一种深度处理印染尾水的潜流人工湿地组合生态系统

技术领域

本发明属于尾水处理领域，具体涉及一种深度处理印染尾水的潜流人工湿地组合生态系统。

背景技术

印染废水具有水量水质不稳定、有机物含量高、色度大等特点，治理起来存在一定难度，这导致经处理的印染废水，即印染尾水中有机物浓度和色度均偏高，中水回用率偏低。对印染尾水进行合理有效深度净化处理，使其满足《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准，减小其对水环境的污染，实现水资源的循环利用，这对缓解水资源短缺危机，促进纺织印染工业可持续发展具有重要意义。

目前，对印染尾水的深度处理大多集中在膜分离法、吸附法、高级氧化法、强化生物处理等方面。膜分离技术、吸附法和高级氧化法均可有效去除印染尾水中残余的有机物，降低色度，但其设备投资和运行成本高，安全性要求高，适用范围较窄；强化生物处理可利用微生物降解污染物质，但存在尾水中残存污染物接近传统生物处理的极限而使处理效果有限的问题。人工湿地因其类自然的设计，低能耗的运行，低廉的维护成本以及对水体的良好处理效果，广泛应用于城镇生活污水、印染尾水、工业废水等各方面。潜流人工湿地是常见的人工湿地类型，其占地面积小，对印染尾水具有较好净化效果。但单个潜流人工湿地处理效果稳定性不高，潜流湿地内部易形成死水区，导致净化效果降低；另外，堵塞是潜流人工湿地运行所面临重要问题，堵塞会导致湿地中水流紊乱，降低污染物处理效率，缩短湿地运行寿命。针对湿地堵塞，常见的解决方法是停床、轮休、反冲洗和填料替换，但上述方法均面临投资费用增加，工程量较大，更换时间较长等实际问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种深度处理印染尾水的潜流人工湿地组合生态系统，使得印染尾水中的难降解有机物和色度在不同阶段得到较好的去除，实现以废治废的资源化综合利用，同时解决更换湿地填料的时间长、难度大、湿地内部存在死水区等问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种深度处理印染尾水的潜流人工湿地组合生态系统，所述系统包括沿水流方向设置的生态曝气池、水平潜流折流人工湿地和垂直潜流折流人工湿地；

所述生态曝气池出水经溢流堰进入水平潜流折流人工湿地，所述水平潜流折流人工湿地和垂直潜流折流人工湿地通过集水管道相连，所述水平潜流折流人工湿地和垂直潜流折流人工湿地设置有模块化填料单元；

所述水平潜流折流人工湿地内的模块化填料单元包括第一填料单元和第二填料单元，所述第一填料单元由可拆卸的长方体框架和填料组成，框架的侧板和底板均为网状结构，水流可从任意方向通过，所述第二填料单元由可拆卸的长方体框架和填料组成，底板和三个侧板均为网状结构，水流可通过，一个侧板为实心板，垂直于该侧板的水流不可通过；所述第一填料单元和第二填料单元组合放置在水平潜流折流人工湿地内，第二填料单元间隔分布，形成错开的垂直于湿地底面的组合挡水板，使得水流以上下折流的流态从左至右穿过湿地内部；

所述垂直潜流折流人工湿地内的模块化填料单元包括第三填料单元和第四填料单元，所述第三填料单元由可拆卸的长方体框架和填料组成，框架的侧板和底板均为网状结构，水流可从任意方向通过，所述第四填料单元由可拆卸的长方体框架和填料组成，侧板均为网状结构，水流可通过，底板为实心板，垂直于底板的水流不可通过；所述第三填料单元和第四填料单元组合放置在垂直潜流折流人工湿地内，第四填料单元间隔分布，形成错开的平行于湿地底面的组合挡水板，使得水流以左右折流的流态从上至下穿过湿地内部。

作为优选，所述生态曝气池内设有至少两块挡流板，用于引导水流呈S型流动；所述挡流板上固定有生物绳；所述生态曝气池前端设有导流板，垂直于水流方向放置，后端设有微孔曝气管；所述生态曝气池出口处为斜坡设计，斜坡上种植有挺水植物。

作为优选，所述水平潜流折流人工湿地内设有至少两层模块化填料单元，所述第二填料单元在水平方向上交错分布，形成的相邻两块组合挡水板的顶端位置以及底端位置均不在同一水平面上。

作为优选，所述垂直潜流折流人工湿地内设有至少两层模块化填料单元，所述第四填料单元在垂直方向上交错分布，形成的相邻两块组合挡水板的左端位置及右端位置均不在同一垂直面上。

