一種農村生活污水人工濕地系統及凈化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種污水處理技術，特別涉及一種用于農村生活污水處理的人工濕地系統及凈化方法。
【背景技術】
[0002]水資源在我們國家比較緊缺，人均水資源僅為世界人均占有量的1/4。據中國環境狀況公報顯示，國內水環境污染比較嚴重，特別是江河流域已經遭到污染。隨著生活質量的提高，生活源污染已經占到總污染的主要部分，且呈現逐年增加的趨勢。農村人口在我國占據很大比重，目前我國農村人口居住比較分散，人口數量較多，幾乎沒有任何生活污水收集和處理措施，農村生活污水幾乎直接排放，造成了水體的嚴重污染。據統計每年我國農村生活污水產生量80多億噸。我國大多數農村生活水平相對落后，適合處理農村生活污水的污水處理工藝不多，尋找和研發適合農村分散生活處理的工藝是目前處理農村生活的重中之重。
[0003]除了生活污水，目前農村建筑廢棄垃圾以及田間秸桿等農村生活廢棄物產生量大且處理模式落后，還以直接丟棄、隨意堆放為主，幾乎占到產生量的80%。據資料統計全國建筑垃圾每年產生量高達4億噸；2005年全國秸桿總產生量達到84183.12萬噸。廢棄物的不當處理，不僅對農村的村容村貌造成影響，而且主要是對大氣、土壤和水體造成污染，嚴重威脅到居民的身心健康。如何將農村生活廢棄物，如農村生活污水、廢棄建筑垃圾、田間秸桿進行無害化處理資源化利用是當前新農村建設以及美麗鄉村建設的重要內容。
[0004]目前對于生活污水的處理技術有很多，主要包括傳統活性污泥法、A/Ο法，氧化溝法等等。但根據我國農村地域、人口居住分布以及經濟條件來說，人工濕地比其他傳統的處理方法具有更多的優勢。人工濕地具有投資低、運行和管理費用低、對水量和水質變化適應能力強等特點，它與天然濕地類似，充分利用基質-微生物和植物復合生態系統實現對污水的凈化。
[0005]人工濕地有多種，如何發揮人工濕地的污水處理功效，達到處理要求，選擇濕地類型，在人工濕地的設計中，基質、植物和水是設計的主要因素。但目前選擇基質和植物，以及確定水流方式的體系還不夠完善。對于處理我國分散式農村生活污水處理的濕地設計研宄還處于起步過程。
[0006]人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、基質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。
[0007]人工濕地與傳統污水處理廠相比具有投資少、運行成本低等明顯優勢，在農村地區，由于人口密度相對較小，人工濕地同傳統污水處理廠相比，一般投資可節省1/3 — 1/2。在處理過程中，人工濕地基本上采用重力自流的方式，處理過程中基本無能耗，運行費用低，在人口密度較低的農村地區，建設人工濕地比傳統污水處理廠更加經濟。
[0008]我國應用用于農村污水的人工濕地不多，目前文獻報道的濕地基質或是價格較貴，例如活性炭，礫石，石英砂等，或是凈化污水的效果不是很好，例如河沙等，都不盡如人意。因而如何選擇基質，使其適用于農村生活污水凈化，不僅價格低廉，而且還能實現很好的污水凈化效果，是業界亟待解決的技術問題之一。

【發明內容】

[0009]本發明的目的在于提供一種農村生活污水人工濕地系統及凈化方法，其可以對農村生活污水進行凈化。
[0010]本發明的農村生活污水人工濕地系統，包括至少一濕地床，所述濕地床采用紅磚和秸桿作為填充物裝填形成，其中，由下向上，填充物的粒徑逐漸變小。
[0011]其中，所述濕地床由下向上包括:
[0012]—承托層，厚度為5cm，由粒徑為3_5cm的粘土紅磚填充構成；
[0013]—第二層，厚度為5cm，由粒徑為l_3cm的粘土紅磚填充構成；
[0014]—第三層，厚度為70cm，由粒徑為0.5-lcm的粘土紅磚填充構成；
[0015]—上層，厚度為20cm，由粘土紅磚與稻桿的混合物填充構成，粒徑均小于0.5cm，粘土紅磚:秸桿的重量比為10:1。
[0016]其中，所述的人工濕地系統，可以包括兩個以上的濕地床，各濕地床并行設置在所述人工濕地系統中。
[0017]其中，在所述濕地床上方設置布水管，將污水運輸到所述濕地床上方并釋放；在所述濕地床下游連接集水箱，用于收集經濕地床凈化后的凈化水。
[0018]其中，所述布水管可以設置在濕地床上方20cm處，布水管上設有閥門控制水流開關，布水管有若干分支，每個分支均設置有開關閥門以單獨調節每個分支布水流量大小和開關；所述濕地床，設置在一箱體內，所述濕地床箱體內部可以設有液位計，濕地床箱體內的液位高度為距離濕地床底部40cm-85cm。
[0019]其中，所述集水箱與濕地床壁靠壁緊鄰設置，或者采用一個箱體分隔為濕地床與集水箱，在集水箱、濕地床緊鄰的側壁底部設置有若干個孔，連通集水箱、濕地床。
