[发明专利]一种层叠式垂直流-水平潜流组合湿地处理生活污水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理相关技术领域，特别是一种层叠式垂直流-水平潜流组合湿地处理生活污水的方法。

背景技术

人工湿地是20世纪50年代后发展起来的一种污水处理技术，并在70年代后在全世界范围内进行了广泛的研究。与传统的污水处理技术相比，由于其具有对污染负荷变化适应能力强、工程基建和运行成本低、对污染物能有效处理、运行和维护管理简单、具有良好的景观效果等诸多优点，人工湿地污水处理技术在世界各地广泛使用。特别是在90年代以后，研究者们为了获得更好的净化效果以及对出水氮素更高标准的要求，各种复合人工湿地系统应运而生，常见的复合湿地主要有：垂直流-水平潜流复合湿地、水平潜流-垂直流复合湿地（设置回流）、垂直流-表面流复合湿地、复合垂直流湿地等。

在人工湿地污水处理系统中，供氧不足是影响净化效果的限制性因子，特别是对氮素的去除。在常见的几种复合人工湿地中，垂直流-水平潜流复合湿地不需设置回流且能充分利用垂直流湿地复氧能力强，对耗氧有机物去除效果好、硝化能力强以及水平潜流湿地反硝化能力强的特点，促进了微生物的硝化-反硝化脱氮，形成对氮素去除具有独特优势的复合湿地系统。正因为其优点，在众多复合湿地类型中，垂直流-水平潜流复合湿地的应用最为广泛。

但是，传统的垂直流-水平潜流复合湿地污水处理技术也存在缺点和不足之处，主要表现在以下几个方面：

①复氧能力仍然有限。人工湿地主要依靠自然复氧和湿地植物根际的氧化机制，氧化能力有限。垂直流湿地相比于水平潜流湿地具有更好的复氧效果，在污染负荷较低时能取得理想的净化效果，但当污染负荷较高时，这些氧量难以达到充分降解有机物并将氨氮转化的目的，易造成出水有臭味、有机物和氨氮浓度偏高等问题。此外，垂直流湿地供氧量的不足，不能产生大量的硝酸盐氮作为反硝化作用的底物，导致复合湿地系统中硝化-反硝化途径不畅通，限制了总氮的去除。

②易堵塞。当进水污染负荷较高时，容易造成湿地中污染物积累，致使填料渗透系数减少，污水流通不畅，导致在湿地表面形成积水层，阻碍了空气中的氧气进入基质层，降低了好氧微生物的活性。

③反硝化碳源不足。反硝化细菌还原硝酸盐必须有电子供体，即碳源的存在。通过垂直流湿地基质沥滤、吸附，生物膜的降解作用去除了进水中大部分有机物，碳源不足成为限制水平潜流湿地反硝化脱氮的重要因素。

④占地面积较大。传统的垂直流-水平潜流复合湿地所能承受的水力负荷和污染负荷较低，占地面积较大是该技术广泛推广应用的主要限制性因子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投资费用低、占地面积小，复氧能力强、不易堵塞且对高浓度有机污染物、氮磷和新型微量有机污染物（如抗生素、内分泌干扰素等）去除效果好的层叠式垂直流-水平潜流组合湿地处理生活污水的方法。

采用的技术方案如下：

一种层叠式垂直流-水平潜流组合湿地处理生活污水的方法，由层叠式垂直流湿地和水平潜流湿地两部分构成，按照层叠式垂直流湿地在前，水平潜流湿地在后的顺序串联起来形成紧凑的组合式人工湿地系统。所述层叠式垂直流湿地包括有多层填充不同粒径基质的滤床模块，污水从层叠式垂直流湿地的顶部布洒下来，自上而下逐级进入各层滤床模块进行处理，达到多级串联式布水效果，保证了空气在布水的间隙中进入滤料，使其与基质充分接触并不断净化；污水到达层叠式垂直流湿地的最底层后，通过设置在层叠式垂直流湿地底部的穿孔花墙进入后一级水平潜流湿地进一步净化处理，最后从水平潜流湿地的上端出水。处理系统层叠在一起的构筑形式节省了占地土地，改善了处理功能和创建了较好的景观效果。

进一步的，所述的层叠式垂直流湿地由多个独立的滤床模块自上而下串联构成；每个滤床模块的高度为30~60cm；每两个滤床模块间留有间隔，间隔为10~30cm，以强化模块间的通风效果，形成良好的自然曝气复氧效果。此构筑方法，可根据地形和污水的特点，适当增减滤床模块，以及根据目标污染物的特点有针对性地填充基质。

更进一步的，所述滤床模块分别填充高炉渣、陶粒和/或砾石作为基质。通过基质的高效沥滤、吸附、沉淀作用去除污染物；作为微生物生长附着的载体；为植物的生长提供介质支持。

进一步的，所述水平潜流湿地为长方体床体结构，水平潜流湿地的填充基质为砾石，采用底部进水，上部出水的模式，并设有放空管道。