一种脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，包括依次顺序设置的预处理单元、进水单元、人工湿地单元。进水单元为脉冲式配水装置，自动调节人工湿地进水流量、控制进水周期；人工湿地单元包含一个或多个人工湿地模块和集水池，采用间隙式运行方式，通过脉冲式配水箱周期性向人工湿地单元布水，排水期空气随着湿地内水位下降进入基质层，形成好氧基质环境，污水中污染物在湿地中进行微生物、基质和植物综合降解，提高污水C、N去除效率的同时，实现磷的长期高效去除。本实用新型专利技术可以成套模块化设计及安装，低能耗、低成本、占地小，基本无日常管理，可解决农村污水因排放分散、水量少、水质差且难以低成本达标处理的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统
本技术属于水污染处理领域，具体涉及人工湿地净化技术。
技术介绍
随着农村生活水平的不断提高，农村生活污水的排放量也逐渐增加。长期以来，人们对分散型农村生活污染重视不足，由于经济发展水平不高、基础设施建设落后，当地百姓环保意识不足，生活污水污水收集、处理系统不完善等原因，农村缺乏有效的农村户用污水治理技术和管理手段，导致大量未经处理污水的随意排放，农村地区水污染形势日益严重，严重的影响了农村的生态环境，农民的饮水安全无法得到保证。针对农村住户分散、厕所设施落后，以及农村生活污水具排放分散、水量和水质波动大、水质污染严重（尤其是农村厕所污水）等特点，专利技术经济适用的分散式厕所污水处理技术十分必要。目前我国农村污水处理的模式主要有集中处理模式和分散处理模式。集中处理模式主要用于农户相对集中、地势有一定落差的地区，多采用生态塘系统和湿地处理系统；分散处理模式的处理方法主要有化粪池法、稳定塘法、生物膜法和人工湿地法。在农户分散的农村地区，化粪池法最为常见但其复氧效果不佳，使得化粪池处理污水效率较低且出水水质难以达标；稳定塘可充分利用地形特点且能耗较低，但存在有机负荷低、占地面积大、受气候影响大、脱氮除磷不理想等缺点；生物膜法占地面积小且处理效果好，但投资大、抗冲击负荷能力不足；而人工湿地技术具有造价和运行费用低、运行管理方面、净化效果好等优点，是分散式农村生活污水处理的常见技术。但是，对于人工湿地技术，进水的周期性和稳定性很大程度上决定了处理设施的污染负荷和处理效果。而在农村地区，化粪池的出水周期性和稳定性很差，利用脉冲配水的间歇进水方式，不但能够克服农村生活污水水量和水质波动大的缺点，并且人工湿地单元配合间隙式运行模式，在排水期空气随着湿地内水位下降通过通气管进入基质层，形成好氧基质环境，提高人工湿地处理效果。现有脉冲配水装置一般是采用复杂的液位传感装置及电磁控制阀门控制，利用水泵或闸门等动力装置，通过人工操作或程序远程控制进行周期性配水，通常系统比较复杂，这样就导致了故障率高，维修管理困难，不适用农村生活污水处理。也有部分虹吸式脉冲配水系统，虽然没有复杂的液位传感装置及电磁控制阀门控制，但是在进水为小流量的情况下往往产生连续的溢流而不能形成虹吸，从而失去脉冲配水的功能，不能稳定运行。
技术实现思路
本技术针对现有农村厕所污水处理技术投资运行成本高、占地面积大、效率较低且处理环境恶劣的问题，提供一种脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，利用进水模块中脉冲式配水箱调节人工湿地间隙式运行模式，实现水量波动较大情况下的自动水力控制；利用模块化人工湿地的间隙式垂直下向流处理过程，形成好氧基质环境，使污水中污染物在人工湿地中进行微生物、基质和植物综合降解，并通过采用人工湿地的模块化成套设计，使设备可以实现批量生产、现场快速组装。本技术的具体技术方案如下：一种脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，包括依次顺序设置的预处理单元、进水单元和人工湿地单元。所述预处理单元为化粪池，设置在进水单元前端。所述人工湿地单元包含一个或多个人工湿地模块和集水池。人工湿地模块为间隙式垂直下向流人工湿地结构，自上而下依次布置布水管、湿地复合填料基质层、集水管和防渗层。所述布水管与进水单元的出水口相连。当连接多个人工湿地模块时，人工湿地模块中布水主管与总布水管相连，总布水管与进水单元出水口相连。所述集水池设于人工湿地模块之后。所述集水池中设有湿地自清反冲洗装置和出水管，所述湿地自清反冲洗装置通过通气管与人工湿地模块的集水管末端的阀门连接。当连接多个人工湿地模块时，湿地自清反冲洗装置与人工湿地模块的总集水管相连，并且总集水管与各个人工湿地模块的集水主管末端相连。所述进水单元为脉冲式配水装置，通过进水单元周期性向人工湿地布水，排水期空气随着湿地内水位下降进入基质层，形成好氧基质环境，污水中污染物在湿地中进行微生物、基质和植物综合降解，实现污水处理。本技术中，当采用多个人工湿地模块时，每个人工湿地模块结构相同，多个人工湿地模块阵列布置。本技术中，所述脉冲式配水装置包括配水箱和装于箱内的管式自动进出水器，所述配水箱设进水口，所述管式自动进出水器包括进水管、软管、出水管和可开闭挡水结构。管式自动进出水器的出水管设于配水箱底部，从配水箱底部的开孔穿出；所述进水管通过软管与出水管，为自由可移动状态，所述进水管的重力小于或等于其所受的浮力，进水管受软管限制，其上浮的最高高度低于配水箱进水的最高水位；所述可开闭挡水结构设置在进水管中，可随进水管位置变化而开闭；在配水箱一个存水期内，进水管随箱内液面上升而上浮，当上浮至最高高度，挡水结构闭合，液面高过进水管的管口，箱内水开始流入进水管，在进水管前部形成存水空间，进行短暂存水，使得进水管自重增加而开始下沉，挡水结构开启，污水即通过进水管、软管和出水管排出配水装置，当进水管下沉至配水箱底部，液面低于进水管的管口，完成一个排水期，进水管又开始随液位上浮，开始下一个存水期，如此循环，形成脉冲式配水。