一种基于太阳能动力的智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于太阳能动力的智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统及方法，系统包括太阳能供电智控系统和污水处理主体系统，污水处理主体系统包括由内之外依次设置的人工湿地系统、曝气填料系统和过滤沉砂加热系统；过滤沉砂加热系统包括：第一箱体，第一箱体与曝气填料系统之间的区域内分隔为上方的过滤区和下方的预加热沉砂区，预加热沉砂区与曝气填料系统内相连通；向过滤区内布水的双向布水管网；以及加热构件，该加热构件用于对预加热沉砂区内人工湿地系统内污水加热，且由太阳能供电智控系统供电并控制。本发明专利技术降低人工湿地运行能耗、防堵塞、减少水力停留时间同时效果得到强化以及确保低温下运行效果良好。

Solar energy based intelligent control and anti clogging artificial wetland rain and sewage treatment system and method

The invention discloses an intelligent control anti-clogging constructed wetland rain and pollution intensification treatment system and method based on solar power. The system comprises a solar power supply intelligent control system and a sewage treatment main system. The sewage treatment main system comprises a constructed wetland system, an aeration filling system and a filter sand settling system arranged sequentially from inside to outside. The heating system for filtering and settling sand includes: the first box, the area between the first box and the aerated filling system is separated by the upper filter area and the lower pre-heated sand settling area, the pre-heated sand settling area is connected with the aerated filling system, the two-way water distribution pipe network is distributed to the filtering area, and the heating component, which is added. The thermal component is used to heat the sewage in the constructed wetland system in the pre-heated sand sinking area, and is powered and controlled by the solar energy intelligent control system. The invention reduces the operation energy consumption of the constructed wetland, prevents clogging, reduces the hydraulic residence time, strengthens the effect and ensures good operation effect at low temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能动力的智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统及方法
本专利技术涉及雨水、污水以及雨污混流废水的处理技术，尤其是受污染地表水生态修复技术、生活污水处理技术以及农业面源污染治理领域，具体涉及一种低耗高效智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统的构建与运行方式。
技术介绍
