、硫磺層和石灰石層，構成凈化基質，凈化基質上均布有伸入石灰石層的通氣管，通氣管上均布有內外貫通的通氣孔，基質床體內設置有分隔墻，分隔墻將基質床體的內腔隔置成互不導通的上行流床體腔和下行流床體腔，上行流床體腔的底部鋪設有進水管，下行流床體腔的底部鋪設有收水管，分隔墻上部裝有兩端密封且兩端分別水平伸入上行流床體腔和下行流床體腔的米石層內的收水?布水管,本發明專利技術將硫磺層、石灰石層等基質材料應用于濕地構建當中，硫單質有利于水體中氮的脫除，濕地系統對污水處理外排尾水TN的去除率在90％以上。

Suitable for sewage discharge water purification system of composite vertical flow artificial wetland

The present invention relates to a suitable sewage discharge water composite vertical flow constructed wetland system, the technical scheme is that the matrix bed body from top to bottom along the vertical respectively laying layer, layer and M sulfur limestone layer, purification matrix, purification ventilation tube into the limestone layer uniform matrix, are uniformly distributed on the ventilation tube vent through inner and outer, stromal bed is arranged inside the walls, the walls of the cavity of the bed body upward matrix is divided into non conduction flow bed cavity and the downstream cavity of the bed body, a bed body cavity upstream is laid with a water inlet pipe, downward flow at the bottom of the bed body cavity closed pipe laying, divided the upper part of the partition wall with sealed ends and respectively inserted into the upstream level of the bed body cavity and the down flow meters in the bed body cavity layer water collection cloth pipe, the invention applies sulfur layer, limestone layer matrix material In the construction of wetland, sulfur is helpful to remove nitrogen in water, wetland system for sewage treatment discharge water TN removal rate is over 90%.

【技術實現步驟摘要】
適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統
本專利技術涉及一種污水廠外排尾水的生態凈化系統，特別是一種適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統。
技術介紹
當前，我國水環境污染問題較為嚴重，水資源短缺、環境流量不足、河流水質差是我國水環境面臨的嚴峻問題。以河南省為例，河南省轄淮河、海河、黃河3個流域53條主要河流中，有35條無源頭水，河道中基本上是污水廠處理后的城市污水和工業廢水，即使污水處理廠執行最嚴格的污水排放標準(《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準)也難以滿足《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)V類標準，碳氮比低是污水處理廠外排尾水的顯著特點，尤其是污水中氮磷污染物的去除是污水處理的難題；再加上河道上修筑閘壩、裁彎取直等人工改造措施，日積月累，致使河流富營養化問題凸顯、自凈能力弱。