本发明专利技术公开了一种低污染水脱氮的人工湿地装置及其处理方法，低污染水脱氮的人工湿地装置包括恒流泵、进水区、主体反应区和出水区；低污染水通过恒流泵泵入进水区；所述进水区设置有进水孔和进水阀；所述出水区设置有出水孔和出水阀；所述主体反应区内设置有垂直向上层级的填料区；所述填料区的上方种植有四季常绿水生植物；所述主体反应区内设置有脱氮微生物菌液和营养液；本发明专利技术充分强化人工湿地在脱氮处理方面，植物、基质和微生物三方面的作用，通过筛选稳定湿地中脱氮优势菌种制得脱氮微生物菌液，再将其用于人工湿地装置中，与优选的冬季常绿的水生植物配合，达到强化人工湿地处理低污染水脱氮效率以及保持其在秋冬季节稳定性的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理工程
，具体涉及一种。
技术介绍
近年来，随着工农业生产的发展和人类活动的加剧，我国部分湖泊水体呈现富营养化现象，氨氮、总氮超标，严重影响了水环境生态安全及人群健康。因此，湖泊水体氮污染治理已经迫在眉睫。其中，低污染水的脱氮处理成为近年来湖泊水体污染治理的新要求。低污染水主要包括污水处理厂排放的尾水，这些尾水虽经过脱氮处理可以达到城镇污水排放I级A或I级B标准，但是仍然超过地表水环境质量V类水标准。另外，规模养殖处理排放水、农村生活污水处理后出水、城镇地表径流和农业面源污染等对湖泊生态水环境而言也属于低污染水。随着低污染水入湖污染物量所占比例不断上升，加之其污染的长期性，其对湖泊水质的危害不可忽视。对低污染水进行治理，进一步削减污染负荷，以满足湖泊流域水环境承载力的需要，已经成为我国湖泊水体环境保护的重要组成部分。人工湿地技术作为一种具有污水处理和水环境生态改善双重功能的工程技术，在国内外已广泛用于 污水的脱氮处理，人工湿地中存在着复杂的氮循环过程，氮素经过人工湿地从水体中永久去除主要有三个过程:水生植物的同化吸收、基质的吸附截留、微生物的转化成气体。基质、微生物和水生植物协同作用，实现氮素从水体中脱除。湿地植物不仅直接吸收水中的氮，而且通过根系为基质供氧，形成好氧一厌氧微环境，提供微生物附着场所等，在人工湿地中发挥重要作用。研究发现目前人工湿地普遍存在植物种类单一、秋冬季节植物衰退等问题，这大大降低了人工湿地的脱氮效果。为此，筛选在秋冬季节保持活性的四季常绿的挺水植物和沉水植物，对其优化配置，形成挺水植物一沉水植物体系，可以加强人工湿地植物的多样性和层次性，同时保证秋冬季节的处理效率。人工湿地中微生物活动在氮素从水体永久去除的过程中起极其重要作用。但是，由于部分人工湿地中好养一厌氧微环境的不足、微生物易流失、活性降低，尤其是在较寒冷季节严重影响人工湿地的脱氮效率。因此，对天然稳定湿地系统中参与氮循环的脱氮微生物进行分离、富集、驯化和筛选，得到脱氮效率稳定的高效氮循环菌液，再投加到人工湿地装置中稳定生长，这有利于增加人工湿地中的脱氮微生物的数量和活性，加快系统稳定，保证脱氮效率。由于人工湿地在运行过程中，其脱氮效率受到环境因素的影响。温度、光照、溶解氧、pH和氧化还原电位ORP等参数的合理控制和优化对人工湿地的处理效率有重要影响，日益严重的低污染水脱氮处理现状，而目前在人工湿地装置中，对这些参数进行实时监控、优化和整合的研究还不多见。目前缺乏处理效率高，长期稳定性好的。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足之处，本专利技术的目的是提供一种处理效率高，长期稳定性好的。 