所述人工湿地模块中湿地自清反冲洗装置的清洗水源来自集水池并通过水泵从通气管顶端向人工湿地回灌。所述湿地自清反冲洗装置通过通气管与湿地模块的集水主管末端的阀门连接。阀门正常工作状态为常开，人工湿地清洗时阀门关闭。当设置多个人工湿地模块，所述湿地自清反冲洗装置通过通气管与湿地模块的总集水管末端的阀门连接，各个湿地模块的集水主管与总集水管连接。阀门正常工作状态为常开，人工湿地清洗时阀门关闭。本技术的有益效果是：1、本技术中人工湿地采用了间隙式垂直下向流人工湿地，通过进水单元的脉冲式配水装置周期性向人工湿地布水，排水期空气随着湿地内水位下降进入基质层，形成好氧基质环境，随后污水中污染物在间隙式垂直下向流人工湿地中进行微生物、基质和植物综合降解，净化后的水进入集水槽收集、汇入集水池贮存。与常见的连续流人工湿地相比，这种间隙式运行方式周期性将空气封于填料层中，向基质提供良好好氧条件，加强了氧向填料床的转移，强化了微生物好氧降解作用，提高了湿地床溶解氧水平，在有机物生物降解和氨氮硝化过程中，保证良好的碳氧化和硝化作用。另外，湿地填料采用专用复合型填料，如砾石等，吸附性能较好，可以有效提升有机物和氮的去除效率，同时通过化学螯合反应实现磷的长期高效去除。湿地进水布水管上敷设大粒径砾石，水层隐藏在砾石下，减少臭味和蚊蝇问题，对环境友好。2、本技术中进水单元采用的脉冲式配水装置是利用浮力进行机械式脉冲配水的结构，实现将连续性进水转化为周期性进水的目的。本技术利用装置本身浮力以及巧妙设置挡水结构，可实现水力自动调节，调节人工湿地进水流量、控制进水周期，其结构简单，整体效率高，不需要动力，性能稳定，无需人工操作就可实现周期性配水，并且也便于模块化设计及安装，低能耗、低成本、占地小，基本无日常管理。可有效解决农村污水因排放分散、水量少、水质差且难以低成本达标处理的问题。3、本技术在人工湿地中集成了自动清洗系统，人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，包括依次顺序设置的预处理单元（1）、进水单元（2）、人工湿地单元（3）；其特征在于：所述预处理单元（1）为化粪池，设置在进水单元（2）前端；所述人工湿地单元（3）包含一个或多个人工湿地模块和设于其后的集水池（37）；所述人工湿地模块为间隙式垂直下向流人工湿地结构，自上而下依次布置布水管（33）、湿地复合填料基质层（34）、集水管（35）和防渗层（31）；所述布水管（33）连接进水单元（2）的出水口；所述集水池中设有湿地自清反冲洗装置（36）和排水管（38），所述湿地自清反冲洗装置（36）通过通气管（32）与人工湿地模块的集水主管末端的阀门连接；所述进水单元（2）为脉冲式配水装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，包括依次顺序设置的预处理单元（1）、进水单元（2）、人工湿地单元（3）；其特征在于：所述预处理单元（1）为化粪池，设置在进水单元（2）前端；所述人工湿地单元（3）包含一个或多个人工湿地模块和设于其后的集水池（37）；所述人工湿地模块为间隙式垂直下向流人工湿地结构，自上而下依次布置布水管（33）、湿地复合填料基质层（34）、集水管（35）和防渗层（31）；所述布水管（33）连接进水单元（2）的出水口；所述集水池中设有湿地自清反冲洗装置（36）和排水管（38），所述湿地自清反冲洗装置（36）通过通气管（32）与人工湿地模块的集水主管末端的阀门连接；所述进水单元（2）为脉冲式配水装置。


2.根据权利要求1所述的脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，其特征在于，当采用多个人工湿地模块时，每个人工湿地模块结构相同，多个人工湿地模块阵列布置。


3.根据权利要求1或2所述的脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述脉冲式配水装置包括配水箱（21）和装于箱内的管式自动进出水器；所述配水箱设进水口（22）；所述管式自动进出水器包括进水管（23）、软管（24）、出水管（25）和可开闭挡水结构；所述出水管（25）设于配水箱底部，从配水箱底部的开孔穿出；所述进水管（23）通过软管（24）与出水管（25）形成自由可移动状态，所述进水管的重力小于或等于其所受的浮力，进水管受软管限制，其上浮的最高高度低于配水箱进水的最高水位；所述可开闭挡水结构设置在进水管（23）中，可随进水管（23）位置变化而开闭。


4.根据权利要求3所述的脉冲配水式、模块化人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述可开闭挡水结构包括挡板（26）和限位器（27）；所述挡板（26）下端为挡水部，上端与进水管（23）的内壁上侧连...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟俊，刘文博，肖海文，艾海男，梁建军，古励，晏记侠，苏一鸣，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：新型
国别省市：重庆;50