人工濕地污水處理技術是20世紀70年代興起的一種污水生態處理技術，其具有投資少、運行費用低、管理方便、無二次污染等優點，近年來已成功用于生活污水、農村點源和面源污染、暴雨徑流、以及湖泊富營養化等方面的治理，并取得了顯著的成效。人工濕地分為表面流濕地、水平潛流濕地、垂直流濕地三種類型，結合我國污水廠外排尾水水質、土地利用率高的現狀，污染負荷高、占地面積小的垂直流人工濕地備受青睞。但是垂直流人工濕地在實際應用過程中也暴露出了很多問題，如易受氣候條件和溫度的影響(冬季氣溫低，植物枯萎，微生物活性降低，造成處理效果差)，基質易飽和堵塞，去污功能單一，運行管理不合理等，這些問題在一定程度上限制了垂直流人工濕地的推廣應用。目前，國內外雖然在垂直流人工濕地的構造、基質組配、布水方式、復氧方式、植物配置、保溫措施等方面開展了大量的研究，但是仍有許多待解決問題，如根據水質狀況適時調整污水在濕地床內的水力停留時間和水位、提升同步脫氮除磷凈化效果、保障低溫季節處理效果等。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：針對上述污水處理廠外排尾水碳氮比低、濕地同步脫氮除磷能力低、冬季凈污效果差等共性問題，提供一種結構設計合理、布水收水均勻、同步脫氮除磷能力強和冬季運行效果好的復合垂直流人工濕地系統，該系統的基質配置與鋪設可以顯著提高垂直流濕地系統的脫氮除磷能力，進水和收水系統可以調節系統水力停留時間和水位，從而保證污水凈化效果，并且運行維護簡單。本專利技術解決的技術方案是，一種適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統，包括進水渠、收水渠和基質床體，基質床體內自上而下沿豎向分別鋪設有米石層、硫磺層和石灰石層，構成凈化基質，凈化基質上均布有伸入石灰石層的通氣管，通氣管上均布有內外貫通的通氣孔，基質床體內設置有分隔墻，分隔墻將基質床體的內腔隔置成互不導通的上行流床體腔和下行流床體腔，上行流床體腔的底部鋪設有進水管，進水管呈一端開口、一端密封，其開口端伸入進水渠，位于上行流床體腔內的進水管上均布有內外貫通的布水孔，下行流床體腔的底部鋪設有收水管，呈一端開口、一端密封，其開口端伸入收水渠，位于下行流床體腔內的收水管上均布有內外貫通的收水孔，分隔墻上部裝有兩端密封且兩端分別水平伸入上行流床體腔和下行流床體腔的米石層內的收水-布水管,伸入部分的收水-布水管上均布有內外貫通的收水-布水孔，伸入上行流床體腔部分的收水-布水管與進水管相對應，構成上行流導流凈化結構，伸入下行流床體腔部分的收水-布水管與收水管相對應，構成下行流導流凈化結構。所述的進水管伸入進水渠的一端上裝有第一旋轉彎頭，旋轉第一旋轉彎頭，調節進水口高度，從而控制水流在上行流床體腔內的水力停留時間，收水管伸入收水渠的一端上裝有第二旋轉彎頭，旋轉第二旋轉彎頭，調節出水口高度，從而控制下行流床體腔的水位，以適應季節和水質變化，保證濕地凈化系統的凈化效果。所述的米石層上種植有濕地植物，三個基質層的搭配，結合通氣管的溶解氧調控和濕地植物的同化作用及光合作用，有利于提高濕地凈化系統的同步脫氮除磷能力。與現有技術相比，本專利技術的有益技術效果是：本專利技術結構新穎獨特，易建造，成本低，在進水口處設置可旋轉彎頭，可以根據實際需要控制水流在上行流床體腔內的水力停留時間和水位，從而保證污水凈化效果；在出水處設置可旋轉彎頭，可以根據區域氣候環境特點，結合進水水質狀況，適時調控基質床內水位，濕地潮汐式濕干交替運行，既能提高基質床內水體溶解氧濃度、避免基質床堵塞，也能保障復合垂直流人工濕地冬季的處理效果。本專利技術將硫磺層、石灰石層等基質材料應用于濕地構建當中，硫單質有利于水體中氮的脫除，濕地系統對污水處理外排尾水TN的去除率在90％以上，濕地系統在硫自養反硝化過程會產生Ca2+，當Ca2+與PO43-的濃度達到一定程度，其活度積就會超過溶度積，使磷酸鹽通過沉淀作用去除，去除率可達50％以上，出水總磷濃度低于0.3mg/L，并且運行維護簡單，使用方便，效果好，有良好的社會和經濟效益。附圖說明圖1為本專利技術的剖面主視圖，其中箭頭A表示水流在上行流床體腔內的流動方向，箭頭B表示水流在下行流床體腔內的流動方向。圖2為本專利技術剖面側視圖。圖3為本專利技術基質床體床底結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細說明。