技术领域
[0001] 本实用新型涉及河道及湖泊、初期雨水、生活污水、
水产养殖废水、畜禽养殖废水等领域的处理技术，尤其涉及一种生物滤床-人工湿地污水耦合处理装置。
背景技术
[0002] 生物滤床、人工湿地在面源污染如初期雨水、生活污水、受污染河道及湖泊等水环境的修复和治理中获得了广泛的关注，但传统的生物滤床、人工湿地在设计、运行中也存在许多问题，一方面，传统生物滤床、人工湿地在应用中存在堵塞的情况，有的与设计有关，有的与施工和运行管理维护不到位有关；另一方面，传统生物滤床受水
力、污染负荷限制明显，处理对象不够宽泛；传统人工湿地占地面积较大，缺少高效的前置工艺削减污染和水力负荷。
[0003] 再者，单一的技术已经满足不了复杂的水质达标要求，需要在生物滤床和人工湿地自身结构和功能方面进行改进强化或进行技术耦合。例如，公开号为CN 106986459A的中国
发明专利申请文献公开了一种经济作物型滤床-潮汐流人工湿地组合污
水处理系统，包括水生蔬菜滤床系统和潮汐流人工湿地系统；所述水生蔬菜滤床系统由滤床床体和集水渠组成，在滤床内分级种植水生蔬菜，污水流经滤床床体后进入集水渠，再通过管道引入潮汐流人工湿地系统，所述潮汐流人工湿地系统采用三种填充基质，基质层上种植粮食型作物。实用新型内容
[0004] 本实用新型提供一种生物滤床-人工湿地污水耦合处理装置，采用生物滤床和人工湿地上下叠放的结构，减少了占地面积；在上层生物滤床系统加入自通
风管网系统，有效改善了污水
净化时中间区域的溶解
氧，强化
植物根系、
微生物和基质对污染物的
吸附、转化和降解；在下层设置了潜流式人工湿地处理系统，对上层来水中的污染物进行深度处理[0005] 一种生物滤床-人工湿地污水耦合处理装置，包括潜流式人工湿地和叠放在潜流式人工湿地上的生物滤床，所述生物滤床的底部与潜流式人工湿地相连通；所述生物滤床包括滤床床体和自
通风装置；
[0006] 所述滤床床体内由上至下依次设置基质过滤层和强化曝气层，基质过滤层表面种植挺水植物，所述强化曝气层包括竖向开孔的空心砖、由所述空心砖间隔而成的若干个强化曝气区、设于所述强化曝气区内的曝气装置，强化曝气层底部与所述潜流式人工湿地连通；
[0007] 所述自通风装置包括若干通气短管和若干通气长管，所述通气短管一端插入所述过滤基质层内、另一端延伸至所述过滤基质层上方，所述通气长管一端连通所述强化曝气区、另一端延伸至所述过滤基质层上方。
[0008] 污水垂直进入基于自通风强化的新型生物滤床-潜流式人工湿地耦合
污水处理系统后，首先通过基质过滤、植物根系吸附与微生物代谢等作用将污水中污染物进行削减；随着污水向下流动，自通风强化管网系统利用湿地内外温差产生空气流动，在强化辅助系统所在区域利用
负压产生的溶解氧强化对污染物的降解，处理后的污水从耦合系统的底部向下流动进入潜流式人工湿地进一步的处理后上端出水；可根据处理对象的污染程度选择运行的工况，通过强化辅助系统以及自通风强化长管的附加输送措施确保出水稳定达标。
[0009] 优选地，所述通气长管和通气短管可兼做微生物菌剂投加通道。
[0010] 基质过滤层基质为碎石、陶粒、沸石、无烟
煤、
钢渣等的一种或几种的组合，且粒径在20～50mm之间；针对由通风长管、短管投加的微生物或药品起到深度净化的作用。
[0011] 优选地，所述潜流式人工湿地包括湿地墙体和填充于湿地墙体内的基质；所述基质为碎石、陶粒、沸石、
无烟煤和钢渣中的一种或几种的组合，且粒径在10～30mm之间。
[0012] 进一步优选地，所述潜流式人工湿地中且未被生物滤床
覆盖处种植挺水植物。
[0013] 更进一步优选地，所述潜流式人工湿地中挺水植物为美人蕉、千屈菜、再力花、菖蒲和纸莎草中的一种或几种的组合；种植
密度为6-12株/平米。
[0014] 优选地，所述曝气装置包括外接曝气设备的曝气头或曝气管以及独立设置的开孔封闭腔体。
[0015] 进一步优选地，所述开孔封闭腔体为
