稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稻草?生物炭?生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法，包括將養(yǎng)殖廢水依次通過一個(gè)厭氧發(fā)酵池、三個(gè)基質(zhì)池和四個(gè)濕地池，厭氧發(fā)酵池和第一個(gè)基質(zhì)池之間、相鄰兩個(gè)基質(zhì)池之間、第三個(gè)基質(zhì)池和第一個(gè)濕地池之間均設(shè)基質(zhì)溝，基質(zhì)溝和基質(zhì)池內(nèi)鋪設(shè)稻草，稻草上添加野生植物，基質(zhì)池的出水處設(shè)擋水跌水坎，濕地池由田埂圍攏而成且相鄰兩個(gè)濕地池通過一道田埂分隔，每個(gè)濕地池的其中兩道田埂的上端面設(shè)截面為倒置的梯形的溢流口，每個(gè)濕地池內(nèi)均添加狐尾藻，最后一個(gè)濕地池在靠近出水的溢流口前設(shè)生物炭層。本發(fā)明的稻草?生物炭?生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法能使得末端出水水質(zhì)大大優(yōu)于國(guó)家養(yǎng)殖業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】
稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種稻草-生物炭-生物集成的人工濕地 處理養(yǎng)殖廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快，一方面城鎮(zhèn)用水供需矛盾 日益突出，另一方面巨量廢水污水的大量排放又使得供水水源不斷地受到污染，進(jìn)而使水 質(zhì)環(huán)境不斷惡化。目前在我國(guó)600多個(gè)城市中，有400多個(gè)城市存在著不同程度的缺水問題， 每年缺水量達(dá)60億噸，由于缺水而造成的經(jīng)濟(jì)損失每年近3000億元。與此同時(shí)，目前我國(guó)城 市每年污水排放量達(dá)414億噸，這些巨量的污水進(jìn)入地表水體后，對(duì)我國(guó)有限的地表水體造 成日益嚴(yán)重的危害，全國(guó)七大水系流域中50%以上的河段均存在著不同程度的污染問題， 江蘇、上海、廣州等地一大批省市已經(jīng)面臨嚴(yán)重的水質(zhì)污染型缺水問題，如太湖流域3000萬 人守著2300平方公里的太湖水，卻出現(xiàn)了"水多難用"的尷尬局面。不管是原始資源型缺水 還是水質(zhì)污染型缺水均已嚴(yán)重影響和制約了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。如何解決這個(gè)問 題已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一個(gè)十分重要的研究課題，在"十五"計(jì)劃綱要中，提出 的污水資源化戰(zhàn)略構(gòu)思無疑是一個(gè)有效地手段之一，污水資源化不僅可以大幅度減少污水 排放量，改善地表水體生態(tài)環(huán)境，減少排水工程投資及運(yùn)行費(fèi)用，而且也可以大幅度增加可 供水量、降低給水處理和供水費(fèi)用，降低因缺水而造成的經(jīng)濟(jì)損失，提高人民的生存健康環(huán) 境，促進(jìn)工業(yè)、旅游業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而我國(guó)污水資源化戰(zhàn)略的實(shí)施卻一直舉步維艱， 目前我國(guó)污水凈化回用率依然很低。造成這種狀況的原因雖然是多方面的，但是主要原因 還是污水凈化回用技術(shù)，還不能適應(yīng)污水資源市場(chǎng)化的要求。過去傳統(tǒng)的生物曝氣池技術(shù) 雖然較能有效地去除污水中的有機(jī)物，但對(duì)氮磷的去除能力較低，出水水質(zhì)并不能達(dá)到中 水回用標(biāo)準(zhǔn);膜生物反應(yīng)器技術(shù)出水水質(zhì)雖然較高，但投資運(yùn)行費(fèi)用較高，限制了該技術(shù)的 廣泛應(yīng)用，其他化學(xué)物理處理技術(shù)也均存在著投資運(yùn)行費(fèi)用高、出水水質(zhì)不穩(wěn)定和二次污 染等問題。