为了实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案的如下:一种低污染水脱氮的人工湿地装置，低污染水脱氮的人工湿地装置包括恒流泵、进水区、主体反应区和出水区；低污染水通过恒流泵泵入进水区；所述进水区设置有进水孔和进水阀；所述出水区设置有出水孔和出水阀；所述主体反应区内设置有垂直向上层级的填料区；所述填料区的上方种植有四季常绿水生植物；所述主体反应区内设置有脱氮微生物菌液和营养液；所述低污染水脱氮的人工湿地装置还包括总控制器、液晶显示屏、温度控制系统、光强传感器、PH计探头、ORP电极和COD测定仪；所述液晶显示屏、用于调节进水温度的温度控制系统、光强传感器、用于监测PH的pH计探头、用于检测氧化还原能力的ORP电极、COD测定仪分别与总控制器相连接；实时检测所述低污染水中的TN、NH4+、N03_、N02_、C0D的浓度值。进一步地，所述填料区分为四层，所述第一层填料为鹅卵石，第一层填料厚度hi的范围为5 < hi < 8cm ;第二层填料为沸石、钢渣或页岩陶粒，第二层填料厚度h2的范围为25 < h2 < 30cm ;第三层填料火山石、优级火山石、钢渣颗粒或沸石，第三层填料厚度h3的范围为25 < h3 < 30cm ;第四层填料为硝化污泥、细沸石、页岩陶粒或无烟煤颗粒，第四层填料厚度M的范围为15 < h4 < 20cm ;所述低污染水的温度为5_30°C，所述温度控制系统包括可加热的贮水器、外部温度控制器和内置的温度传感器；所述光强传感器的灯光照强度控制范围为O~lOOOOLux，所述光照选自自然光照或人工光照；所述人工光照采用卤素灯光源调节光照强度；所述自然光照强度通过自动气象站监测获得实验时的光强数据；所述低污染水的停留时间为7d。进一步地，所述鹅卵石的粒径为l-2cm，所述沸石的粒径为5_8mm，所述钢渣颗粒的粒径为5-8mm,所述页岩陶粒的粒径5_8mm,所述火山石的粒径为5mm,所述优级火山石的粒径为5mm ；所述进水区中的低污染水的氨氮浓度为2.0~20mg/L、总氮浓度为2.0~25mg/L、化学需氧量COD为40~100mg/L。更进一步地，所述低污染水脱氮的人工湿地装置的形状为透明的长方体，所述脱氮微生物菌液由氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌和反硝化细菌组成；将所述培养液3-7d的为一周期进行更换。进一步地，所述水生植物为四季常绿的挺水植物和沉水植物；所述沉水植物种植在挺水植物之间。进一步地，所述挺水植物为西伯利亚鸢尾、石菖蒲或小香蒲；沉水植物为伊乐藻、黑藻或金鱼藻；所述挺水植物的种植密度为20-25株/m2 ;所述低污染水的温度范围为5-30°C，光照强度范围为O~lOOOOLux，低污染水的停留时间为7d。本专利技术的一种低污染水脱氮的人工湿地装置的处理方法，包括如下步骤:(I)预处理人工湿地填料，对将填充的填料用超纯水进行反复冲洗；配置填料区；将水生植物均匀移植在填料区内；再种植水生植物的上面铺设3cm左右的细填料层；将从人工湿地中加入用以提高人工湿地中脱氮微生物的数量和活性的脱氮微生物菌液；再将配置好的已灭菌的培养液注入到人工湿地装置中运行；(2)将低污染水经灭菌后存于贮水箱，所述低污染水经由恒流泵泵入进水区，低污染水经由进水区进入填料区，填料区的填料层对低污染水中氮素的进行去除；(3)在人工湿地形成的好氧-缺氧的微环境，所述脱氮微生物对氮素的进行转化分解；(4)水生植物对水中氮素的吸收进行同化作用；(5)上述步骤(2)至(4)中，总控制器与人工湿地装置内的温度控制系统、光强传感器、pH计探头、ORP电极和COD测定仪相连接，通过总控制器对人工湿地装置内的温度、光强度、PH值、ORP、COD进行控制，低污染水在人工湿地中的停留时间为7天，每间隔24h进行取样，测定低污染水中的TN、NH4\ N03_、N02_、化学需氧量COD的浓度值。进一步地，在步骤(1)中，所述水生植物为沉水植物和挺水植物，所述沉水植物为高度为8-10cm ；在步骤(3)中，营养液通过进水区的进水孔进入人工湿地装置。本专利技术所述的人工湿地在厌氧氨氧化生物脱氮处理中的应用。