一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器制造技术

本发明专利技术公开一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器，用以深度处理城镇污水厂尾水。该反应器由下向上设置有卵石填料层、轻质填料层和模块化湿地植物种植系统；轻质填料为网状纤维多孔结构，比表面积大，孔隙率高，生物亲和性好，能显著增加湿地填料载体上的微生物量，提高污水中污染物去除效率。模块化湿地植物种植系统将轻质填料作为湿地植物种植的支撑载体，压实后置于空心混凝土植物种植模块内，轻质填料孔隙率高具有较好的透气透水性，有利于植物根系的生长，且该系统可以随意组配拆装，便于人工湿地的维护整修与景观设计。本发明专利技术反应器具有成本低廉、对土建结构要求低、启动时间短、处理负荷高、占地面积小、运行维护简便、景观效果好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理、环境保护
，具体涉及人工湿地反应器。
技术介绍
目前，城镇污水经处理厂处理后直接排放到自然水体中，但由于城镇污水厂尾水中氮污染物浓度依然较高，其相对于地表水环境标准仍有较大的差距，当尾水排放至封闭、半封闭等缓流水体时，容易导致水体富营养化等环境问题。如何对污水处理厂尾水进行低成本高效处理，进一步减轻水污染负荷，已成为亟待解决的问题。近年来，用于污水处理厂尾水深度处理的人工湿地技术发展迅速，例如中国专利文献先后公开的CN102491585A“一种去除城市污水厂尾水硝态氮的组合方法”，CN101412564A“一种用于污水厂尾水深度净化的湿地工艺”等。上述反应器为达到深度处理效能，其工艺流程较长，结构较为复杂，且湿地材料以砂石为主，砂石载体上微生物量少，污染物去除效率低，湿地占地面积大，投资高。
技术实现思路
针对现有城镇污水处理厂尾水深度处理工艺存在的不足，本专利技术提供一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器，采用轻质填料代替现有人工湿地的砂石基质，能显著增加湿地填料载体上的微生物量，提高污水中污染物去除效率，以达到简化处理工艺、增强反应器处理效能、减少投资、运行成本和占地的目的。实现本专利技术目的的技术方案如下：一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器，包括池体，设置在池体上的进水管、出水管和加药管，设置在池体内的布水管；其特征在于，在池体内由下向上设置有卵石填料层、轻质填料层和模块化湿地植物种植系统。所述池体的承托层使用卵石填料，中间层使用轻质填料，表层使用模块化湿地植物种植系统，卵石填料层是由粒径为30~40mm的卵石材料构成，其厚度为100mm。轻质填料层是由网状纤维多孔结构的轻质填料构成，其厚度为700~1900mm。所述表层的模块化湿地植物种植系统是将轻质填料作为湿地植物种植的支撑载体，压实后置于混凝土植物种植模块内，其厚度为200~300mm。本专利技术采用的轻质填料为网状纤维多孔纤维材料，其比表面积大，孔隙率高，生物亲和性好，污水处理厂尾水通过所述轻质填料层时，填料截留尾水中的悬浮物，并将尾水中的污染物质吸附在填料表面，并在填料表面形成大量生物膜。富集于填料表面的微生物以尾水中的污染物质作为基质使其得到降解，使尾水得到净化。本专利技术表层的模块化湿地植物种植系统是针对以轻质填料为基质载体时，湿地植物易倒伏支撑不足而提出的技术。空心混凝土植物种植模块长、宽为400mm~600mm、高度为200mm~300mm，通过将轻质填料压实于空心植物种植模块内，并在其中种植湿地植物。轻质填料孔隙率高具有较好的透气透水性，有利于植物根系的生长，污水处理厂尾水中的一部分氮、磷被湿地植物吸收，从而使尾水得到净化。该系统为模块化，可以随意组配拆装，便于人工湿地的维护整修与景观设计。本专利技术处理的污染物质以硝态氮为主，其降解过程主要为反硝化脱氮。为了实现这一过程，湿地在运行中，需向尾水中添加乙酸钠使进水碳氮比C/N为6:1，湿地的水力停留时间为2~5h，COD负荷为550~970g/m2·d，TN负荷为70~120g/m2·d时，出水水质达到地表水Ⅴ类水标准。本专利技术的效益是：1.处理效能高本反应器由于采用具有网状纤维多孔结构的轻质填料，其比表面积大，生物亲和性好，能显著提高填料载体上的微生物量，提高污水中污染物去除效率。