[发明专利]一种人工湿地系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及人工湿地，尤其是涉及一种人工湿地系统及其应用，属于污水处理技术领域。

背景技术

人工湿地是在天然湿地的基础上发展起来的，具有工艺简单、投资省、运行费用低、有一定美化作用等特点，非常适合中小城镇污水的处理，因此在近几十年得到广泛研究，仅关于人工湿地方面的发明专利达到284条，实用新型153条(中华人民共和国国家知识产权局专利2012年10月检索结果)。

按照污水在人工湿地中的流动方式，人工湿地可分为自由表面流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地。尽管类型不同，但所有人工湿地核心都是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学与生物的协同作用降解污染物，主要作用机理包括吸附、截留、过滤、微生物降解、植物吸收等。国内外的研究和应用表明，人工湿地在净化污水方面具有良好的效果，对有机污染物的去除率达到80％以上，但受人工湿地类型、湿地介质、植物种类、运行方式等影响，人工湿地对氮、磷的去除率差异较大，如对氮的去除率为3％-98％，磷的去除率则为25％-98％之间。通常来说，常规的人工湿地对氮、磷的去除效果较差，只有通过一些强化处理措施，如添加具有吸附作用的沸石、高炉渣、粉煤灰等介质，增加厌缺氧预处理设施等，人工湿地才具有较好的脱氮除磷效果。此外，应用实践证明，人工湿地在运行过程中会因为堵塞等降低其处理效果。针对人工湿地脱氮除磷效果差、易堵塞等缺点，研究人员开了多种技术，如“一种提高潜流式人工湿地脱氮效率的方法及其系统”(201110087030.7)、“人工湿地的防堵塞方法及其装置”(201110032164.9)、“可避免潜流人工湿地填料淤塞的污水处理方法及其设施”(200710124692.0)等。这些专利技术在一定程度上解决了人工湿地现存的问题和缺点，但这些措施在一定程度上增加了设施投资或使得管理操作复杂等缺点。因此有必要开发一种新的人工湿地构建技术和运行方法，来减少人工湿地堵塞可能，并尽可能提高人工湿地的脱氮除磷的效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以减少人工湿地堵塞，同时提高人工湿地脱氮除磷效果的人工湿地系统及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种人工湿地系统，该系统包括湿地主体、隔墙、进水管、出水管、布集水管及可调出水堰，所述的隔墙设有两个，两个隔墙布设在湿地主体的内部，并将湿地主体从上到下分为上侧好氧区、厌缺氧区及下侧好氧区，所述的上侧好氧区与下侧好氧区的一侧均同时设有进水管与出水管，所述的布集水管设在上侧好氧区与下侧好氧区的两侧，其中未设有进水管或出水管一侧的布集水管贯通连入厌缺氧区，所述的可调出水堰设在上侧好氧区与下侧好氧区设有进水管或出水管一侧的布集水管的内侧。

该系统为同侧进出水人工湿地系统，所述的厌缺氧区的一侧设有进水管，其中，上侧好氧区、厌缺氧区与下侧好氧区的进水管均设在同侧，所述的厌缺氧区的内部设有导流墙，厌缺氧区设有进水管的一侧设有连通该导流墙两侧的布集水管。

所述的上侧好氧区与下侧好氧区的进水管或出水管设在异侧，所述的厌缺氧区的两侧均设有进水管。

所述的厌缺氧区的面积占湿地主体面积的1/4～1/3。

所述的上侧好氧区与下侧好氧区的面积相同。

所述的厌缺氧区采用潜流式人工湿地。

所述的上侧好氧区与下侧好氧区采用潜流式人工湿地或表面流人工湿地。

同时对于面积较大的人工湿地，为了保证良好的内部水力流态，所述的上侧好氧区或下侧好氧区内也可以设有导流墙。导流墙的作用是为了防止人工湿地内的短流。

一种人工湿地系统的应用，该应用依次包括以下步骤：

(1)80％～85％的待处理污水从上侧好氧区的进水管进入湿地主体，通过上侧好氧区的处理后，与从厌缺氧区的进水管进入湿地主体的另外15％～20％的待处理污水混合，然后一起流经厌缺氧区及下侧好氧区，从下侧好氧区的可调出水堰及出水管流出；

(2)步骤(1)的进水过程经过2倍的人工湿地水力停留时间后，关闭上侧好氧区的进水管，所有的污水均从厌缺氧区的进水管进入，进水时间为1/3人工湿地水力停留时间；

(3)开启下侧好氧区的进水管，调节厌缺氧区的进水管的进水量，使80％～85％的待处理污水从下侧好氧区的进水管进入湿地主体，通过下侧好氧区的处理后，与从厌缺氧区的进水管进入湿地主体的另外15％～20％的待处理污水混合，然后一起流经厌缺氧区及上侧好氧区，从上侧好氧区的可调出水堰及出水管流出。