人工湿地污水处理系统及其净化污水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种人工湿地污水处理系统及其净化污 水的方法。
【背景技术】
[0002] 微生物处理方法是生活污水的常用处理方法，在这个方法中动力消耗是不可避免 的。因为在生活污水处理方法中，栗和鼓风机（或其它充氧设备）这些耗能的设备都是必 需的。在人们的常识中，花费运行费用处理废水属于迫不得已但非常正常的事情，人们已经 逐步接受这种现实。另外一方面，全球的能源危机促使人们开始有了节能减排、清洁生产和 低碳经济等理念，对于废水处理领域，水处理工作需积极寻找新的代替方法，即能够少花费 动力甚至不花费动力的污水处理系统。
[0003] 人工湿地系统是一种动力消耗较少的水处理系统。它是用人工的方法，构建湿地 系统，利用介质过滤、植物的根系吸附以及介质中微生物的作用来处理废水，尤其对生活污 水的处理成效显著。
[0004] 传统的人工湿地系统一般包括水解酸化单元和湿地单元。水解酸化单元对废水进 行预处理，通过水解作用，将大分子有机物转化为小分子有机物，从而更容易被湿地单元中 的介质中的微生物所降解。另外水解酸化单元，可以将废水中的有机氮转化为氨氮，更利于 湿地单元所种植植物的吸收和微生物的降解。
[0005] 传统的人工湿地技术具有如下缺陷：①前置的水解酸化池对处理效果的贡献不 大，大部分有机物依靠湿地的介质截留作用、根系吸附作用和微生物的作用而去除，水解酸 化池本身对污染物的去除率不高，使得整个人工湿地的污染物去除率较传统的A/0系统 (即好氧/厌氧工艺或厌氧/好氧工艺）等方法要低。②水解酸化池经常会发出酸、臭或 产生令人不快的气味。③因为水解酸化池的污染物去除效率不高，生活污水中的有机物尤 其是有机的悬浮物（或称颗粒物）容易造成人工湿地的堵塞。④由于水解酸化池中没有充 氧，因而水解酸化池出水溶解氧含量低，在湿地中会发出臭味。⑤湿地单元的微生物的净化 作用微弱，因为废水中溶解氧的含量偏低。
[0006] 针对传统人工湿地技术的上述缺陷，有人对水解酸化池进行改进，增加曝气系统 和填料，形成接触氧化池，这种改变无疑消除或减弱了上述不足，但曝气系统的工作需要大 量的能量供应，因此，该方法导致了传统人工湿地技术节能优点的丧失。
[0007] 另外，现有人工湿地技术运行不稳定。无论是水解酸化池还是经过改进的接触氧 化池，原理是采用微生物处理，而微生物处理需要合适的温度，当冬季到来气温降低时，水 解酸化池或接触氧化池的微生物活性变差，处理污染物效率变低，进而影响整个系统对污 染物的去除效果。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种人工湿地污水处理系统及其净化污水 的方法，旨在解决现有人工湿地技术中所存在的污染物去除率较低，运行不稳定和高能耗 的问题。
[0009] 本发明是这样实现的，一种人工湿地污水处理系统，包括相互连通的预处理池以 及人工湿地，所述人工湿地内种植有植物；所述人工湿地污水处理系统还包括格栅池、给所 述预处理池内的污水增氧的增氧装置、给所述增氧装置提供能源的能源系统以及控制所述 增氧装置于开启与关闭状态之间交替切换的控制系统；所述格栅池内设置有若干间隔分布 的栅条，所述增氧装置与所述能源系统、控制系统电连接。
[0010] 进一步地，所述人工湿地污水处理系统还包括给所述预处理池内的污水加热的污 水加热设备，所述污水加热设备包括湿地植物发酵池以及沼气锅炉，从所述人工湿地内收 割到的植物填充于所述湿地植物发酵池内，并在湿地植物发酵池内发酵，产生沼气，所述湿 地植物发酵池内的沼气通过管道接入所述沼气锅炉内，用于加热沼气锅炉内的水。
[0011] 进一步地，所述污水加热设备还包括热水出水管道、热水循环栗、换热装置以及锅 炉回水管道，所述换热装置设置于所述预处理池内；所述沼气锅炉、热水出水管道、热水循 环栗、换热装置以及锅炉回水管道依次连通，形成一闭环加热系统，所述换热装置将其自身 的热量传递给预处理池中的污水，进而加热或保温预处理池中的污水。
[0012] 进一步地，所述能源系统包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括多晶硅 太阳能板、太阳能充放电控制器、蓄电池以及用于将直流电转为交流电的逆变器；所述太阳 能充放电控制器的输入端与多晶硅太阳能板电连接，所述太阳能充放电控制器的输出端与 所述蓄电池、逆变器电连接；所述逆变器与所述增氧装置、控制系统电连接。
