本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)，特別是一種增強(qiáng)反硝化作用的水平潛流人工濕地系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之間存在一定差距，直排入河的污水廠即使執(zhí)行最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)仍無法滿足地表水ⅴ類水體水質(zhì)要求，因此人工濕地技術(shù)，特別是作為污水處理廠尾水深度處理的人工濕地得到越來越多的關(guān)注，在我國北方地區(qū)正得到大力推廣應(yīng)用。目前，污水處理廠對cod和氨氮的去除較為徹底，但由于碳源的缺乏，反硝化作用往往不徹底，污水廠尾水硝態(tài)氮和tn濃度普遍較高，c/n比往往低與2.0。大量監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，在無碳源補(bǔ)充的情況下，人工濕地在對污水廠尾水進(jìn)行深度凈化時(shí)，tn的去除率一般不超過20%，出水tn濃度仍較高，易導(dǎo)致尾水受納水體富營養(yǎng)化，使得人工濕地技術(shù)受到質(zhì)疑。

目前常用補(bǔ)充甲醇、乙酸、蔗糖溶液等液態(tài)碳源的方式解決水體c/n比低，tn去除效果不佳的問題，但投加液態(tài)碳源成本較高，效果維持時(shí)間短，投加量不好掌握，易造成二次污染；此外，還有使用玉米芯、小麥秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物作為天然纖維素緩釋碳源投加到濕地系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)碳源的緩釋、長期釋放；如：專利申請?zhí)枮閏n201410683823.9的發(fā)明專利公開了一種強(qiáng)化冬季微污染水體脫氮的水平潛流濕地系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過在水平潛流濕地系統(tǒng)的中后端投加玉米芯作為緩釋碳源，出水tn去除率達(dá)到40%。但由于現(xiàn)有的濕地系統(tǒng)不具備重復(fù)添加碳源的功能，玉米芯在濕地系統(tǒng)中分解完畢后無法重新添加，碳源釋放完后即轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀ㄋ綕摿鳚竦?，tn除去率降低，因此，在使用天然纖維素碳源增強(qiáng)水平潛流人工濕地反硝化作用的水平的基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)碳源的緩慢可控釋放和可更換是需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的是提供一種增強(qiáng)反硝化作用的水平潛流人工濕地系統(tǒng)，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中人工濕地緩釋碳源更換不方便，反硝化不足，tn的去除率低，出水tn濃度高，易導(dǎo)致尾水受納水體富營養(yǎng)化的問題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括平行設(shè)置在基質(zhì)床體左右兩邊的布水渠和收水渠，布水渠與基質(zhì)床體間裝有開孔的布水板，收水渠與基質(zhì)床體間有與布水板結(jié)構(gòu)相同開孔的收水板，收水渠右側(cè)壁上自上而下依次裝有用于調(diào)節(jié)水位的第一出水管、第二出水管和第三出水管，布水渠的外側(cè)壁（即圖中左側(cè)壁）上裝有進(jìn)水管，基質(zhì)床體內(nèi)由上而下鋪設(shè)有第一基質(zhì)層、第二基質(zhì)層和底部的防滲土工膜層，所述第一基質(zhì)層為小粒徑的礫石層，所述第二基質(zhì)層為質(zhì)量比的礫石：沸石：鐵屑=60:39:1的混合基質(zhì)；基質(zhì)床體靠近布水渠的一端1/2段的底部平鋪有微孔曝氣管，基質(zhì)床體離布水渠的2/3的位置處裝有相對平行豎直向上的開孔的第一擋板和第二擋板，第一擋板、第二擋板之間構(gòu)成生態(tài)基質(zhì)架安裝槽，生態(tài)基質(zhì)架安裝槽內(nèi)裝有生態(tài)基質(zhì)架，生態(tài)基質(zhì)架包括固定裝在第一擋板、第二擋板之間的橫向骨架和懸掛于橫向骨架上的向下可拆卸式懸掛架，沿懸掛架向下裝有若干中空填料球，填料球內(nèi)填充有專利申請?zhí)枮閏n201610929155.2的制備方法制備的生態(tài)基質(zhì)顆粒。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，新穎獨(dú)特，使用、維護(hù)方便，實(shí)用性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低，大大增強(qiáng)水平潛流濕地的脫氮能力，tn去除率高，效果好，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2為本發(fā)明的布水板（或收水板）的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖3為本發(fā)明第一擋板（或第二擋板）的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖4為本發(fā)明生態(tài)基質(zhì)架安裝槽剖面結(jié)構(gòu)主視圖；

