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1、(10)申请公布号 CN 102659279 A(43)申请公布日 2012.09.12CN102659279A*CN102659279A*(21)申请号 201210073685.3(22)申请日 2012.03.20C02F 9/14(2006.01)C02F 3/32(2006.01)(71)申请人浙江商达环保有限公司地址 310000 浙江省杭州市西湖区文二路164号杭州商学院内(72)发明人郑展望 丁青松 荆政 苏玉刚(74)专利代理机构杭州裕阳专利事务所(普通合伙) 33221代理人应圣义(54) 发明名称人工湿地污水处理系统及应用(57) 摘要本发明属于污水处理领域，公开了一种农。
2、村生活污水的人工湿地污水处理系统及应用。包括前置网闸、进水翻板、第一水生植物种植区、第一过滤池、第二水生植物种植区、沸石蛭石过滤堤、出水翻板、絮凝沉淀缓冲池、第三水生植物种植区、第二过滤池、经济作物种植区、后翻板、后置网闸，所述前置网闸、进水翻板、第一水生植物种植区、第一过滤池、第二水生植物种植区、沸石蛭石过滤堤、出水翻板、絮凝沉淀缓冲池、第三水生植物种植区、第二过滤池、经济作物种植区、后翻板、后置网闸依次顺序设置。本发明具有污水处理效果好，脱氨氮能力高，操作简单，降低了种植成本，对环境友好的优点。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(。
3、12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页1/1页21.人工湿地污水处理系统，其特征在于：包括前置网闸（1）、进水翻板（2）、第一水生植物种植区（3）、第一过滤池（4）、第二水生植物种植区（5）、沸石蛭石过滤堤（6）、出水翻板（7）、絮凝沉淀缓冲池（8）、第三水生植物种植区（9）、第二过滤池（10）、经济作物种植区（11）、后翻板（12）、后置网闸（13），所述前置网闸（1）、进水翻板（2）、第一水生植物种植区（3）、第一过滤池（4）、第二水生植物种植区（5）、沸石蛭石过滤堤（6）、出水翻板（7）、絮凝沉淀缓冲池（8）、第三水生植物种植区（9）、第二过滤池（10）、经济。
4、作物种植区（11）、后翻板（12）、后置网闸（13）依次顺序设置。2.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的第一、二、三水生植物种植区（3、5、9）包括池体、填充于池体内的填料床体、种植于填料床体上的水生植物以及设置在池内的布水管和集水管，所述填料床体为沸石、蛭石、黄壤或红壤、腐殖质、沙砾、砾石中任意一种或几种组成的填料床体。3.根据权利要求2所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的水生植物为茭白、水葱、芦苇中任一种或几种。4.根据权利要求2所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的填料床体含有下列体积百分比的组分：沸石65-75%、蛭石2-12%、黄壤或红壤1。
5、0-15%、腐殖质5-15%。5.根据权利要求2所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的沸石的填料高度控制为0.5-1.2m，其氨氮的交换容量为7-15 kg/m3。6.根据权利要求2所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的沸石选用斜发沸石；蛭石选用膨胀蛭石，标准为：松散比重160kg/m3，吸水性45%，杂质比例1kg/m3。7.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的絮凝沉淀缓冲池（8）池底由蛭石、沸石结合水泥制作而成，且与水流方向形成坡度，坡度为10-30度。8.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的第一水生植物种植区（3）、第二水生。
6、植物种植区（5）及第三水生植物种植区（9）内水生植物的种植排列方向与水流方向均相同，所述第二水生植物种植区（5）种植垄间距离为第一水生植物种植区（3）的1.5倍；所述第三水生植物种植区（9）种植垄间距离为第一水生植物种植区（3）的3倍。9.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于：所述的第一过滤池（4）、第二过滤池（10）内混种茭白，茭白种植方向与水流方向成75-90度角；所述的第一过滤池（4）、第二过滤池（10）底部沿水流方向斜面递增铺设沸石，斜面与水平面夹角为10-30度。10.一种如权利要求1-9任一所述的人工湿地污水处理系统的应用，其特征在于：主要用于处理低浓度生活污水，所。
