一种生态平衡湿地处理系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理

技术领域：

，尤其涉及一种污水生态平衡湿地处理系统。

背景技术：

：随着经济的不断发展，城市化发展快速，污水的排放量不断增加。湿地不仅能够为生态环境提供水源、调节气候，还能对水体起到净化作用。人工湿地处理系统是指将污水控制的投放到湿地中，通过填料、微生物、植物等进行物理、化学、生物的共同作用，从而实现污水净化。目前，常见的人工湿地包括垂直流湿地、水平潜流湿地和pka湿地。水平潜流湿地系统也称渗滤湿地系统，在水平潜流湿地系统中，污水在湿地床的内部流动，具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好等优点。垂直流湿地的水流在基质床中基本呈由上向下的垂直流，水流流经床体后被集水管收集而排出处理系统，垂直流湿地系统污染物处理效率高，硝化能量高于水平潜流湿地。pka湿地是由德国引进，由介质层和湿地植物两大系统组成，是一种全生态的、对环境无二次污染的景观水体循环净化处理技术。但是，垂直流湿地与水平潜流湿地都存在曝气不足、湿地内部填料空隙容易堵塞板结的问题，pka湿地结构是在垂直流湿地的基础上进行改造的一种模式，虽然有效解决了曝气量不足的问题，但是仍然存在湿地污堵板结、淤泥堆积的问题，后续清理成本高昂，湿地的使用寿命短。技术实现要素：有鉴于此，本实用新型提供了一种污水生态平衡湿地处理系统。本实用新型提供的湿地处理系统曝气充分，不易出现污堵板结、淤泥堆积的问题，湿地的可操作性强，无需过多管理，使用寿命长。为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：一种生态平衡湿地处理系统，包括湿地处理池，所述湿地处理池内设置有填料层，所述填料层由下至上依次包括砾石层、滤料层和砂层；将湿地处理池的两端分别记为进水端和出水端，从进水端到出水端的方向上，所述湿地处理池依次包括布水区和集水区；水平设置于所述布水区砂层内的进水管；所述进水管上设置有若干个布水器，所述布水器竖直设置，且布水器的喷水口位于砂层之上；水平设置于所述集水区砾石层内的集水管；所述集水管管壁上设置有若干个集水孔；与所述集水管垂直的通风管，所述通风管一端和集水管连通，另一端从砂层中伸出。优选的，所述砾石层的厚度为200～300mm，所述滤料层的厚度为250～350mm，所述砂层的厚度为150～200mm；所述砾石层中砾石的粒径为4～7cm，所述滤料层中滤料的粒径为3～5mm，所述砂层中砂的粒径为3～7cm。优选的，所述滤料层中的滤料由砾石和火山岩组合而成，所述滤料层中砾石的质量分数为50％以上。优选的，所述滤料层中的滤料的孔隙率为30～50％。优选的，所述湿地处理池中还种植有水草植物，所述水草植物包括麦冬草、美人蕉和石菖蒲中的一种或几种。优选的，所述进水管和集水管的材质均为pvc，所述进水管的外径为50～63mm，所述集水管的外径为110～160mm。优选的，所述集水管两侧管壁上均设置有集水孔，所述集水孔呈45°角向下开孔，相邻集水孔的距离为200mm，集水孔的直径为10～15mm。优选的，相邻所述布水器的距离为500mm。有益效果：(1)本实用新型提供的湿地处理系统在进水管上设置布水器，污水从进水管中进入后，在布水器的作用下向上喷洒，在喷洒过程中污水与空气充分接触，从而实现充分曝气，解决传统湿地处理系统曝气不足的问题。(2)本实用新型提供的湿地处理系统将布水区和集水区分开，且进水管设置在布水区的砂层(即上层)中，集水管设置在集水区的砾石层(即下层)中，污水经布水器喷洒后，回落至布水区的填料层中，先在布水区进行垂直渗透，之后平流至集水区，自集水孔进入排水管中。在平流过程中，污水会优先由排水管前部的集水孔排出，此区域板结后，污水的出水位置会往后延伸，自排水管后部的集水孔排出，并且板结区域因为水流进入少，没有氧气进入，从而逐渐产生厌氧反应，进而进行重复的水解过程，将板结位置重新疏通。本实用新型提供的湿地处理系统集合了垂直流湿地、水平潜流湿地和pka湿地三者的优点，解决了传统湿地存在的填料堵塞、淤泥堆积等问题，节约了后续运维成本。(3)利用本实用新型的湿地处理系统对污水进行处理，工艺流程简单，可操作性强，无需过多管理，湿地稳定运行的时间长，使用寿命长。