圖5為本發(fā)明懸掛架螺栓卡扣結(jié)構(gòu)主視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明：

如圖1-5所示，本發(fā)明包括平行設(shè)置在基質(zhì)床體5左右兩邊的布水渠1和收水渠6，布水渠1與基質(zhì)床體5間裝有開孔的布水板2，收水渠6與基質(zhì)床體5間有與布水板2結(jié)構(gòu)相同開孔的收水板7，收水渠6右側(cè)壁上自上而下依次裝有用于調(diào)節(jié)水位的第一出水管11-1、第二出水管11-2和第三出水管11-3，布水渠1的外側(cè)壁（即圖中左側(cè)壁）上裝有進(jìn)水管1-1，基質(zhì)床體5內(nèi)由上而下鋪設(shè)有第一基質(zhì)層10-1、第二基質(zhì)層10-2和底部的防滲土工膜層10-3，所述第一基質(zhì)層10-1為小粒徑的礫石層，所述第二基質(zhì)層10-2為質(zhì)量比的礫石：沸石：鐵屑=60:39:1的混合基質(zhì)；基質(zhì)床體5靠近布水渠1的一端1/2段的底部平鋪有微孔曝氣管3，基質(zhì)床體5離布水渠1的2/3的位置處裝有相對平行豎直向上的開孔的第一擋板4-1和第二擋板4-2，第一擋板4-1、第二擋板4-2之間構(gòu)成生態(tài)基質(zhì)架安裝槽8，生態(tài)基質(zhì)架安裝槽8內(nèi)裝有生態(tài)基質(zhì)架，生態(tài)基質(zhì)架包括固定裝在第一擋板4-1、第二擋板4-2之間的橫向骨架9-1和懸掛于橫向骨架9-1上的向下可拆卸式懸掛架9-2，沿懸掛架9-2向下裝有若干中空填料球12，填料球12內(nèi)填充有專利申請?zhí)枮閏n201610929155.2的制備方法制備的生態(tài)基質(zhì)顆粒。

為了保證使用效果和使用方便，

所述的生態(tài)基質(zhì)顆粒為專利申請?zhí)朿n201610929155.2的制備方法制成的顆粒，包括以下步驟：（1）配料：生態(tài)基質(zhì)顆粒是由以下重量計(jì)的原料制成：高滲透性多孔無機(jī)材料50%～75%、無機(jī)結(jié)合料20%～25%和緩釋碳源3%～5%；所述的高滲透性多孔無機(jī)材料為：硅藻土、鈣基膨潤土或沸石粉中的2種或3種的混合物；所述的無機(jī)結(jié)合料為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰或礦渣硅酸鹽水泥的一種，或兩種的混合物；所述的緩釋碳源為玉米芯；（2）玉米芯改性：將玉米芯粉碎成過40-60目篩的顆粒，加入質(zhì)量濃度2%的氫氧化鈉溶液，浸泡2-4h，用清水沖洗至ph為中性，60℃烘箱中烘干，紫外光照射10h，得改性玉米芯；（3）造粒：將高滲透性多孔無機(jī)材料、無機(jī)結(jié)合料和改性玉米芯使用攪拌機(jī)攪拌混合均勻，置入造粒機(jī)造粒，在20～25r/min，向造粒機(jī)內(nèi)噴水，使原料逐漸滾動(dòng)成直徑9-12mm的球形顆粒；（4）養(yǎng)護(hù)：將制好的球形顆粒平鋪在平板上，置于陰涼處，養(yǎng)護(hù)3-5天，每天早晚各灑水一次，灑水至顆粒表面濕潤，晾干，即成生態(tài)基質(zhì)顆粒。