7、述污水COD为20-120mg/L，氨氮含量为10-50 mg/L。权 利 要 求 书CN 102659279 A1/5页3人工湿地污水处理系统及应用技术领域0001 本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种农村生活污水的人工湿地处理污水系统及应用。背景技术0002 农村生活污水主要生活废料和人的排泄物，一般不含有毒物质，往往含有氮、磷等营养物质，还有大量的细菌、病毒和寄生虫卵，可生化性较好，易处理。农村生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业，农产品加工等小作坊加工厂产生的高浓度有机废水，其特点为水利用率低，杂质颗粒较大，水量小且不均匀，水质大部分可生化性较好，这些废水往往与生活污水混杂在一起无法区分。
8、处理。0003 人工湿地（Constructed Wetland）是近二十多年来发展起来的一种废水处理新技术。自前西德首先建造人工湿地以来，该技术在美国、欧洲及澳大利亚一些发达国家得到迅速发展，十多年前国内亦建成了人工湿地污水处理实验工程。0004 湿地去除污染物的机理是极其复杂的，不是靠单一因素实现的，而是综合了物理、化学和生物各方面的因素。人工湿地净化污水的物理、化学以及生物过程除了具有土地处理的基本反应和相互作用的一般功能外，更重要的是湿地中长有的水生植物的发达根系为微生物提供了大量繁殖、栖息的场所，植物、微生物、污染物的相互作用是湿地去除污染物的关键所在。0005 植物是人工湿地的重要。
9、组成部分, 按生态类型可分为湿生植物、挺水植物、漂浮植物和沉水植物。已经发现有很多种类对有机污染和重金属污染具有很强的净化能力。人工湿地中多采用挺水植物。国际上公认的湿地淡水水生植物优势品种有宽叶香蒲 (Typha latifoli a )、 芦苇 (Phragmites austra -lis)、苦草 ( Vallisneria americana )、软水草 (H yd rill a verticilla -ta)、 狐尾藻(My riophyll um sp icatum )、 茭白 (Z izanira caduci flo-ra )、 灯芯草 ( Juncus e ffucus )等。
10、。在应用中，应针对性地根据农村生活污水的污染物特征，选取对氮、磷、有机物污染等处理效果好的植物构建人工湿地植物系统。0006 茭白是我国特有的水生蔬菜。世界上把茭白作为蔬菜栽培的只有我国和越南。茭白有秋产单季茭和秋夏双季茭两类。这两者均用分株繁殖，长江流域单季茭在清明至谷雨分墩定植，夏秋双季茭可分春秋两季，春栽在谷雨前后，秋栽在立秋前后。地下都在土中越冬。0007 雄茭，即是一种光长叶、不结茭的茭白。和正常植株比较，“雄茭“植株高大，生长势强，叶长而宽，茎秆圆不膨大，长茎中空，薹管高，其各方面的耐受力较强。0008 唐翀鹏等人在沸石-茭白复合床技术脱氮中试研究（环境污染治理技术与设备2004年。
11、2月第5卷第2期）一文中，得出如下结论：(1)以沸石为基质构造的人工湿地在脱氮效果上优于普通人工湿地,在水力负荷为0.4m3/ m2.d，总氮负荷为12. 7gN/ m2.d条件下，总氮的去除率可达81%；(2) 沸石-茭白复合床对氨氮有稳定的去除率，保持在70% 说 明 书CN 102659279 A2/5页4-85%左右，而对硝态氮的去除受水中碳源的影响；(3)有植物栽种的床体在改善脱氮的环境方面优于无植物的床体, 就总氮去除率而言, 可提高 5%-15%左右。( 4) 沸石-茭白床的脱氮主要集中在床体的前部，床体前0.7m 处总氮的去除率达到40%。但是其实际应用仍未解决，如受气候、茭白。
12、品种、沸石粒径等等实际操作。但是其没有设定合理的复合床的布局，仅对空白和种植茭白床进行了简单对照，但其结果的有效性对本发明起了较大启发。0009 袁俊吉等人在农村污水加入对模拟稻田生态系统中氮、磷的影响（2010年10月第24卷第5期）提到外源污水的加入对土壤中 、等全量养分的含量影响较小，但碱解氮、 、3-等有显著变化，相同施肥条件下 垄作较平作能够获得更高的粮食产量 这意味着能够通过植物带走更多的氮、磷。本发明中引进了垄作湿地的应用，更加提高了污水处理及效率。0010 周上博等人在关于水葫芦生态系统处理农村污水的研究（中国环境管理2010年6月）一文中对运用水葫芦生态系统集中处理农村生活污。