瓶口封闭且周身开孔的塑料瓶或周身开孔的堵头PVC管或二者的组合。
[0016] 优选地，所述强化曝气区的水平投影面积总和小于等于基质过滤层表层水平投影面积的30％。
[0017] 有选题，所述基质过滤层和强化曝气层之间设置承重格栅板，所述承重格栅板上铺设网格板。
[0018] 进一步优选地，所述通气长管的管径为10～50mm、上端高出基质过滤层表面50～80mm、下端置于网格板上或深入强化曝气区内20～50mm；所述通气短管的管径为30～
110mm、上端高出基质过滤层表面50～80mm、下端深入基质过滤层1/5～1/2的距离处。
[0019] 基质过滤层与强化辅助系统层之间设有承重格栅板，承重格栅板厚度在5～30mm之间，间距(或孔径)为5～30mm，其材质为
不锈钢、
碳钢、
铝质等其中一种或几种的组合；所述的承重格栅板上铺设孔径为1～3mm的玻璃钢网格板用以防止上层基质填料进入下层。
[0020] 所述基质过滤层中挺水植物为美人蕉、千屈菜、再力花、菖蒲、纸莎草等的一种或几种的组合；所述的挺水植物种植密度为6-12株/平米。
[0021] 与
现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
[0022] 1)采用生物滤床和人工湿地上下叠放的结构。在上层生物滤床系统加入自通风管网系统，有效改善了污水净化时中间区域的溶解氧，强化植物根系、微生物和基质对污染物的吸附、转化和降解；在下层设置了潜流式人工湿地处理系统，对上层来水中的污染物进行深度处理。
[0023] 2)生物滤床中加入了强化辅助系统，根据待处理对象污染情况可以选择在进水的同时控制辅助曝气系统的开启，以强化处理相对较高浓度的污水，确保处理效果，减少了占地面积，缩短了系统的
水力停留时间，有利于规模化、产业化生产；同时，根据水位的潮汐变化，开孔封闭腔体的加入可以进一步促成局部空气的吸入和排出，增大溶解氧浓度的同时也可有效缓解堵塞现象。
[0024] 3)生物滤床中自通风管网系统长管、短管的设计在实现自通风的同时，还可通过其管道定向投加微生物、环境友好促进剂等，并配合工况的调整以强化特定功能如强化脱氮除磷的实现等。
附图说明
[0025] 图1是本发明装置结构示意图。
[0026] 图中所示附图标记如下：
[0027] 1-生物滤床2-基质过滤层3-通气短管
[0028] 4-通气长管5-挺水植物6-接曝气设备
[0029] 7-承重格栅板8-强化曝气层9-开孔封闭腔体
[0030] 10-曝气头(管)11-人工湿地填料12-空心砖
[0031] 13-潜流人工湿地14-人工湿地出水口
具体实施方式
[0032] 如图1所示，一种生物滤床-人工湿地污水耦合处理装置，包括潜流人工湿地13和生物滤床1，生物滤床1叠放与潜流人工湿地13上。
[0033] 潜流人工湿地包括湿地墙体和填充于墙体中的人工湿地填料11，墙体外侧且靠近顶部处设置人工湿地出水口15，填料为碎石、陶粒、沸石、
无烟煤、钢渣等的一种或几种的组合，且粒径在10～30mm之间。基质中且未被生物滤床覆盖处种植挺水植物，挺水植物为美人蕉、千屈菜、再力花、菖蒲、纸莎草等的一种或几种的组合，挺水植物种植密度为6-12株/平米。
[0034] 滤床床体构造为圆柱体形、方形(长方体、正方体)、倒圆台形等的一种或根据污水处理对象选择的多种组合；其小试、中试材质为玻璃钢、不锈钢、有机玻璃中的一种或几种组合，而工程示范和应用时材质为砖混、钢混的一种或多种组合。滤床床体内由上至下依次为基质过滤层2和强化曝气层。
[0035] 基质过滤层2的基质为碎石、陶粒、沸石、无烟煤、钢渣等的一种或几种的组合，且粒径在5～25mm之间，基质过滤层中种植挺水植物，挺水植物为美人蕉、千屈菜、再力花、菖蒲、纸莎草等的一种或几种的组合，种植密度为6-12株/平米。