近年来人工湿地逐渐在污水处理，尤其是在生活污水处理、受污染地表水如河道、湖泊等水环境的修复以及面源污染如初期雨水的治理中获得了持续性研究和相对广泛的工程应用。但人工湿地在运行中也存在以下几个主要问题，影响其进一步推广：1)从国内外运行的人工湿地来看，很多潜流式人工湿地案例由于管理维护不善已经出现了堵塞，从而导致了人工湿地污水净化功能的散失；人工湿地堵塞可分为基质渗透速率迅速下降阶段、渗透速率缓慢的平衡阶段以及基质表面积水并转化为厌氧状态等三个阶段。就堵塞机理而言，进水成分、pH、基质间化学反应形成的沉淀、胶体等都是引起堵塞的原因。而微生物活性、植物、温度和气体直接影响湿地堵塞的程度；2)人工湿地的处理对象(进水水质情况)受到一定条件限制，且其运行效果受温度(直接影响了湿地的微生物活性、植物生长以及基质吸附性能)等影响较大，低温下处理效果差；3)传统潜流人工湿地受水力负荷限制明显，在保证一定的停留时间确保一定处理效果的同时，实际应用时湿地池容又不能过大。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于太阳能动力的智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统，从降低人工湿地运行能耗、防堵塞、减少水力停留时间同时效果得到强化以及确保低温下运行效果良好等方面进行创新性的结构优化设计，以利于智能化、低能耗化、水质稳定化、寿命长久化人工湿地的生产和推广。一种基于太阳能动力的智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统，其特征在于，包括太阳能供电智控系统和污水处理主体系统，所述污水处理主体系统包括位于中心的人工湿地系统和对称位于人工湿地系统两侧且由内至外依次设置的曝气填料系统和过滤沉砂加热系统；所述过滤沉砂加热系统包括：罩设在人工湿地系统和曝气填料系统外的第一箱体，第一箱体侧壁与对应曝气填料系统侧壁之间的区域内由水平设置的格栅板分隔为上方的过滤区和下方的预加热沉砂区，过滤区内设置过滤模块，预加热沉砂区与对应的曝气填料系统内相连通；用于分别向两侧过滤区内布水的双向布水管网，双向布水管网相对的两个布水方向不同时开启；以及用于对预加热沉砂区内污水进行预加热和对人工湿地系统内污水进行加热的加热构件，该加热构件由所述太阳能供电智控系统供电并受控于所述太阳能供电智控系统。污水处理主体系统中，中心处为人工湿地系统，以人工湿地系统为中心两侧对称设置曝气填料系统和过滤沉砂加热系统，曝气填料系统位于过滤沉砂加热系统内侧。各部分之间可以独立设置，也可以通过在一个大的池子中增加隔板分隔而成，最中心为人工湿地系统，人工湿地系统两侧为曝气填料系统，曝气填料系统两侧为过滤沉砂加热系统。污水进入本专利技术耦合系统后，首先通过过滤及加热系统中过滤模块的作用将SS和部分污染物截留和降解(多余的SS通过重力作用沉积汇总至排空管阀附近)，然后在低温时通过加热构件系统的加热获得一定的温度，进而进入强化曝气处理系统，通过其曝气和生物强化填料系统进一步削减污染物质；继而通过溢流流入一体化人工湿地系统(通过加热构件的作用进一步提升系统内的温度)深度处理污染物，并最终通过另一侧的曝气和生物强化填料系统、沉砂及加热板系统以及过滤模块处理后实现污水达标排放。优选地，所述加热构件包括：设于第一箱体内底部且呈凸台状的导热箱，该导热箱的侧面为与预加热沉砂区接触的斜面，所述人工湿地系统置于该导热箱顶面，所述格栅板的内侧边固定在该导热箱顶面边缘处；竖向设置的至少一块导热板，所述导热板向上伸入人工湿地系统中，导热板内为与导热箱内部连通的中空腔体；以及设于导热箱内的加热传感模块和填充于导热箱及中空腔体内的加热介质，所述加热传感模块由所述太阳能供电智控系统供电并受控于所述太阳能供电智控系统。进一步优选地，所述导热板顶部开设交换孔，导热板上方为过水通道。优选地，所述第一箱体底部侧壁设置排空管。排空管中心管径高于底部20～50mm。排空管阀长期闭合或仅在外接了污泥抽吸泵后通过电磁阀制动开启。所述导热箱的纵截面为梯形，顶面尺寸与人工湿地系统底面尺寸一致，底面尺寸与第一箱体底面尺寸一致，侧面形成的斜板兼作沉砂板及预加热板，作沉砂板即引导SS等向排空管阀汇集，作预加热板及对预加热沉砂区内污水进行预加热，导热箱的高度优选设置为50～300mm。加热板竖向伸入人工湿地系统内，顶部高度略低于人工湿地系统高度，厚度为20～50mm。加热箱及导热板材质为铁、铜、铝或不锈钢等金属材料构成，加热介质为自来水、污水等以及两者的混合物，加热板顶部的交换孔以保持加热板系统内外压力平衡以及补充加热介质。优选地，所述双向布水管网包括设于第一箱体一侧的第一进水口和第二出水口以及设于对称设于第一箱体另一侧的第二进水口和第一出水口，第一进水口对应第一出水口，第二进水口对应第二出水口，连接第一进水口的进水支管上设置第一进水电磁阀，连接第二进水口的进水支管上设置第二进水电磁阀，第一进水电磁阀和第二进水电磁阀受控于所述太阳能供电智控系统且不同时开启。相对称另一侧即指第一进水口和第二进水口分别位于第一箱体相对的两侧上，以保证两个布水方向完全反，比如其中一个布水方向从左侧右侧出、另一个布水方向则从右侧进左侧出。两个布水方向不同时布水，即一个方向布水一段时间后切换成另一个方向进行布水，可有效解决处理系统堵塞问题。进水主管通过三通分成两路支管，两路支管上各自装有电磁阀；布水管路电磁阀启停转换用于控制布水管路电磁阀实现一侧进水管开启时另一侧出水管开启，并可根据水量、水质目标设置适宜的间隔时间后以相同的电磁阀启停方式实现另一侧进水和对向出水；主管、支管以及电磁阀型号及规格选择不固定，具体根据处理水量规模而定。