[0013] 进一步地，所述预处理池内部设置有若干挂料，所述若干挂料内承载有微生物。
[0014] 进一步地，所述预处理池采用地下式钢筋混凝土结构，所述挂料由半软性聚丙烯 材料制造而成，所述若干挂料间隔设置，相邻两个挂料之间的距离为100mm-200mm。
[0015] 进一步地，所述增氧装置包括鼓风机以及设置于预处理池内的若干个曝气头，所 述若干个曝气头通过管道接入所述鼓风机喷出的空气，所述控制系统控制所述鼓风机于开 启与关闭状态之间交替切换，并通过所述曝气头间歇式地往所述预处理池内通入空气，使 所述预处理池形成生物处理中的A/0系统。
[0016] 进一步地，相邻两条所述栅条之间的间隙宽度为5_-10_。
[0017] 本发明为解决上述技术问题，还提供了一种应用上述人工湿地污水处理系统净化 污水的方法，包括以下步骤：
[0018]A、将污水送至格栅池，经过格栅池的过滤去除污水中的杂物；
[0019] B、将初步过滤后的污水输送至预处理池，控制增氧装置于开启与关闭状态之间交 替工作；
[0020] C、预处理池在间歇增氧条件下形成厌氧-好氧交替的环境，从而污水能进行硝化 和反硝化反应，使得污水中的有机物、氨氮、总氮和总磷都能得到降解；
[0021] D、将预处理池处理后的污水排入人工湿地，人工湿地中的植物进一步地将污水中 的氨氮和总磷去除，使出水最终达标排放。
[0022] 进一步地，所述的步骤C中还包括以下步骤：
[0023] C1、将人工湿地内收割到的植物进行发酵，产生沼气；将沼气接入沼气锅炉，沼气 锅炉加热预处理池中的污水，使污水维持在25-30Γ，以保证生物细菌处于有利的工作条 件。
[0024] 本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明中预处理池内设置有增氧装置，在 增氧装置开启时，预处理池中处于充氧状态，污水中的有机物在好氧细菌的作用下水解，形 成二氧化碳和水，氨氮则氧化成氧化氮。在增氧装置关闭时，预处理池处于缺氧状态，有机 物在厌氧或缺氧细菌的作用下水解，大分子变成小分子，好氧处理时形成的氧化氮在缺氧 条件下还原为氮气，进而被除掉。本发明通过增氧装置间歇式的交替工作，形成了生物处理 中的A/0系统，使得污水中的有机物、氨氮、总氮和总磷都能得到降解，通过加热或使废水 保持温度，提高了污染物的去除效率，从而减轻了后续处理的负荷，利于人工湿地的进一步 处理。在后续的人工湿地处理中，污水通过其内填充的砂、石子的过滤作用、其中繁殖的微 生物的作用以及所种植植物根系的吸附作用下，人工湿地完成C0D、氨氮和总磷的进一步去 除，使出水最终达标排放。人工湿地中种植的植物优选为风车草和芦苇，两种植物对污水中 所含C0D、氨氮和总磷的去除率都很高，除污效果显著。同时，本发明的增氧装置、控制系统 以及栗浦等采用太阳能系统作为能源，无需额外能源作为动力源，具备节能减排、清洁生产 和低碳经济等优点。
[0025] 此外，在人工湿地种植的植物收割后可以放入到湿地植物发酵池中发酵，经过发 酵形成沼气提供给沼气锅炉作为加热热水的燃料。沼气锅炉加热的热水则作为加热介质 加热预处理池中的污水。由于是由人工湿地中植物秸杆转化来的热能不需额外补充能量， 节省能耗，实现了植物秸杆减量化和资源化，使生物质能转化为热能，供给污水处理系统应 用。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明实施例提供的一种人工湿地污水处理系统结构示意图。
[0027] 图2是图1中的太阳能供电系统的供电示意图。
[0028] 图3是图1中的控制系统控制人工湿地污水处理系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结 合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030] 如图1至图3所示，为本发明的一较佳实施例，一种人工湿地污水处理系统，包括 格栅池1、预处理池2、增氧装置3、人工湿地4、污水加热设备、能源系统、控制系统8以及液 体输送管道，其中，能源系统包括太阳能供电系统7。
[0031] 格栅池1内设置有格栅板11以及液位检测器12。格栅板1采用不锈钢材料制作， 其上具有若干间隔分布的