同时，湿地植物进一步除磷脱氮，并通过湿地填料的过滤作用，保证了反应器获得较高的处理效能，显著减小了湿地的占地面积。2.投资低、占地面积小所述轻质填料相对传统的砂石填料质量轻，可增大湿地的深度，同时对湿地土建结构的要求降低，只需要素土夯实覆膜即可，大大减少了反应器的投资及占地面积。3.运行维护方便所述轻质填料相对传统的砂石填料孔径大，不易堵塞。表层采用模块化湿地植物种植系统，由于轻质填料具有较好的透气透水性，防止了湿地植物的烂根现象，植物成活率较高，且该系统可以随意拆装组合，当人工湿地需更换填料时仅需将表层模块拆卸后即可。当部分模块植物枯萎或死亡时仅需将改模块更换后即可。4.生态景观效果良好空心混凝土植物种植模块可根据景观设计要求，拼组成各种形状和图形，美化景观。综上所述，本专利技术反应器具有成本低廉、对土建结构要求低、启动时间短、处理负荷高、占地面积小、运行维护简便、景观效果好等优点。附图说明图1：基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器的平面图；图2：图1的A-A剖面图；图3：基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器湿地植物的平面布置示意图；图4：模块化湿地植物种植系统的平面图；图5：图3的B-B剖面图。具体实施方式以下结合附图进一步说明本专利技术的结构和运行过程：参见图1、图2和图3，本污水处理反应器包括池体1、进水管2、布水管3、出水管4、加药管5、卵石填料层6、轻质填料层7、模块化湿地植物种植系统8等。进水管2、出水管4和加药管5都设置在池体上的合适的位置，布水管3设置在池体内底部。在池体内由下向上设置有卵石填料层6、轻质填料层7和模块化湿地植物种植系统8。轻质填料层7采用的轻质填料为网状纤维多孔材料，轻质填料层7的厚度为700~1900mm；参见图4和图,5，模块化湿地植物种植系统8是将轻质填料作为湿地植物种植的支撑载体，压实后置于空心混凝土植物种植模块内，厚度为200mm~300mm。空心混凝土植物种植模块长、宽为400mm~600mm、高度为200mm~300mm。湿地植物吸收部分氮、磷营养元素，从而使污染物得到去除。空心混凝土植物种植模块可根据景观设计要求，拼组成各种图形，美化景观。反应器运行时，污水处理厂尾水经进水管1与加药管5中的碳源混合后，通过布水管3进入高负荷人工湿地池体1，沿垂直方向依次通过卵石填料层6、轻质填料层7、模块化湿地植物种植系统8，最后由出水管4排入受纳水体。本方法通过植物根系的吸收、湿地填料的吸附、湿地内微生物的反硝化等多重作用去除氮、磷等污染物。在这一阶段，微生物利用添加的碳源实现TN的高效脱氮。以上高负荷人工湿地在运行中需向尾水中添加乙酸钠使进水碳氮比（C/N）比为6:1，通过运行，当湿地的水力停留时间为2~5h，COD负荷为550~970g/m2·d，TN负荷为70~120g/m2·d时，出水水质达到地表水Ⅴ类水标准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器，包括池体（1），设置在池体上的进水管（2）、出水管（4）和加药管（5），设置在池体内的布水管（3）；其特征在于，在池体内由下向上设置有卵石填料层（6）、轻质填料层（7）和模块化湿地植物种植系统（8）；所述轻质填料层（7）采用的轻质填料为网状纤维多孔材料，轻质填料层（7）的厚度为700 ~1900 mm；所述模块化湿地植物种植系统（8）是将轻质填料作为湿地植物种植的支撑载体，压实后置于空心混凝土植物种植模块内，厚度为200 mm~300 mm。

【技术特征摘要】
1.一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器，包括池体（1），设置在池体上的进水管
（2）、出水管（4）和加药管（5），设置在池体内的布水管（3）；其特征在于，在池体内由下向上
设置有卵石填料层（6）、轻质填料层（7）和模块化湿地植物种植系统（8）；
所述轻质填料层（7）采用的轻质填料为网状纤维多孔材料，轻质填料层（7）的厚度为
700~1900mm；
所述模块化湿地植物种植系统（8）是将轻质填料作...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，何强，王颖慕，李彦澄，龚本洲，王佳乐，陈浬，黄巍，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85