本专利技术充分强化人工湿地在脱氮处理方面，植物、基质和微生物三方面的作用，通过筛选稳定湿地中脱氮优势菌种制得脱氮微生物菌液，再将其用于人工湿地装置中，与优选的冬季常绿的水生植物配合，形成“挺水植物一沉水植物一高效脱氮微生物”共生体系，再结合填料的优选、级配，同时结合各环境参数的实时监控、优化系本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低污染水脱氮的人工湿地装置，其特征在于：低污染水脱氮的人工湿地装置包括恒流泵、进水区、主体反应区和出水区； 低污染水通过恒流泵泵入进水区；所述进水区设置有进水孔和进水阀；所述出水区设置有出水孔和出水阀；所述主体反应区内设置有垂直向上层级的填料区；所述填料区的上方种植有四季常绿水生植物；所述主体反应区内设置有脱氮微生物菌液和营养液； 所述低污染水脱氮的人工湿地装置还包括总控制器、液晶显示屏、温度控制系统、光强传感器、pH计探头、ORP电极和COD测定仪；所述液晶显示屏、用于调节进水温度的温度控制系统、光强传感器、用于监测pH的pH计探头、用于检测氧化还原能力的ORP电极、COD测定仪分别与总控制器相连接；实时检测所述低污染水中的TN、NH4+、NO3‑、NO2‑、COD的浓度值。
【技术特征摘要】
1.一种低污染水脱氮的人工湿地装置，其特征在于:低污染水脱氮的人工湿地装置包括恒流泵、进水区、主体反应区和出水区； 低污染水通过恒流泵泵入进水区；所述进水区设置有进水孔和进水阀；所述出水区设置有出水孔和出水阀；所述主体反应区内设置有垂直向上层级的填料区；所述填料区的上方种植有四季常绿水生植物；所述主体反应区内设置有脱氮微生物菌液和营养液； 所述低污染水脱氮的人工湿地装置还包括总控制器、液晶显示屏、温度控制系统、光强传感器、PH计探头、ORP电极和COD测定仪；所述液晶显示屏、用于调节进水温度的温度控制系统、光强传感器、用于监测PH的pH计探头、用于检测氧化还原能力的ORP电极、COD测定仪分别与总控制器相连接；实时检测所述低污染水中的TN、NH4+、N03_、N02_、COD的浓度值。2.根据权利要求1所述低污染水脱氮的人工湿地装置，其特征在于:所述填料区分为四层，所述第一层填料为鹅卵石，第一层填料厚度hi的范围为5 < hi < 8cm ;第二层填料为沸石、钢渣或页岩陶粒，第二层填料厚度h2的范围为25 < h2 < 30cm ;第三层填料火山石、优级火山石、钢渣颗粒或沸石，第三层填料厚度h3的范围为25 < h3 < 30cm ;第四层填料为硝化污泥、细沸石、页岩陶粒或无烟煤颗粒，第四层填料厚度h4的范围为15 < h4 < 20cm ；所述低污染水的温度为5-30°C，所述温度控制系统包括可加热的贮水器、外部温度控制器和内置温度传感器； 所述光强传感器的灯光照强度控制范围为O~lOOOOLux，所述光照选自自然光照或人工光照；所述人工光照采用卤素灯光源调节光照强度；所述自然光照强度通过自动气象站监测获得实验时的光强数据； 所述低污染水的停留时间为7d。3.根据权利要求1所述低污染水脱氮的人工湿地装置，其特征在于:所述鹅卵石的粒径为l_2cm，所述沸石的粒径为5-8mm，所述钢渣颗粒的粒径为5_8mm，所述页岩陶粒的粒径5-8mm,所述火山石的粒径为5mm,所述优级火山石的粒径为5mm ； 所述进水区中的低污染水的氨氮浓度为2.0~20mg/L、总氮浓度为2.0~25mg/L、化学需氧量COD为40~100mg/L。...
【专利技术属性】
技术研发人员：李正魁，张万广，王晶晶，韩华杨，朱倩，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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