附图说明图1为生态平衡湿地处理系统的内部结构示意图，其中：1-湿地处理池，2-进水管，3-布水器，4-集水管，5-集水孔，6-通风管；图2为填料层的结构示意图，其中：7-砾石层，8-滤料层，9-砂层。具体实施方式本实用新型提供了一种生态平衡湿地处理系统，结构如图1～2所示，图1为生态平衡湿地处理系统的内部结构示意图，图2为填料层的结构示意图，下面结合图1～2进行具体说明。本实用新型提供的生态平衡湿地处理系统包括湿地处理池。在本实用新型中，所述湿地处理池的深度优选为100cm；所述所述湿地处理池内设置有填料层，所述填料层由下至上依次包括砾石层、滤料层和砂层；所述砾石层的厚度优选为200～300mm，优选为250～300mm，所述滤料层的厚度优选为250～350mm，更优选为300mm，所述砂层的厚度优选为150～200mm，所述填料层的总厚度优选为800mm；所述砾石层中砾石的粒径优选为4～7cm，更优选为5～6cm；所述滤料层中滤料的粒径优选为3～5mm，更优选为4cm；所述滤料的孔隙率优选为30～50％，更优选为35～45％，所述滤料层中的滤料优选由砾石和火山岩组合而成，所述滤料层中砾石的质量分数优选为50％以上，更优选为60～70％；所述砂层中砂的粒径优选为3～7cm，更优选为4～6cm。在本实用新型中，所述湿地处理池中优选还种植有水生植物，所述水生植物优选包括麦冬草、美人蕉和石菖蒲中的一种或几种。在本实用新型中，将湿地处理池的两端分别记为进水端和出水端，从进水端到出水端的方向上，所述湿地处理池依次包括布水区和集水区(即，湿地处理池的前半段为布水区，后半段为集水区)；所述布水区和集水区的长度比优选为1:1；本实用新型对所述湿地处理池的长度、宽度等尺寸没有特殊要求，可以根据实际所需的污水处理量进行设置；在本实用新型的具体实施例中，所述污水处理池的纵截面优选为上大下小的梯形状。本实用新型提供的生态平衡湿地处理系统包括水平设置于所述布水区砂层内的进水管。在本实用新型中，所述进水管的材质优选为pvc，所述进水管的外径优选为50～63mm(记为de50～de63)，更优选为55～60mm，所述进水管优选在湿地处理池进水端到出水端的方向上水平设置，且进水管的一端优选和进水泵连通。在本实用新型中，所述进水管上设置有若干个布水器，所述布水器竖直设置，且布水器的喷水口位于砂层之上；相邻所述布水器的距离优选为500mm；本实用新型对所述布水器的个数没有特殊要求，优选根据布水管的长度和相邻布水器的距离进行设置。本实用新型提供的生态平衡湿地处理系统包括水平设置于所述集水区砾石层内的集水管。在本实用新型中，所述集水管的材质优选为pvc，所述集水管的外径优选为110～160mm(记为de110～de160)，更优选为120～150mm，所述集水管优选在湿地处理池进水端到出水端的方向上水平设置，且集水管的一端优选从湿地处理池中伸出，以实现将达标废水外排。在本实用新型中，所述集水管管壁上设置有若干个集水孔；所述集水管两侧管壁上优选均设置有集水孔，所述集水孔优选呈45°角向下开孔，相邻集水孔的距离优选为200mm，集水孔的孔径优选为10～15mm；本实用新型对所述集水孔的个数没特殊要求，优选根据集水管的长度和相邻集水管的距离进行设置；在本实用新型的具体实施例中，优选使用规格为de110～de160、穿孔φ15*200的穿孔管作为本实用新型的集水管。本实用新型提供的生态平衡湿地处理系统包括与所述集水管垂直的通风管。在本实用新型中，所述通风管一端和集水管连通，另一端从砂层中伸出。本实用新型通过设置通风管给集水管卸压，防止集水管出现虹吸的问题。利用本实用新型的系统处理污水的方法优选包括以下步骤：污水通入进水管中，在布水器的作用下向上喷洒，然后回落至布水区的填料层中，污水在布水区的填料层中进行垂直渗透，然后平流至集水区，最后从集水孔进入集水管中，排出生态平衡湿地处理系统。在本实用新型中，所述污水的进水指标优选包括：cod≤400mg/l，bod≤200mg/l，ss≤220mg/l，ph值为6～9，nh3-n≤50mg/l，总磷≤5mg/l；在本实用新型的具体实施例中，若污水不符合上述指标，优选在生态平衡湿地处理系统前端设置格栅系统和厌氧处理区，将污水依次通入格栅系统和厌氧处理区进行处理，格栅系统可将污水中大块不可降解物拦截在系统以外，经过格栅过滤的污水进入厌氧处理区，通过厌氧处理使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性。