13、水的可行性进行了论述，对水葫芦生态系统进行模式化设计，并对生态池的生态效应和可行性进行了分析。虽然对生态池进行了严格控制进行了阐述，以避免水葫芦外逃，防止水葫芦破坏生态池外界的水生态系统等，但是一旦有恶劣天气，仍然难以防止各类意外状况发生，故本发明选择既能作为经济作物，又有较好吸附能力的茭白作为生态系统处理中的重要植物。0011 卢少勇等人在人工湿地沸石填充方式研究一文中，针对传统的沸石湿地系统中沸石用量大,与沸石相关的费用高的缺点,提出采用前置沸石和表铺沸石填充方式来改善湿地中的污染物去除效果。底铺沸石的总氮和总磷去除效果最好;表铺沸石的总氮、总磷和CODCr去除效果比前置沸石的好,有植物和。
14、土壤的湿地系统增加前置沸石段后CODCr的去除率升高3.4%,增加表铺沸石后CODCr去除率提高12.3%。但其应用中没有提到非沉淀类物质如何处理，本发明添加了部分悬浮于水中的蛭石，使吸附效果立体化。0012 目前还未有文献涉及人工湿地中，经济类作物与除污类作物混种，并达到良好污水治理效果的相关报道。发明内容0013 本发明针的目的是提供一种污水处理效果好，脱氨氮能力高，操作简单，降低了种植成本，对环境友好的用于农村生活污水的人工湿地污水处理系统及应用。0014 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：人工湿地污水处理系统，包括前置网闸、进水翻板、第一水生植物种植区、第一过滤池、。
15、第二水生植物种植区、沸石蛭石过滤堤、出水翻板、絮凝沉淀缓冲池、第三水生植物种植区、第二过滤池、经济作物种植区、后翻板、后置网闸，所述前置网闸、进水翻板、第一水生植物种植区、第一过滤池、第二水生植物种植区、沸石蛭石过滤堤、出水翻板、絮凝沉淀缓冲池、第三水生植物种植区、第二过滤池、经济作物种植区、后翻板、后置网闸依次顺序设置。0015 作为优选，所述的第一、二、三水生植物种植区包括池体、填充于池体内的填料床体、种植于填料床体上的水生植物以及设置在池内的布水管和集水管，所述填料床体为沸石、蛭石、黄壤或红壤、腐殖质、沙砾、砾石中任意一种或几种组成的填料床体。0016 作为优选，所述的水生植物为茭白、水。
16、葱、芦苇中任一种或几种，选择茭白，则除了图中11位置处种植经济类作物茭白，其余位置均种植雄茭。雄茭选自附近农田中茭白种植说 明 书CN 102659279 A3/5页5区内长势较好的雄茭根系。0017 作为优选，所述的填料床体含有下列体积百分比的组分：沸石65-75%、蛭石2-12%、黄壤或红壤10-15%、腐殖质5-15%。另外还可添加1-5%的石灰，用于缓释调解PH值。沸石吸附氨氮达到饱和后，无法再吸附与交换氨氮，则可通过湿地中生长的植物，消耗沸石所吸附的氨氮，使沸石、获得再生，这样周而复始，提高人工湿地脱氨氮及富营养物质的能力。0018 红壤和黄壤是长江以南的大部分地区以及四川盆地周围的。
17、山地。 中亚热带季风气候区。气候温暖，雨量充沛，年平均气温1626，年降水量1500毫米左右。植被为亚热带常绿阔叶林。黄壤形成的热量条件比红壤略差，而水湿条件较好。 有机质来源丰富，但分解快，流失多，故土壤中腐殖质少，土性较粘，因淋溶作用较强，故钾、钠、钙、镁积存少，而含铁铝多，土呈均匀的红色。因黄壤中的氧化铁水化，土层呈黄色。腐殖质为土壤有机质在微生物作用下形成的复杂而较稳定的大分子有机化合物。腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，一般占有机质总量的5070%。腐殖质的主要组成元素为碳、氢、氧、氮、硫、磷等。腐殖质并非单一的有机化合物，而是在组成、结构及性质上既有共性又有差别的一系列有机化合物的。
18、混合物，其中以胡敏酸与富里酸为主。0019 作为优选，所述的沸石的填料高度控制为0.5-1.2m，其氨氮的交换容量为7-15 kg/m3。0020 作为优选，所述的沸石选用斜发沸石；蛭石选用膨胀蛭石，标准为：松散比重160kg/m3，吸水性45%，杂质比例1kg/m3。其中，部分蛭石不固定入湿地底部，悬浮于水中，有利于吸收固定水质中的相关营养物质，利于分垄种植的茭白茭白根系的吸收，其效果类似于根瘤菌。生蛭石片经过高温焙烧后，其体积能迅速膨胀数倍至数十倍，体积膨胀后的蛭石就叫膨胀蛭石膨胀，膨胀蛭石有独特的构造特性和表面性质，以及无毒、无菌和化学惰性，可用作载体，吸附剂，固着剂，和饲料添加剂。00。