所述布水渠1寬度為基質(zhì)床體5長度的1/20-25，收水渠6與布水渠1寬度相同。

所述基質(zhì)床體5是由鋼筋混凝土砌筑成的長方形，其長寬比為2：1，高2m，底面是由自下而上的20cm厚的素土層、1.5mm厚的hdpe防滲布層和10cm厚的粘土層構(gòu)成的復(fù)合體。

所述第一擋板4-1、第二擋板4-2開孔的孔徑為布水板2開孔孔徑的1/2，開孔數(shù)量為布水板2開孔數(shù)量的2倍。

所述生態(tài)基質(zhì)架安裝槽8與布水渠1寬度相同。

所述橫向骨架9-1為直徑為20mm的不銹鋼管，所述懸掛架9-2為直徑為10mm的中空不銹鋼管，所述中空填料球12直徑為10cm。

所述懸掛架9-2經(jīng)螺栓卡扣13固定在橫向骨架9-1上，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)基質(zhì)的快速安裝及更換。

所述第一基質(zhì)層10-1的礫石粒徑為0.5cm。

所述第二基質(zhì)層10-2的礫石粒徑為1.0-2.0cm，沸石粒徑為1.0-2.0cm，鐵屑粒徑為0.5-1.0cm。

所述第一基質(zhì)層10-1上種植有蘆葦、香蒲、或黃花鳶尾。

所述微孔曝氣管3是由pvc制成的直徑為3cm的圓形空心管，空心管上每間隔0.2m開有直徑為0.3cm的通氣孔。

本發(fā)明的使用情況是，曝氣管長度為基質(zhì)床體的一半，通過在基質(zhì)床體前半段曝氣，濕地床內(nèi)水體溶解氧可達(dá)到4～6mg/l，促進(jìn)硝化細(xì)菌的生長繁殖，使水體中的nh3-n基本完全轉(zhuǎn)化為no3-n，水流流過曝氣段，經(jīng)過一段基質(zhì)后進(jìn)入生態(tài)基質(zhì)懸掛槽中，由于生態(tài)基質(zhì)顆粒持續(xù)釋放碳源，水體中c/n比迅速升高，溶解氧則降低至0.5～1mg/l，水體處于缺氧狀態(tài)，促進(jìn)異養(yǎng)反硝化微生物大量生長繁殖，將水體中的no3-n轉(zhuǎn)化為n2，徹底從水中去除；填料球內(nèi)裝填專利申請?zhí)枮閏n201610929155.2的強(qiáng)化脫氮生態(tài)基質(zhì)顆粒，生態(tài)基質(zhì)顆粒內(nèi)的碳源可持續(xù)釋放6～8個(gè)月，碳源釋放完后，將豎向懸掛架拆卸后取出，更換內(nèi)部的生態(tài)基質(zhì)顆粒后放回安裝槽中即可；本發(fā)明通過微孔曝氣管曝氣、生態(tài)基質(zhì)和基質(zhì)床體內(nèi)混合基質(zhì)的優(yōu)化布局，形成前段曝氣強(qiáng)化硝化、中后段生態(tài)基質(zhì)補(bǔ)充碳源強(qiáng)化反硝化的硝化—反硝化的氮循環(huán)濕地系統(tǒng)，使氮污染轉(zhuǎn)化為n2逸出水體，試驗(yàn)表明，該濕地系統(tǒng)對tn的去除率可達(dá)到60%以上，是傳統(tǒng)水平潛流人工濕地對tn去除率的2～3倍。

綜上所述，本發(fā)明避免了傳統(tǒng)濕地需要經(jīng)常投加甲醇、乙酸等液態(tài)碳源，降低了濕地維護(hù)難度和運(yùn)行成本，可以大大增強(qiáng)水平潛流濕地的脫氮能力，tn去除率大于60%，并且維護(hù)簡單，與投加液態(tài)碳源的人工濕地相比，運(yùn)行費(fèi)用可降低40%，即費(fèi)用降低1.5倍，節(jié)能環(huán)保，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，是人工濕地技術(shù)的一大創(chuàng)新，有效解決污水廠尾水直排造成的水體富營養(yǎng)化問題，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益巨大。