[0003] 現(xiàn)在正在運(yùn)行的人工濕地污水處理技術(shù)具有高效率、低投資、低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、低維持 技術(shù)的特點(diǎn)，在全世界范圍內(nèi)受到越來越廣泛的關(guān)注。但同時(shí)也存在著：不能直接處理污 水，適應(yīng)性差，只能針對(duì)初級(jí)或二級(jí)處理后的污水進(jìn)行深度處理;對(duì)于重金屬污染物吸收效 率低;技術(shù)受環(huán)境溫度影響大;夏季易滋生蚊蟲等缺點(diǎn)?，F(xiàn)有的人工濕地污水處理技術(shù)基本 可分為表面流式、垂直流式和潛流式。表面流人工濕地是最原始的人工濕地，與自然濕地類 似，水深較淺，一般在〇. 2-0.4米左右，廢水從濕地表面流過。這種類型的人工濕地占地面積 大，水力負(fù)荷率小，去污能力有限，氧氣傳輸能力有限，受氣候影響很大，夏季易滋生蚊蠅。 垂直流濕人工地對(duì)于有機(jī)物的去除能力不足，夏季也有滋生蚊蠅的現(xiàn)象。潛流式人工濕地 氧氣供應(yīng)不足，硝化作用不良。近幾年人們提出了復(fù)合人工濕地污水處理方法，可綜合各類 型人工濕地的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著占地面積大、污水處理效果不理想、無法很好的利用濕地 基質(zhì)的吸附和過濾等缺點(diǎn)，因此為了使我國(guó)污水資源化戰(zhàn)略實(shí)施有長(zhǎng)足的發(fā)展，開發(fā)和研 究新型的生態(tài)污水凈化回用技術(shù)具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種稻草-生物炭-生物集成的 人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法，將環(huán)境治理與養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)有機(jī)結(jié)合，從根本上解決了養(yǎng) 殖廢棄物的環(huán)境污染問題，在實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水達(dá)標(biāo)排放和改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的同時(shí)，顯著降 低了企業(yè)的治污成本，進(jìn)一步延伸了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，利用養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)高質(zhì)量有機(jī)肥和 優(yōu)質(zhì)青飼料，提高養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理 養(yǎng)殖廢水的方法，包括將養(yǎng)殖廢水依次通過一個(gè)厭氧發(fā)酵池、三個(gè)基質(zhì)池和四個(gè)濕地池，所 述厭氧發(fā)酵池和第一個(gè)基質(zhì)池之間、相鄰兩個(gè)基質(zhì)池之間、第三個(gè)基質(zhì)池和第一個(gè)濕地池 之間均設(shè)有基質(zhì)溝，所述基質(zhì)溝和基質(zhì)池的截面均為倒置的梯形，基質(zhì)溝和基質(zhì)池內(nèi)均鋪 設(shè)稻草，基質(zhì)溝內(nèi)的稻草添加量為l〇kg/m 2,基質(zhì)池內(nèi)的稻草添加量為25kg/m2,稻草上添加 野生植物，所述基質(zhì)池的出水處設(shè)有擋水跌水坎，所述擋水跌水坎包括地勢(shì)較高處的上坎 基，所述上坎基上設(shè)有擋水坎，所述擋水坎的兩側(cè)設(shè)有坎肩，擋水坎的外側(cè)通過傾斜向下的 U形槽連接下坎基，所述下坎基上設(shè)有卵石，所述濕地池由田埂圍攏而成且相鄰兩個(gè)濕地池 通過一道田埂分隔，所述田埂的截面為梯形，每個(gè)濕地池的其中兩道田埂的上端面設(shè)截面 為倒置的梯形的溢流口，每個(gè)濕地池內(nèi)均添加狐尾藻，在加入狐尾藻后的前7天在濕地池通 入清水和5~10噸/天的廢水并將水位控制在10cm內(nèi)，7天后水位逐步加深到20~30cm，20天 后進(jìn)入正常運(yùn)行階段，最后一個(gè)濕地池在靠近出水的溢流口前設(shè)有寬為0.3~0.5m，長(zhǎng)為3m 的生物炭層。