[0036] 基质过滤层2与强化曝气层8之前设置承重格栅板7，格栅板厚度在5～30mm之间，间距(或孔径)为5～30mm，其材质为不锈钢、
碳钢、铝质等其中一种或几种的组合；承重格栅板上铺设孔径为1～3mm的玻璃钢网格板用以防止上层基质填料进入下层。
[0037] 强化曝气层8起强化和导流作用，强化曝气层设置1～2层1～2层孔径向上布置安装的标准空心砖，空心砖12将强化曝气层内间隔为若干个强化曝气区，每个强化曝气区内均安装曝气装置，曝气装置包括曝气头(管)11和开孔封闭腔体10，曝气头(管)11外接曝气设备，开孔封闭腔体为塑料瓶(周身开孔)、堵头PVC管(周身开孔)等的一种或几种的组合，开孔封闭腔体独立设置于强化曝气区内。
[0038] 自通风设备包括若干通气长管4和若干通气短管3，长管管径为10～50mm，上端高出基质过滤层表面50～80mm，下端置于玻璃钢网格板上或深入20～50mm；短管管径为30～110mm，上端高出基质过滤层表面50～80mm，下端深入基质过滤层1/5～1/2的距离；长管、短管均采用PVC、PE、PP-R材质的一种或几种的组合。
[0039] 本实用新型工作方式如下：
[0040] 污水垂直进入基于自通风强化的新型生物滤床-潜流式人工湿地耦合污水处理系统后，首先通过基质过滤、植物根系吸附与微生物代谢等作用将污水中污染物进行削减；随着污水向下流动，自通风强化管网系统、利用湿地内外温差产生空气流动，在强化辅助系统所在区域利用负压产生的溶解氧强化对污染物的降解，处理后的污水从耦合系统的底部向下流动进入潜流式人工湿地进一步的处理后上端出水；可根据处理对象的污染程度选择运行的工况，通过强化辅助系统以及自通风强化长管的附加输送措施确保出水稳定达标。
[0042] 一种基于自通风强化的新型生物滤床-人工湿地耦合污水处理系统及方法，其步骤是：
[0043] 污水垂直进入基于自通风强化的新型生物滤床-潜流式人工湿地耦合污水处理系统后，首先通过基质过滤、植物根系吸附与微生物代谢等作用将污水中污染物进行削减；随着污水向下流动，自通风强化管网系统利用湿地内外温差产生空气流动，在强化辅助系统所在区域利用负压产生的溶解氧强化对污染物的降解，处理后的污水从耦合系统的底部向下流动进入潜流式人工湿地进一步的处理后上端出水；可根据处理对象的污染程度选择运行的工况，通过强化辅助系统以及自通风强化长管的附加输送措施确保出水稳定达标。
[0044] 生物滤床系统的构造为长方体，其长、宽、高尺寸分别为2000mm、1200mm和1200mm，其小试材质为玻璃钢。
[0045] 生物滤床系统从上到下依次分为基质过滤层和强化辅助系统层，基质过滤层基质为沸石，且粒径为8mm；强化辅助系统层起到导流和通气作用，装有1层孔径向上布置安装的标准空心砖。
[0046] 强化辅助系统层的空心砖之间设置强化曝气区，且强化曝气区面积为0.48平米；强化曝气区设有曝气头、开孔封闭腔体，且开孔封闭腔体为塑料瓶(周身不规则开孔)；基质过滤层与强化辅助系统层之间设有承重格栅板，格栅板厚度为5mm之间，间距为20mm，其材质为不锈钢；承重格栅板上铺设孔径为3mm的玻璃钢网格板用以防止上层基质填料进入下层。
[0047] 基质过滤层种植挺水植物再力花，其种植密度为9株/平米；所述的自通风管网系统长管管径为20mm，上端高出基质过滤层表面50mm，下端深入玻璃钢网格板以下20mm；短管管径为50mm，上端高出基质过滤层表面50mm，下端深入基质过滤层1/5的距离；自通风管网系统长管、短管均采用PVC材质。
[0048] 潜流式人工湿地系统位于生物滤床的下方，其构造为长方体，其小试、中试材质为玻璃钢；其与生物滤床系统的尺寸比例为1:3。
[0049] 潜流式人工湿地系统种植挺水植物再力花，种植密度为6-12株/平米；基质为沸石，且粒径为30mm。
[0050] 以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。
