專利名稱：一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種污水凈化處理技術，具體涉及一種跌水曝氣人工濕地污水處
理系統，屬于環境保護水處理技術領域。
背景技術：
人工濕地是20世紀七八十年代發展起來的一種新型污水生態處理技術。根據污水在濕地內流動方式的不同，人工濕地污水處理工藝可以分為三種類型表面流人工濕地、潛流人工濕地和垂直流人工濕地，其中以潛流人工濕地應用最為廣泛。人工濕地的凈化原理是通過濕地生態系統中的物理、化學和生物三者的協同作用來處理污水，具有運行費用低、維護管理簡單、對周邊環境影響小、可以分散化和小型化建設的特點。目前，人工濕地在廢水處理和富營養化水體治理中顯現出極大的優勢，具有相當廣闊的發展前景。但由于人們對人工濕地的研究時間較短，在實際應用過程中仍存在很多不足，如污水停留時間短、濕地易堵塞、內部溶解氧較低、易形成死水區及占地面積大等。
實用新型內容針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種不易堵塞、水力停留時間長、溶解氧高、操作維護簡便、運行管理費用低的跌水曝氣人工濕地污水處理系統。[0004] 本實用新型的目的是這樣實現的一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統，由一級或多級串聯的跌水曝氣潛流人工濕地構成。每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體，床體前端設有進水擋墻，進水擋墻與床體底部形成的過流通道為進水口 ，床體尾端設有出水擋墻，出水擋墻的頂端為用于出水的傾斜溢流壩；在出水擋墻外側不同高度設置不少于兩級的由上到下突出長度依次增加的跌水擋板，跌水擋板與水平面的夾角為5 10。。在進水擋墻和出水擋墻之間的床體內設有若干導流板、碎石填料和挺水植物，導流板橫向立在床體內，導流板與床體上下形成過流通道，且上下過流通道交錯設置；最尾端導流板與床體形成下過流通道，該最尾端導流板與出水擋墻之間形成集水區。 進一步地，所述碎石填料在每兩個導流板分隔成的床體內分為三層，分別為中等粒徑碎石填料、中_小粒徑碎石填料和小粒徑碎石填料，在不同粒徑碎石填料交界處錯落布置多層平面竹網，沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚布置。 所述挺水植物通過碎石填料固定在床體內，挺水植物為一種挺水植物或多種挺水植物混種而成。 更進一步地，所述中等粒徑碎石填料粒徑為1. 5 2. Ocm，中-小粒徑碎石填料粒徑為110 1. 5cm，小粒徑碎石填料粒徑為0. 5 1. Ocm。相鄰兩層填料交界處錯落布置三層孔徑為2cmX2cm的平面竹網。 本實用新型具有結構簡單、操作方便、布水均勻、死水區小、水力沖擊均勻，不易堵塞、運行維護方便等特點。根據水質情況和地形情況，采用多級串聯方式處理污水，由于導流板的阻擋作用，使污水在床體中的停留時間延長，增強了處理效果，有利于提高出水水質；并且由于采用跌水的形式進行曝氣和多級濕地串聯，相當于多個好氧/厭氧環境的串
聯，有利于微生物對污水中氮、磷等營養物質的生物降解。在上述效果的聯合作用下，本系
統可以有效降解城市、城鎮生活污水、少量工業廢水以及農田排水的污染物質。 和目前國內外普遍使用的人工濕地污水處理系統相比，本實用新型具有以下特
點 (1)設有上下過流通道交錯的導流板，可延長水力停留時間，有效減少死水區面 積，減少占地面積； (2)通過在不同層填料交界面處交錯設置平面竹網和取消土壤層，有效減少堵塞 現象的發生； (3)充氧方式為跌水曝氣，不另外消耗電能； (4)結構簡單，操作、維護方便，運行管理費用低； (5)可多級串聯，提高出水水質，適用于具有一定坡度的山地和丘陵地區。