[0006] 所述野生植物為革命草、結(jié)縷草中的一種或多種，野生植物可以為種子或幼苗。
[0007] 所述基質(zhì)溝的末端通過管道連接到基質(zhì)池或濕地池。
[0008] 所述養(yǎng)殖廢水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵池前先經(jīng)過固液分離。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是:將環(huán)境治理與養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)有機(jī)結(jié)合，從根本上解決了養(yǎng) 殖廢棄物的環(huán)境污染問題，在實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水達(dá)標(biāo)排放和改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的同時(shí)，顯著降 低了企業(yè)的治污成本，進(jìn)一步延伸了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，利用養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)高質(zhì)量有機(jī)肥和 優(yōu)質(zhì)青飼料，提高養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的整體布局的俯視圖；
[0011] 圖2為圖1中的基質(zhì)溝的A-A向的剖視圖；
[0012] 圖3為圖1中的擋水跌水坎的B-B向的剖視圖；
[0013]圖4為圖1中的擋水跌水坎的C-C向的剖視圖；
[0014] 圖5為圖1中的基質(zhì)池的D-D向的剖視圖；
[0015] 圖6為圖1中的濕地池的E-E向的剖視圖；
[0016] 圖7為圖6中F-F向的剖視圖。
[0017]圖中：厭氧發(fā)酵池1、基質(zhì)池2、濕地池3、基質(zhì)溝4、管道5、擋水跌水坎6、坎肩7、擋水 坎8、上坎基9、U形槽10、下坎基11、卵石12、溢流口 13、生物炭層14、田埂15。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0019] 如圖1~圖7所示，稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法，包括 將養(yǎng)殖廢水依次通過一個(gè)厭氧發(fā)酵池1、三個(gè)基質(zhì)池2和四個(gè)濕地池3,所述厭氧發(fā)酵池1和 第一個(gè)基質(zhì)池2之間、相鄰兩個(gè)基質(zhì)池2之間、第三個(gè)基質(zhì)池2和第一個(gè)濕地池3之間均設(shè)有 基質(zhì)溝4,所述基質(zhì)溝4和基質(zhì)池2的截面均為倒置的梯形。每個(gè)基質(zhì)池2的進(jìn)水處和出水處 設(shè)在相對(duì)的兩側(cè)且相互遠(yuǎn)離。
[0020] 如圖2所示，基質(zhì)溝4的底部寬100~250cm，上端口寬150~300cm，高度為60cm，包 括水深w為40cm，埂高g為20cm，基質(zhì)溝4的為土質(zhì)材料，所述基質(zhì)溝4的末端通過管道5連接 到基質(zhì)池2或濕地池3，管道5為PVC管。
[0021] 如圖5所示，基質(zhì)池2的底部寬為21~24m，上端口寬為22~25m，高度為60~100cm， 其中埋高v為20cm，水深u為40~80cm，邊埋的寬度t為40~60cm。