由圖1-3給出，本專利技術包括進水渠2、收水渠15和基質床體1，基質床體1內自上而下沿豎向分別鋪設有米石層12、硫磺層13和石灰石層14，構成凈化基質，凈化基質上均布有伸入石灰石層的通氣管10，通氣管10上均布有內外貫通的通氣孔，基質床體1內設置有分隔墻5，分隔墻5將基質床體1的內腔隔置成互不導通的上行流床體腔和下行流床體腔，上行流床體腔的底部鋪設有進水管3，進水管3呈一端開口、一端密封，其開口端伸入進水渠2，位于上行流床體腔內的進水管上均布有內外貫通的布水孔4，下行流床體腔的底部鋪設有收水管8，呈一端開口、一端密封，其開口端伸入收水渠15，位于下行流床體腔內的收水管上均布有內外貫通的收水孔9，分隔墻5上部裝有兩端密封且兩端分別水平伸入上行流床體腔和下行流床體腔的米石層內的收水-布水管6,伸入部分的收水-布水管6上均布有內外貫通的收水-布水孔7，伸入上行流床體腔部分的收水-布水管與進水管3相對應，構成上行流導流凈化結構，伸入下行流床體腔部分的收水-布水管與收水管8相對應，構成下行流導流凈化結構。為保證使用效果，所述的進水管3伸入進水渠2的一端上裝有第一旋轉彎頭3a，旋轉第一旋轉彎頭，調節進水口高度，可控制上行流床體腔內的水位，進而控制上行流床體內的水力停留時間，收水管8伸入收水渠15的一端上裝有第二旋轉彎頭8a，旋轉第二旋轉彎頭，調節出水口高度，從而控制下行流床體腔的水位，以適應季節和水質變化，保證濕地凈化系統的凈化效果，所述第一旋轉彎頭3a和第二旋轉彎頭8a均采用PVC材料制成，可180°旋轉，通過角度變化對進口/出口高度進行調整。所述的米石層12由米石顆粒構成，米石顆粒的粒徑為0.5-1.0cm，鋪設厚度為30cm，所述的硫磺層13由硫磺構成，硫磺的粒徑為1.0-3.0cm，鋪設厚度40cm，所述的石灰石層14由石灰石構成，石灰石的粒徑為3.0-8.0cm，鋪設厚度70cm，米石層12上種植有濕地植物11，三個基質層的搭配，結合通氣管10的溶解氧調控和濕地植物11的同化作用及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統，包括進水渠(2)、收水渠(15)和基質床體(1)，其特征在于，基質床體(1)內自上而下沿豎向分別鋪設有米石層(12)、硫磺層(13)和石灰石層(14)，構成凈化基質，凈化基質上均布有伸入石灰石層的通氣管(10)，通氣管(10)上均布有內外貫通的通氣孔，基質床體(1)內設置有分隔墻(5)，分隔墻(5)將基質床體(1)的內腔隔置成互不導通的上行流床體腔和下行流床體腔，上行流床體腔的底部鋪設有進水管(3)，進水管(3)呈一端開口、一端密封，其開口端伸入進水渠(2)，位于上行流床體腔內的進水管上均布有內外貫通的布水孔(4)，下行流床體腔的底部鋪設有收水管(8)，呈一端開口、一端密封，其開口端伸入收水渠(15)，位于下行流床體腔內的收水管上均布有內外貫通的收水孔(9)，分隔墻(5)上部裝有兩端密封且兩端分別水平伸入上行流床體腔和下行流床體腔的米石層內的收水?布水管(6),伸入部分的收水?布水管(6)上均布有內外貫通的收水?布水孔(7)，伸入上行流床體腔部分的收水?布水管與進水管(3)相對應，構成上行流導流凈化結構，伸入下行流床體腔部分的收水?布水管與收水管(8)相對應，構成下行流導流凈化結構。...

【技術特征摘要】
1.一種適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統，包括進水渠(2)、收水渠(15)和基質床體(1)，其特征在于，基質床體(1)內自上而下沿豎向分別鋪設有米石層(12)、硫磺層(13)和石灰石層(14)，構成凈化基質，凈化基質上均布有伸入石灰石層的通氣管(10)，通氣管(10)上均布有內外貫通的通氣孔，基質床體(1)內設置有分隔墻(5)，分隔墻(5)將基質床體(1)的內腔隔置成互不導通的上行流床體腔和下行流床體腔，上行流床體腔的底部鋪設有進水管(3)，進水管(3)呈一端開口、一端密封，其開口端伸入進水渠(2)，位于上行流床體腔內的進水管上均布有內外貫通的布水孔(4)，下行流床體腔的底部鋪設有收水管(8)，呈一端開口、一端密封，其開口端伸入收水渠(15)，位于下行流床體腔內的收水管上均布有內外貫通的收水孔(9)，分隔墻(5)上部裝有兩端密封且兩端分別水平伸入上行流床體腔和下行流床體腔的米石層內的收水-布水管(6),伸入部分的收水-布水管(6)上均布有內外貫通的收水-布水孔(7)，伸入上行流床體腔部分的收水-布水管與進水管(3)相對應，構成上行流導流凈化結構，伸入下行流床體腔部分的收水-布水管與收水管(8)相對應，構成下行流導流凈化結構。2.根據權利要求1所述的適用于污水廠外排尾水的復合垂直流人工濕地凈化系統，其特征在于，所述的進水管(3)伸入進水渠(2)的一端上裝有第一旋轉彎頭(3a)，旋轉第一旋轉彎頭，調節進水口高度，從而控制水流在上行流床體腔內的水力停留時間，收水管(8)伸入收水渠(15)的一端上裝有第二旋轉彎頭(8a)，旋轉第二旋轉彎頭，調節出水口高度，從而控制下行流床體腔的水位，以適應季節和水質變化，保證濕地凈化系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于魯冀，陳濤，席少華，王月杰，范鵬宇，章顯，
申請(專利權)人：鄭州大學，
類型：發明
國別省市：河南,41