圖1為本實用新型結構示意圖。 圖2為圖1的俯視圖。 圖中箭頭表示水流方向；其中，l-進水口 ；2-導流板；3-挺水植物；4_下過流通 道；5-平面竹網；6-碎石填料；6-l-中等粒徑碎石填料；6_2_中_小粒徑碎石填料；6_3_小 粒徑碎石填料；7_集水區；8_跌水擋板；9_床體；10-進水擋墻；11_出水擋墻。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。 參見圖1和圖2，從圖上可以看出，本實用新型跌水曝氣人工濕地污水處理系統， 由一級或多級串聯的跌水曝氣潛流人工濕地構成。每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體9， 床體9前端設有進水擋墻10，進水擋墻10與床體9底部形成的過流通道為進水口 1。床體 9尾端設有出水擋墻11，出水擋墻的頂端為傾斜溢流壩，即本實用新型出水方式為頂部傾 斜溢流壩溢流出水。在出水擋墻11外側不同高度設置不少于兩級的由上到下突出長度依 次增加的跌水擋板8，跌水擋板8與水平面的夾角為5 10° 。 在進水擋墻10和出水擋墻11之間的床體9內設有若干導流板2、碎石填料6和挺 水植物3。導流板2橫向立在床體9內，導流板2與床體9上下形成過流通道，且上下過流 通道交錯設置。碎石填料6在每兩個導流板分隔成的床體內分為上、中、下三層，三層分別 為(并非一定是上、中、下順序，也可能是下、中、上順序)中等粒徑碎石填料6-l、中-小粒 徑碎石填料6-2和小粒徑碎石填料6-3，其中中-小粒徑碎石填料6-2 —定在中等粒徑碎石 填料6-1和小粒徑碎石填料6-3之間。中等粒徑碎石填料粒徑為1. 5 2. Ocm，中-小粒徑 碎石填料粒徑為1. 0 1. 5cm，小粒徑碎石填料粒徑為0. 5 1. Ocm。在兩層不同粒徑碎石 填料交界處錯落布置多層平面竹網5，沿水流方向(向上或向下)三層填料粒徑由大到小等 厚布置。作為一個較好的實施例，相鄰兩層填料交界處錯落布置三層孔徑為2cmX2cm的平 面竹網5。多層平面竹網5可以起到強化掛膜和防止不同層的填料相互摻混的作用。 本實用新型為了有效防止濕地的堵塞現象，濕地表層不鋪設土壤層，挺水植物3通過碎石填料6固定在床體內。挺水植物3為對無土環境有較強適應能力的菖蒲、燈心草、
茭白、慈姑、美人蕉等，每級濕地可種植一種濕地植物或多種植物混種。 最尾端導流板2與床體9形成下過流通道4，該最尾端導流板2與出水擋墻11之
間形成集水區7。 本實用新型床體兩側為磚混結構，床體底層為混凝土防滲結構，導流板和跌水擋 板為磚混結構。 運行時，污水由進水口 1進入，在導流板2的阻擋作用下波狀流動，污水中的有機
污染物、營養物質、重金屬離子、無機污染物等在挺水植物3、微生物、碎石填料6的綜合作
用下得到去除，凈化后的水經由集水區7收集，通過傾斜溢流壩溢流，沿多級跌水擋板8，跌
落進入下一級人工濕地。 以下給出一個實施例 人工濕地位于渠底坡度為14%的排水溝渠內部，總共為4級，每級長5. 0m，寬 0. 7m，深度為0. 1 0. 7m，第一級人工濕地前有一格柵沉砂池。每級人工濕地的碎石填料總 共分為3層，三層填料粒徑分別為1. 5 2. Ocm， 1. 0 1. 5cm，0. 5 1. Ocm，相鄰導流板間 的填料反向布置，使污水總是由大粒徑填料向小粒徑處流動，相鄰兩層填料交界處錯落布 置3層孔徑為2cmX2cm的平面竹網，四級人工濕地的挺水植物分別為菖蒲、燈心草、茭白、 美人蕉，出水跌水擋板為2級，傾斜角度為8。。 在進水中的COD、氨氮、總氮、總磷分別為150 160mg/L、52 60mg/L、58 63mg/ L、5. 0 5. 4mg/L，水力負荷為4m3/(m2 d)的高水力負荷情況下，經過四級人工濕地處理 后，0)0、氨氮、總氮、總磷的去除率分別達到71% 75%、55% 58%、51% 57%、43% 46%、出水中的COD、氨氮、總氮、總磷濃度分別為37 47mg/L、22 27mg/L、25 31mg/L、 2. 6 3. lmg/L、出水中的COD達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中 的一級A標準，總氮接近一級B標準，氨氮、總磷達到二級標準。 當水溫在25°C 28 °C范圍內波動時，各級 人工濕地出水即跌落前污水中的DO平 均為0. llmg/L，經兩級跌水擋板跌落充氧后，DO平均為2. 93mg/L，跌水充氧2. 82mg/L，跌水