[0022]基質(zhì)溝4和基質(zhì)池2內(nèi)均鋪設(shè)稻草，基質(zhì)溝4內(nèi)的稻草添加量為10kg/m2,基質(zhì)池2內(nèi) 的稻草添加量為25kg/m2,稻草上添加野生植物，所述野生植物為革命草、結(jié)縷草中的一種 或多種，野生植物可以為種子或幼苗。每3~4個(gè)月對(duì)稻草和野生植物進(jìn)行換新，革命草和結(jié) 縷草均為生產(chǎn)旺盛的野生植物，稻草可以減慢水流速度，有利于微生物與野生植物的生長(zhǎng)， 提高去除效率，去C0D等的效果較好。
[0023]所述基質(zhì)池2的出水處設(shè)有擋水跌水坎6,擋水跌水坎6的材質(zhì)為水泥磚和混凝土 (磚混結(jié)構(gòu)），如圖3和圖4所示，所述擋水跌水坎6包括地勢(shì)較高處的上坎基9,上坎基9的的 長(zhǎng)度h為80cm，寬i為30cm，厚度j為15cm。所述上坎基9上設(shè)有擋水坎8,擋水坎8的長(zhǎng)度k為 40cm。寬度p為15cm，高度m為40~80cm。擋水坎8的上端面離地面的距離n為20cm,。所述擋水 坎8的兩側(cè)設(shè)有坎肩7,坎肩7的厚度1為26cm，坎肩7比擋水坎8高出的距離即為n。
[0024]擋水坎8的外側(cè)通過傾斜向下的U形槽10連接下坎基11，所述下坎基11上設(shè)有卵石 12，U形槽10與水平面的傾斜角度為40~60度，下坎基11的長(zhǎng)度r為120cm，厚度s為10~ 15cm，下坎基11的上端面到上坎基9的上端面之間的垂直距離q為250cm，卵石12鋪設(shè)的高度 為40cm。卵石12的外觀呈菱角狀，比表面積好，機(jī)械強(qiáng)度高，無雜質(zhì)，作為墊底層起到過濾吸 附的作用。
[0025] 所述濕地池3由田埂15圍攏而成且相鄰兩個(gè)濕地池3通過一道田埂15分隔，可先用 田埂15圍成一個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域，然后在長(zhǎng)方形區(qū)域的長(zhǎng)度方向等間隔設(shè)三道田埂15將整個(gè)長(zhǎng) 方形區(qū)域分成四個(gè)濕地池3。所述田埂15的截面為梯形，田埂15的上底長(zhǎng)度為30cm，下底長(zhǎng) 度為65cm，高度為50cm。
[0026]每個(gè)濕地池3的其中兩道田埂15的上端面設(shè)截面為倒置的梯形的溢流口 13,溢流 口 13的底部寬為26cm，上口寬為30cm，深度為20cm。濕地池3除了最前端的進(jìn)水的管道5和最 末端出水處需要水泥硬化或采用預(yù)制水泥管外，其余全部為土質(zhì)材料。
[0027] 每個(gè)濕地池3內(nèi)均添加狐尾藻，在加入狐尾藻后的前7天在濕地池3通入清水和5~ 10噸/天的廢水并將水位控制在l〇cm內(nèi)，7天后(此時(shí)狐尾藻完全成活)水位逐步加深到20~ 30cm，20天后進(jìn)入正常運(yùn)行階段，控制每日的廢水量在35~40噸/天。正常運(yùn)行后每隔一個(gè) 月收割一次狐尾藻，可以進(jìn)行條帶狀收割，即每間隔l〇〇cm收割一次，待下一次來對(duì)上次未 收割的部分進(jìn)行收割，即實(shí)行交替收割的方式，此外還需定期清除濕地池3內(nèi)及周邊的雜 草。濕地池3中的狐尾藻的產(chǎn)量很高，年產(chǎn)量約為10~15噸/畝(折干1.3~2噸），折合粗蛋白 約為0.2~0.3噸，是很好的生物質(zhì)資源，主要用途包括:綠肥（用于花木、果園、茶園的覆蓋 還田）、青飼料（飼喂豬、牛、羊、雞、鴨均可）；加工青貯發(fā)酵飼料（要與其他干飼料配合使 用)。
[0028]最后一個(gè)濕地池3在靠近出水的溢流口 13前設(shè)有寬為0.3~0.5m，長(zhǎng)為3m的生物炭 層14,可以在生物炭層14兩側(cè)加裝隔離裝置，使得最終流出的水都需經(jīng)過3米長(zhǎng)度的生物炭 層14,生物炭層14能對(duì)抗生素、重金屬起攔截與去除作用，去除效果好，生物炭層14可以每 年更換一次。
[0029] 所述養(yǎng)殖廢水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵池1前先經(jīng)過固液分離。