第一箱体的材质为玻璃钢、不锈钢、有机玻璃中的一种或几种组合，第一出水口位于第二进水口下方，第二出水口位于第一进水口下方，两个进水口中心低于第一箱体顶部50～150mm；两个出水口中心低于第一箱体顶部80～200mm。优选地，所述过滤模块为浮叶及沉水植物模块，设于双向布水管网下方。进一步优选地，过滤模块的厚度为20～200mm，所有污水均通过该过滤模块进入，浮叶及沉水植物模块外部为铁丝或不锈钢丝网格包裹，内部填料为陶粒、轻质陶粒、轻质陶瓷、沸石等的一种或几种的组合(填料粒径不做限制)，以确保保持悬浮或者沉底；浮叶及沉水植物选择苦草、黑藻、金鱼藻、睡莲等的一种或几种的组合，种植密度为10～35丛/平。优选地，所述填料曝气系统包括：位于第一箱体内且罩设于人工湿地系统外的第二箱体，第二箱体的底边置于所述格栅板上，第二箱体侧壁与人工湿地系统侧壁之间的区域为填料曝气区，填料曝气区与人工湿地系统通过顶部溢流连通；填充在填料曝气区内的生物强化填料模块；以及设于第二箱体内且位于生物强化填料模块下方的曝气管网，曝气管网外接曝气装置。第二箱体材质为玻璃钢、不锈钢、有机玻璃中的一种或几种组合系统顶部为全封闭透明盖板，材质为玻璃或有机玻璃的一种或几种的组合。进一步优选地，所述第一箱体和第二箱体的盖板均为玻璃盖板且两层玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太阳能动力的智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统，其特征在于，包括太阳能供电智控系统和污水处理主体系统，所述污水处理主体系统包括位于中心的人工湿地系统和对称位于人工湿地系统两侧且由内至外依次设置的曝气填料系统和过滤沉砂加热系统；所述过滤沉砂加热系统包括：罩设在人工湿地系统和曝气填料系统外的第一箱体，第一箱体侧壁与对应曝气填料系统侧壁之间的区域内由水平设置的格栅板分隔为上方的过滤区和下方的预加热沉砂区，过滤区内设置过滤模块，预加热沉砂区与对应的曝气填料系统内相连通；用于分别向两侧过滤区内布水的双向布水管网，双向布水管网相对的两个布水方向不同时开启；以及用于对预加热沉砂区内污水进行预加热和对人工湿地系统内污水进行加热的加热构件，该加热构件由所述太阳能供电智控系统供电并受控于所述太阳能供电智控系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能动力的智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统，其特征在于，包括太阳能供电智控系统和污水处理主体系统，所述污水处理主体系统包括位于中心的人工湿地系统和对称位于人工湿地系统两侧且由内至外依次设置的曝气填料系统和过滤沉砂加热系统；所述过滤沉砂加热系统包括：罩设在人工湿地系统和曝气填料系统外的第一箱体，第一箱体侧壁与对应曝气填料系统侧壁之间的区域内由水平设置的格栅板分隔为上方的过滤区和下方的预加热沉砂区，过滤区内设置过滤模块，预加热沉砂区与对应的曝气填料系统内相连通；用于分别向两侧过滤区内布水的双向布水管网，双向布水管网相对的两个布水方向不同时开启；以及用于对预加热沉砂区内污水进行预加热和对人工湿地系统内污水进行加热的加热构件，该加热构件由所述太阳能供电智控系统供电并受控于所述太阳能供电智控系统。2.根据权利要求1所述智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统，其特征在于，所述加热构件包括：设于第一箱体内底部且呈凸台状的导热箱，该导热箱的侧面为与预加热沉砂区接触的斜面，所述人工湿地系统置于该导热箱顶面，所述格栅板的内侧边固定在该导热箱顶面边缘处；竖向设置的至少一块导热板，所述导热板向上伸入人工湿地系统中，导热板内为与导热箱内部连通的中空腔体；以及设于导热箱内的加热传感模块和填充于导热箱及中空腔体内的加热介质，所述加热传感模块由所述太阳能供电智控系统供电并受控于所述太阳能供电智控系统。3.根据权利要求2所述智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统，其特征在于，所述导热板顶部开设交换孔，导热板上方为过水通道。4.根据权利要求1所述智控型抗堵塞人工湿地雨污强化处理系统，其特征在于，所述双向布水管网包括设于第一箱体一侧的第一进水口和第二出水口以及设于对称设于第一箱体另一侧的第二进水口和第一出水口，第一进水口对应第一出水口，第二进水口对应第二出水口，连接第一进水口的进水支管上设置第一进水电磁阀，连接第二进水口的进水支管上设置第二进水电磁阀，第一进水电磁阀和第二进水电磁阀受控于所述太阳能供电智控系统且不同时开启。5.根据权利要求2所述智控型抗堵塞人工...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令为，梅荣武，邵卫伟，王震，王晓敏，谭映宇，
申请(专利权)人：浙江省环境保护科学设计研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33