污水经由厌氧处理后，其中的成分基本已经属于小分子物质，水中的氮也大部分是硝态氮，可满足上述进水指标要求，之后通过水泵泵入本实用新型的生态平衡湿地处理系统中进行处理即可。污水进入本实用新型的生态平衡湿地处理系统中后，先在布水器的作用下向上喷洒，在喷洒过程中和空气充分接触，实现充分曝气，然后回落至布水区填料层，在填料层中进行垂直渗滤，在垂直渗滤过程中进行硝化反应、生物吸收和填料吸附，污水垂直渗滤后进入平流阶段，在平流过程中氧气逐渐消耗，进入缺氧阶段，从而进行反硝化反应，最后进入集水孔中被排出湿地处理系统。另外，在平流过程中，污水会优先由排水管前部的集水孔排出，随着湿地运行时间的延长，此区域板结后，污水的出水位置会往后延伸，自排水管后部的集水孔排出，板结区域因为水流进入少，没有氧气进入，从而逐渐产生厌氧反应，进而进行重复的水解过程，将板结位置重新疏通；湿地运行过程中，能够在长时间的运行过程中保持出水水质稳定，当出现板结位置时，出水水质略有下降(但仍能满足国标要求)，2～3天后，板结区域重新疏通，当板结区域重新疏通时，出水水质指标会有较明显的升高。传统的湿地系统寿命为3～5年，且随着运行时间的延长出水水质会持续变差，而本实用新型的湿地处理系统目前为止已运行时间为7年，尚未发现运行极限，且出水水质未发现持续变差，只有间隙性的会有波动，本实用新型提供的湿地处理系统使用寿命较传统湿地有显著的延长。在本实用新型中，所述污水在生态平衡湿地处理系统中的停留时间优选为4天。在本实用新型中，所述生态平衡湿地处理系统的出水指标优选包括：cod≤60mg/l，bod≤20mg/l，ss≤20mg/l，ph值为6～9，nh3-n≤8(15)mg/l，总磷≤1mg/l；所述出水的水质满足《gb18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》。下面将结合本实用新型中的实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1采用图1～2所示的生态平衡污水处理系统对污水进行处理，其中进水管为de60的pvc管，进水管上设置有布水器，相邻布水器的距离为500mm，布水器的喷水口垂直向上；出水管为de120、穿孔φ15*200的pvc穿孔管，填料层自下而上包括砾石层(粒径为4～7mm，厚度为300mm)、滤料层(由粒径为3～5cm的砾石和粒径为3～5cm的火山岩混合得到，其中砾石的质量分数为60％，滤料层厚度为300mm)和砂层(粒径为200mm，厚度为200mm)。污水的进水水质见表1，处理步骤如下：污水通入进水管中，在布水器的作用下向上喷洒，然后回落至布水区的填料层中，污水在布水区的填料层中进行垂直渗透，然后平流至集水区，最后从集水孔进入集水管中，排出生态平衡湿地处理系统，污水在湿地处理系统中的水力停留时间为4天，湿地处理系统的出水水质见表1。表1进水和出水水质氨氮/mg/l总磷/mg/lcod/mg/lphss/mg/l进水水质39.263.892173.167.038出水水质8.040.5621.626.610根据表1中的数据可以看出：经本实用新型的生态平衡湿地处理系统处理后，出水中的氨氮、总磷、co、ss和ph值均有大幅下降，出水水质能够满足地表水二级标准的要求。经长时间监测发现，湿地处理系统的出水水质基本能够维持在上述指标，出水水质均能满足《gb18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》中的要求。表2中为2020年第二季度和2020年第三季度的出水水质检测数据，本实用新型的湿地处理系统至2020年已运行7年。表12020年第二季度和2020年第三季度的出水水质采样时间氨氮/mg/l总磷/mg/lcod/mg/lphss/mg/l出水水质2020.6.175.20.77427.5514出水水质2020.9.11-9.121.370.68357.4516以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本

技术领域：

的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。当前第1页12