作为优选，第一填料单元、第二填料单元、第三填料单元和第四填料单元的四个侧板和底板的周围均设有凹槽和凸起，框架侧面一对相邻面设有凸起，另一对相邻面设有凹槽，凸起和凹槽均贯穿上下端面，便于填料单元间安装和固定。

作为优选，构成组合挡水板的相邻实心板之间设有密封胶条。

作为优选，所述模块化填料单元的填料为甘蔗渣和/或粒径0.5～5cm的建筑废砖；所述水平潜流折流人工湿地和垂直潜流折流人工湿地表层铺有厚度为10～20cm细沙石，并种植挺水植物。

作为优选，所述挺水植物选取美人蕉和黄菖蒲中的1～2种，芦苇、香蒲和水葱中的1～2种。

有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)水平潜流折流人工湿地和垂直潜流折流人工湿地采用组合模块化填料单元，通过改变填料单元框架的侧板和底板的结构，在组装填料单元的同时，形成湿地内部的挡水板，让水流以折流流态穿过湿地内部，减少湿地内部死水区，改善水体流动性，充分发挥湿地净化功能。另外，模块化填料单元的设计，可以在系统堵塞、净化能力降低时可快速地拆卸更换填料，有效延长湿地运行寿命，提高湿地运行管理的灵活性，降低管理维护费用。

(2)湿地内部填料采用甘蔗渣和/或建筑废砖，甘蔗渣属于农业废弃物，建筑废砖为建筑废弃物，利用上述两种废弃物吸附降解印染尾水污染物，可降低处理成本，以废治废，实现资源综合化利用。

(3)生态曝气池作为组合系统的前置单元，具有一定抗冲击能力，可缓冲调节水量变化较大的印染尾水，内部设有导流板、挡流板和生物绳，可改善印染尾水流态，降低水体悬浮物，结合微孔曝气技术快速增加水体溶解氧，初步净化印染尾水水质。

(4)本系统组合采用生态曝气池、水平潜流折流人工湿地和垂直潜流折流人工湿地，占地面积小，在系统内形成好氧-厌氧-好氧的反应器，有利于印染尾水中有机物及氮的去除。系统采用组合生态工艺，投资成本较低，管理维护简单，系统内种植有一定的挺水植物，具有生态景观效果的同时还具有一定的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例的工艺流程图；

图2为本发明实施例中的第一/第三填料单元的框架示意图；其中(a)、(b)为网状侧板，(c)为网状底板；

图3为本发明实施例中的第二填料单元的框架示意图；其中(a)、(b)为网状侧板，(c)为实心侧板，(d)为网状底板；

图4为本发明实施例中的第四填料单元的框架示意图；其中(a)、(b)为网状侧板，(c)为实心底板。

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开的一种深度处理印染尾水的人工湿地组合系统，沿水流方向依次设置有：生态曝气池1、水平潜流折流人工湿地2和垂直潜流折流人工湿地3。印染尾水在生态曝气池1内经过导流，微孔曝气及水生植物初步净化处理后，通过溢流堰均匀溢流至水平潜流折流人工湿地2，流经水平潜流折流人工湿地2的印染尾水通过集水管进入垂直潜流折流人工湿地3。

生态曝气池内设有挡流板13，挡流板13的数量≥2，引导水流呈S型流动，增加流动路径。挡流板13上固定有生物绳12，有利于微生物的附着生长和繁殖。生态曝气池前端设有导流板11，后端设有微孔曝气管14，通过曝气机进行微孔曝气；生态曝气池出口处为斜坡设计，斜坡上种植有挺水植物。导流板11垂直于水流方向放置，导流板11中下部均匀布设进水孔，导流板11底部与生态曝气池的池底留有间隙，印染尾水由导流板11中下部进入，可改善水体流态，加速水体大颗粒物质沉淀；生态曝气池底部设有微孔曝气管14，通过曝气机对生态曝气池底部进行微孔曝气；生态曝气池出口处挺水植物茎叶可拦截去除部分细小颗粒物。