[0030] 本發(fā)明主要利用稻草和其攜帶的兼氧型微生物以及野生植物進(jìn)一步降解和消納 厭氧發(fā)酵池1出來的廢水中的C0D和氨氮，再通過濕地池3的狐尾藻的生態(tài)阻控和吸收利用 水體中的溶解態(tài)氮磷，同時(shí)降低C0D，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖廢水中主要污染物氮磷的消納，最終 通過生物炭層14去除抗生素和重金屬等，然后通過對(duì)濕地池3的狐尾藻的收獲和作為飼料、 綠肥等進(jìn)行綜合利用，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水環(huán)保處理與廢棄物資源化利用的有機(jī)結(jié)合。
[0031] 下表即為本發(fā)明的各階段的水質(zhì)狀況對(duì)比表：
[0032]養(yǎng)殖廢水流入不同處理階段后水質(zhì)狀況(mg/L)
[0034] 上表中的人工濕地出口 I即為第三個(gè)基質(zhì)池2的出口，人工濕地出口 II即為第四個(gè) 濕地池3的出口，本發(fā)明的末端出水水質(zhì)大大優(yōu)于國(guó)家養(yǎng)殖業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18596-2001)。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法，其特征在于:包括將養(yǎng)殖 廢水依次通過一個(gè)厭氧發(fā)酵池（1 )、三個(gè)基質(zhì)池(2)和四個(gè)濕地池(3 )，所述厭氧發(fā)酵池（1) 和第一個(gè)基質(zhì)池（2)之間、相鄰兩個(gè)基質(zhì)池（2)之間、第三個(gè)基質(zhì)池（2)和第一個(gè)濕地池（3) 之間均設(shè)有基質(zhì)溝(4)，所述基質(zhì)溝(4)和基質(zhì)池(2)的截面均為倒置的梯形，基質(zhì)溝(4)和 基質(zhì)池(2)內(nèi)均鋪設(shè)稻草，基質(zhì)溝(4)內(nèi)的稻草添加量為10kg/m 2，基質(zhì)池(2)內(nèi)的稻草添加 量為25kg/m2,稻草上添加野生植物，所述基質(zhì)池(2)的出水處設(shè)有擋水跌水坎(6)，所述擋 水跌水坎(6)包括地勢(shì)較高處的上坎基(9)，所述上坎基(9)上設(shè)有擋水坎(8)，所述擋水坎 (8)的兩側(cè)設(shè)有坎肩（7)，擋水坎(8)的外側(cè)通過傾斜向下的U形槽（10)連接下坎基（11)，所 述下坎基（11)上設(shè)有卵石（12 )，所述濕地池(3)由田?。?5)圍攏而成且相鄰兩個(gè)濕地池(3) 通過一道田?。?5)分隔，所述田?。?5)的截面為梯形，每個(gè)濕地池(3)的其中兩道田?。?5) 的上端面設(shè)截面為倒置的梯形的溢流口（13)，每個(gè)濕地池(3)內(nèi)均添加狐尾藻，在加入狐尾 藻后的前7天在濕地池(3)通入清水和5~10噸/天的廢水并將水位控制在10cm內(nèi)，7天后水 位逐步加深到20~30cm，20天后進(jìn)入正常運(yùn)行階段，最后一個(gè)濕地池(3)在靠近出水的溢流 口（13)前設(shè)有寬為0.3~0.5m，長(zhǎng)為3m的生物炭層（14)。2. 如權(quán)利要求1所述稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法，其特征 在于:所述野生植物為革命草、結(jié)縷草中的一種或多種，野生植物可以為種子或幼苗。3. 如權(quán)利要求1所述稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法，其特征 在于:所述基質(zhì)溝(4)的末端通過管道(5)連接到基質(zhì)池(2)或濕地池(3)。4. 如權(quán)利要求1所述稻草-生物炭-生物集成的人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的方法，其特征 在于:所述養(yǎng)殖廢水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵池(1)前先經(jīng)過固液分離。
【文檔編號(hào)】C02F3/28GK105967328SQ201610443594
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月19日
【發(fā)明人】黃承才
【申請(qǐng)人】紹興文理學(xué)院