充氧效果明顯。 在進水中的COD、氨氮、總氮、總磷分別為116 140mg/L、37 42mg/L、42 47mg/ L、3. 8 4. 3mg/L，水力負荷為1. 5m3/(m2 d)的水力負荷情況下，經過四級人工濕地處理 后，0)0、氨氮、總氮、總磷的去除率分別達到83% 84%、74% 76%、70% 74%、85% 87%、出水中的COD、氨氮、總氮、總磷濃度分別為20 23mg/L、9 llmg/L、ll 14mg/L、 0. 52 0. 62mg/L、全部達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中的一級 B標，其中COD和總氮更是達到一級A標。 當水溫在25°C 28 °C范圍內波動時，各級人工濕地出水即跌落前污水中的DO平 均為0. 13mg/L，經兩級跌水擋板跌落充氧后，DO平均為3. 81mg/L，跌水充氧3. 68mg/L，跌水
充氧效果明顯。
權利要求一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統，由一級或多級串聯的跌水曝氣潛流人工濕地構成，其特征在于每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體(9)，床體(9)前端設有進水擋墻(10)，進水擋墻(10)與床體(9)底部形成的過流通道為進水口(1)，床體(9)尾端設有出水擋墻(11)，出水擋墻的頂端為用于出水的傾斜溢流壩；在進水擋墻(10)和出水擋墻(11)之間的床體(9)內設有若干導流板(2)、碎石填料(6)和挺水植物(3)，導流板(2)橫向立在床體(9)內，導流板(2)與床體(9)上下形成過流通道，且上下過流通道交錯設置；最尾端導流板(2)與床體(9)形成下過流通道(4)，該最尾端導流板(2)與出水擋墻(11)之間形成集水區(7)。
2. 根據權利要求1所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統，其特征在于所述碎石填料(6)在每兩個導流板(2)分隔成的床體(9)內分為三層，分別為中等粒徑碎石填料(6-1)、中-小粒徑碎石填料(6-2)和小粒徑碎石填料(6-3)，在不同粒徑碎石填料交界處錯落布置多層平面竹網(5)，沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚布置。
3. 根據權利要求1或2所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統，其特征在于在出水擋墻(11)外側不同高度設置不少于兩級的由上到下突出長度依次增加的跌水擋板(8)，跌水擋板(8)與水平面的夾角為5 10° 。
4. 根據權利要求3所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統，其特征在于所述挺水植物(3)通過碎石填料(6)固定在床體(9)內，挺水植物為一種挺水植物或多種挺水植物混種而成。
5. 根據權利要求4所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統，其特征在于所述中等粒徑碎石填料(6-1)粒徑為1. 5 2. 0cm，中-小粒徑碎石填料(6-2)粒徑為1. 0 1. 5cm，小粒徑碎石填料(6-3)粒徑為0. 5 1. Ocm。
6. 根據權利要求4或5所述的跌水曝氣人工濕地污水處理系統，其特征在于相鄰兩層填料交界處錯落布置三層孔徑為2cmX2cm的平面竹網(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種跌水曝氣人工濕地污水處理系統，由一級或多級串聯的跌水曝氣潛流人工濕地構成。每級跌水曝氣潛流人工濕地包括床體、進水擋墻、出水擋墻和跌水擋板，在進水擋墻和出水擋墻之間的床體內設有若干導流板、碎石填料和挺水植物。本實用新型布水均勻、死水區小、水力沖擊均勻，污水在床體中的停留時間延長，不易堵塞，有利于提高出水水質和微生物對污水中氮、磷等營養物質的生物降解，建設運行費用低。本系統在上述效果的聯合作用下，可以有效降解城市、城鎮生活污水、少量工業廢水以及農田排水的污染物質，適用于具有一定坡度的山地和丘陵地區。
文檔編號C02F3/32GK201458832SQ20092012857
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者劉智萍, 方芳, 王春燕, 王磊, 鄒建勇, 郭勁松, 高旭 申請人:重慶大學