水平潜流折流人工湿地2内置有若干模块化填料单元；模块化填料单元包括第一填料单元和第二填料单元，第一填料单元为普通填料单元，由普通框架和填料组成，第二填料单元为挡水板填料单元，由挡水板框架和填料组成。模块化填料单元的填料均为甘蔗渣，甘蔗渣是甘蔗榨汁后的副产品，将其作为填料可降低印染尾水色度，同时还可以作为有机碳源，有利于印染尾水中氮的去除。如图2、3所示，普通框架和挡水板框架均为长方体，由可拆卸的四个侧板和底板拼接而成，顶面开口用于装填填料，四个侧板和底板的板边均设有凹槽和凸起，方便拼接安装，单元框架侧面一对相邻面设有凸起，另一对相邻面设有凹槽，凸起和凹槽均贯穿上下端面，便于填料单元间安装和固定；普通框架的侧板和底板均为网状结构，水流可从任意方向通过；挡水板框架，底板和三个侧板均为网状结构，水流可通过，一个侧板为实心板，垂直于该侧的水流不可通过，若干挡水板框架组合起来，结合密封胶条，放置在湿地的顶部或底部，即形成垂直于湿地底面的组合挡水板；普通填料单元与挡水板填料单元组合放置，形成湿地内部填料的同时，使得水流以上下折流的流态从左至右穿过湿地内部，改善水体流动性，减少湿地内部死水区，使得水体与填料充分接触。水平潜流折流人工湿地2表层铺有厚度为10～20cm细沙石，并种植挺水植物。

垂直潜流折流人工湿地3内置有若干模块化填料单元；模块化填料单元包括第三填料单元和第四填料单元，第三填料单元为普通填料单元，与水平潜流折流人工湿地2相同；第四填料单元为挡水板填料单元，与水平潜流折流人工湿地2挡水板填料单元类似，区别在其框架的底板为实心板，侧板均为网状结构，若干挡水板填料单元组合起来，结合密封胶条，放置在湿地的左端或右端，即形成平行于湿地底面的组合挡水板，普通填料单元与挡水板填料单元组合放置，使得水流以左右折流的流态从上至下穿过湿地内部；垂直潜流折流人工湿地3的模块化填料单元内填料为粒径0.5～5cm的建筑废砖，建筑废砖具有较大的表面积和孔隙率，有利于微生物附着生长和繁殖，并对尾水中污染物和色度有较好的吸附净化效果(湿地内的建筑废砖和甘蔗渣可用交换使用或混合使用)；垂直潜流折流人工湿地3表层铺有厚度为10～20cm细沙石，并种植挺水植物。

挺水植物选取美人蕉和黄菖蒲中的1～2种，芦苇，香蒲和水葱中的1～2种；美人蕉，黄菖蒲和香蒲对印染尾水有较好的耐受性，黄菖蒲、水葱耐寒，可提高低温条件下系统的净化能力，美人蕉和黄菖蒲开花时具有较好的观赏性，芦苇，香蒲和水葱是良好的经济作物。

下面结合一具体应用场景对本发明的具体实施作进一步说明。以某处理印染尾水的潜流人工湿地组合生态系统为例，该系统建设目的是深度处理某印染园区尾水，去除尾水中的有机物污染物、色度和氮磷等可溶性无机物，使出水水质达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准，满足再生水要求。该潜流人工湿地组合生态系统总占地面积约5×10

(1)生态曝气池：生态曝气池前端布置若干拼接导流板，导流板垂直于水流方向设置，每块导流板长宽为2m×1.5m，导流板下半部均匀布设4个导流孔，导流孔长宽为0.3m×0.6m，印染尾水由导流板的中、下部进入生态曝气池。生态曝气池平均水深2.5m，其有效容积为6250m

(2)水平潜流折流人工湿地：长宽比3:1，水深1.6m，占地面积3.0×10

(3)垂直潜流折流人工湿地：长宽比2:1，水深1.6m，占地面积1.5×10

利用该组合系统对印染园区尾水的水质净化效果如表1所示，实际监测数据显示，系统出水水质满足《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)，出水色度，pH，和污染物浓度较为稳定，具有一定的抗冲击能力，系统结构简单，运行管理成本低，具有良好的环境效益。

表1水质净化效果

综上，本发明提供的一种深度处理印染尾水的潜流人工湿地组合生态系统，可较好去除印染尾水中的难降解有机物和色度，利用废弃材料甘蔗渣和建筑废砖作为吸附介质，实现以废治废的资源化综合利用。系统内生态曝气池可以起到缓冲调节、削减细颗粒悬浮物、增加水体溶解氧等作用；系统内潜流人工湿地采用板状拼接的模块化填料单元，更换拆卸方便，解决了因系统堵塞而更换湿地填料的时间长、难度大等问题，并且通过将各填料单元框架的设置，在组合填料单元的同时形成垂直于水流方向的组合挡水板，改善水体流动性，减少湿地内部死水区；系统内种植具有景观效益和经济效益的水生植物，可改善内部生态环境，提高对印染尾水的净化能力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。