19、21 作为优选，所述的絮凝沉淀缓冲池池底由蛭石、沸石结合水泥制作而成，且与水流方向形成坡度，坡度为10-30度。0022 作为优选，所述的第一水生植物种植区、第二水生植物种植区及第三水生植物种植区内水生植物的种植排列方向与水流方向均相同，所述第二水生植物种植区种植垄间距离为第一水生植物种植区的1.5倍；所述第三水生植物种植区种植垄间距离为第一水生植物种植区的3倍。0023 作为优选，所述的第一过滤池、第二过滤池内混种茭白，茭白种植方向与水流方向成75-90度角；所述的第一过滤池、第二过滤池底部沿水流方向斜面递增铺设沸石，斜面与水平面夹角为10-30度。0024 人工湿地污水处理系统的应用，主要。
20、用于处理低浓度生活污水，所述污水COD为20-120mg/L，氨氮含量为10-50 mg/L。0025 本技术主要应用于农村污水出水口附近，以及禽畜养殖基地出水口附近。进入该系统的污水应经过相应的理化指标检测，确定其不是有毒有害含重金属或者对人体有较大毒害作用的化工废水。0026 本技术除污区的茭白优选雄茭，除污区处理的最后一道为种植区（图中11）区域可采用经济作物茭白，充分利用污水中已经经过处理的营养物质，形成有经济价值的茭白，。说 明 书CN 102659279 A4/5页60027 如图所示，污水进水方式选择，控制生活污水（若该生活污水浓度太高，则引入周边河水以稀释），经过过滤网闸（网孔。
21、口径根据实际调整，在3-30目之间调整），过滤掉相应的杂质，网闸由两道网组成，交界处为中间。该设置有利于增加两侧的水的流速，而且网闸起到阻拦经济鱼类通过逃脱的作用。0028 生活污水与河水进入由升降调整翻板控制的通道，进入已经分陇种植的茭白，两侧茭白采用沸石为基，种植基本高于水面，根系扎于水面以下的沸石基上。分陇种植的优势在于，有利于裸露在沸石基外的、根系较为发达的茭白对水中的氮磷元素进行吸收，同时能增加水流速度，提高污水处理效率。0029 经上述系统处理后的污水已经可以达到无污染排放，可进入农田直接用于灌溉。0030 本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明采用去除氨氮效果较。
22、好的斜发沸石和膨胀蛭石，作为人工湿地的填料，利用了沸石-茭白-蛭石的人工湿地，形成了水底、水中、水面的污水富营养物质吸收体系。该人工湿地采用了合理的组合分垄种植，轮种了茭白，通过纵向配合横向的行列种植，延长了污水处理的实际流域长度，更好发挥了茭白在沸石-茭白-蛭石立体人工湿地中的作用，逐级排污处理，并在最终处理阶段将形成了经济类作物，水质得到良好改善的同时节约了经济作物种植成本。附图说明0031 图1是本发明人工湿地系统单元一示意图。0032 图2是本发明人工湿地系统单元二示意图。0033 图3是图1俯视示意图。0034 图4是本发明人工湿地系统部分截面图。具体实施方式0035 下面结合附图1。
23、至图4与具体实施例对本发明作进一步详细描述：实施例1人工湿地污水处理系统（组合参见图1、图2）内复合填充料有72%不同颗径的沸石，沸石氨氮的交换容量为510kg/m3，粒径为50mm、20mm、5mm的斜发沸石填料以1：1：1的体积比混合，3%的膨胀蛭石，12%的红壤和5%的腐殖质，湿地面积20m2, 坑深1.1m，坡度5%（即h/L=5%），沸石、蛭石过滤池斜面坡度15度。布水管采用25mm的PVC管，集水管采用50mm的PVC管。人工湿地表面种植茭白，按照处理单元1和2的图示构建小型生态系统；在该湿地培养23天之后，采用生活污水连续进水的方式，生活污水COD、氨氮分别为60mg/L、30m。
24、g/L，处理出水COD、氨氮去除率分别为91%、93%。0036 实施例2人工湿地污水处理系统（参见图1、图2）内复合填充料有60%不同颗径的沸石，沸石氨氮的交换容量为510kg/m3，粒径为50mm、20mm、5mm的斜发沸石填料以1：1：1的体积比混合，5%膨胀蛭石，20%的红壤和15%的腐殖质组成，湿地面积10m2，坑深1.0m，坡度3%（即h/L=3%）。布水管采用25mm的PVC管, 集水管采用50mm的PVC管。人工湿地表面种植茭白；湿地各类生物生长适应30天之后，采用生活污水连续进水的方式，生活污水COD、氨氮说 明 书CN 102659279 A5/5页7分别为60mg/L、30mg/L，处理出水COD、氨氮去除率分别为93%、95%。0037 总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。说 明 书CN 102659279 A1/2页8图1图2说 明 书 附 图CN 102659279 A2/2页9图3图4说 明 书 附 图CN 102659279 A。