[0020]其中，在所述集水箱下游設置排水箱，用于收集經過人工濕地系統后所排放的污水。
[0021 ] 其中，所述布水管上游連接配水箱，所述配水箱中設置有前處理過濾裝置。
[0022]所述前處理過濾裝置可以采用不銹鋼濾網膜，濾網膜底部至配水箱底部可以設置擋板，所述濾網膜和擋板將所述配水箱隔開；配水箱中設置潛水泵，潛水泵下游連接液體流量計，流量計下游連接布水管。
[0023]其中，所述人工濕地系統的表面水力負荷為0.2-0.8m3/ (m2.d)，配水-落干周期為7天，濕干時間比為3:4。
[0024]其中，在所述濕地床上種植濕地植物，所述濕地植物采用耐寒、易生長、耐污性能尚的植物。
[0025]本發明的農村生活污水凈化方法，用濕地床對生活污水進行凈化，其中，所述濕地床采用紅磚和秸桿作為填充物裝填形成，由下向上填充物的粒徑逐漸變小，在濕地床上方布放生活污水，在濕地床底部獲得凈化水。
[0026]其中，在生活污水布放到濕地床之前進行過濾和配水，而后經布水管輸送到濕地床上方布放；在生活污水經濕地床凈化后，使凈化水從濕地床底部滲透至緊鄰濕地床的集水箱內。
[0027]本發明具有以下優點和積極意義:
[0028]本發明的人工濕地系統所采用的基質主要為農村的廢棄的秸桿或建筑垃圾，不僅可以凈化污水，也可以將農村廢棄物變廢為寶。另外本發明中，生長于此基質的水生植物可以是水生蔬菜，例如水芹菜，空心菜等，不僅可以對污水起到凈化作用，而且會對農民產生經濟價值。
[0029]本發明可有效的處理農村生活污水，特別是針對小型戶用農村生活污水，工藝簡單，建造方便，適宜于農村分散生活污水處理，可以對農村生活污水進行就地處理，還具有環境生態效益。
[0030]充分利用農村廢棄紅磚，廢棄秸桿為濕地基質，通過系統對農村生活污水的凈化，不僅將生活污水凈化，而且將農村廢棄物進行資源化利用，變為人工土(指上部SO-1OOcm的基質將變為人工土，有效解決農村固體廢物的無害化、減量化處理及資源化利用問題)，達到廢棄物進行以廢制廢，變廢為寶的目的。
[0031]相對于現有的人工濕地來說，本發明的濕地基質采用農村的廢棄的秸桿或建筑垃圾，價格低廉，但是污水凈化效果好。
[0032]本發明的有益效果可以從以下具體應用實例得到證實:
[0033]具體應用實例一:
[0034]天津薊縣某農村生活廢水，污水中CODcr 150.lmg/L, NH3 -N 20.9mg/L, TN35.8mg/L, TP 1.9mg/L,經本發明處理，水力負荷為0.2m3/(m2_ d)，出水CODcr小于50mg/L，NH3-N小于3mg/L, TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。系統運行2個月穩定，植物生長良好，出水水質穩定，系統出水達到《城鎮污水處理廠污水排放標準(GB18918 - 2002)》一級B。
[0035]具體實例二:
[0036]天津西青某農村生活廢水(含分散養殖廢水)，污水中CODcr 398.6mg/L, NH3 - N68.7mg/L, TN 88.6mg/L, TP 9.5mg/L,經本發明處理，水力負荷為 0.2m3/(m2_ d)，出水 CODcr小于50mg/L, NH3 -N小于3mg/L, TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。系統運行2個月穩定，植物生長良好，出水水質穩定，系統出水達到《城鎮污水處理廠污水排放標準(GB18918 - 2002)》
一級B。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發明的垂直流人工濕地裝置的結構示意圖；
[0038]圖2為本發明的人工濕地系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]本發明的以農村廢棄紅磚-秸桿為基質的農村生活污水人工濕地系統，包括至少一垂直流人工濕地裝置，該裝置可以實現污水凈化，構成一種生活污水凈化裝置。在包括兩個以上的垂直流人工濕地裝置的情況下，可以使各裝置并行設置在系統中。如圖1所示，所述垂直流人工濕地裝置包括一箱體，在該箱體內，從下往上，包括承托層1、第二層2，第三層3和上層4，所述各層采用不同粒徑大小的農村建筑廢棄紅磚和農村廢棄秸桿進行裝填。其中，由下向上，填充物的粒徑逐漸變小。
[0040]從下而上順序鋪設的各層，其鋪設方式的一個實施例如下:
[0041]所述承托層1，厚度為5cm，由粒徑為3_5cm之間的粘土紅磚填充構成；
[0042]所述第二層2，厚度為5cm，由粒徑為l_3cm之間的粘土紅磚填充構成；