一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，涉及污水处理技术领域。一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，包括处理区、强化除氮区、吸附过滤区、稳定出水水质区和超越区五个分区，每个分区又划分为不同的单元，每个单元中又种植不同类型的植物。本发明专利技术提供的基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，针对传统人工湿地氮去除速度慢、效率低的缺点，基于植物筛选优化配置，具有处理效果好、制备简单、基建与运行费用低等优点。

An enhanced nitrogen removal constructed wetland system based on plant optimal allocation

The invention provides an enhanced denitrification constructed wetland system based on optimized plant configuration, which relates to the technical field of sewage treatment. An enhanced denitrification constructed wetland system based on plant optimal allocation includes five zones: treatment zone, enhanced denitrification zone, adsorption and filtration zone, stable effluent quality zone and transcendental zone. Each zone is divided into different units, and different types of plants are planted in each unit. The enhanced denitrification constructed wetland system provided by the invention has the advantages of good treatment effect, simple preparation, low capital construction and operation cost, aiming at the shortcomings of slow nitrogen removal speed and low efficiency of traditional constructed wetland and optimized configuration based on plant selection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统
本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统。
技术介绍
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。人工湿地处理废水与传统废水处理工艺相比有以下优点：需要的构筑物和设备较少，不需人工曝气供氧，基建投资和运行费用较低，一般只需常规处理的1/2-1/5左右；人工湿地处理系统不设二沉池，产泥量较少等。目前，我国自然水体中氮污染日趋严重，因此人工湿地在脱氮方面的应用也逐步受到重视。现有的废水人工湿地处理系统中，氮的去除主要有两个方式：一是有机氮经生化分解转化为氨氮，氨氮在好氧区被硝化菌氧化成为硝酸盐和亚硝酸盐，硝酸盐和亚硝酸盐在缺氧区又被反硝化菌还原成氮气而最终脱除；二是通过植物吸收得到去除。而存在的问题是，人工湿地仅靠植物的吸收作用，对氮、磷的去除有限，并且，吸收去除速度较慢。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，有效处理废水及其中的氮含量。一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，包括处理区、强化除氮区、吸附过滤区、稳定出水水质区和两个超越区；所述处理区、强化除氮区、吸附过滤区和稳定出水水质区由上至下依次设置，所述超越区，分为左右两个部分，设置在处理区和强化除氮区的两侧，每个部分的长度等于处理区与强化除氮区的长度之和，宽度为吸附过滤区与强化除氮区的宽度之差的1/2；所述处理区，为水平流潜流式人工湿地，用于去除水中的有机污染物和部分氮、磷污染物；所述强化除氮区，为水平流潜流式人工湿地，用于去除废水中超标的氮类污染物质；所述吸附过滤区，为垂直流潜流式人工湿地，用于去除废水中的悬浮污染物；所述稳定出水水质区，为表流式人工湿地，用于去除废水中低浓度的溶解性污染物质；所述超越区，区内水流流速为1.0-1.5m/s，用于使未处理的废水直接进入强化除氮区，补充脱氮反应所需的碳源。优选地，所述处理区包括6个单元，水力停留时间为10d，水力负荷为3-4cm/d，布水深度为30cm，有机负荷为20-40kgBOD/(hm2·d)。优选地，所述处理区包括的6个单元分别为：处理区第一单元、处理区第二单元、处理区第三单元、处理区第四单元、处理区第五单元和处理区第六单元单元；其中处理区第二单元-处理区第五单元均由并联的两个平行区组成，作为主处理区，同时去除COD、氮、磷和重金属物质；所述处理区第一单元为进水布水系统；所述处理区第二单元的水力停留时间为2d，选用植物为水莎草；所述处理区第三单元的水力停留时间为2d，选用植物为薏米；所述处理区第四单元的水力停留时间为4d，选用植物为风车草；所述处理区第五单元的水力停留时间为2d，选用植物为菖蒲；所述处理区第六单元为集水出水系统。优选地，所述强化除氮区，水力停留时间为6d，水力负荷为4-6cm/d，布水深度为30-60cm，氮负荷为1.0-3.0kgN/(hm2·d)；所述强化除氮区包括8个串联的单元，其中单元2-单元7均由并联的两个平行区组成，间隔放置泌氧速率有明显差异的植物，形成串联的多级A0形式，主要去除废水中超标的氮类污染物质。优选地，所述强化除氮区包括的8个单元，分别为：强化除氮区第一单元、强化除氮区第二单元、强化除氮区第三单元、强化除氮区第四单元、强化除氮区第五单元、强化除氮区第六单元、强化除氮区第七单元和强化除氮区第八单元；所述强化除氮区第一单元为进水配水系统；所述强化除氮区第二单元的水力停留时间为1.5d，选用植物为李氏禾；所述强化除氮区第三单元的水力停留时间为0.5d，选用植物为香蒲；所述强化除氮区第四单元的水力停留时间为1.25d，选用植物为李氏禾；所述强化除氮区第五单元的水力停留时间为0.75d，选用植物为野茭草；所述强化除氮区第六单元的水力停留时间为1d，选用植物为李氏禾；所述强化除氮区第七单元的水力停留时间为1d，选用植物为菖蒲；所述强化除氮区第八单元为出水集水系统。优选地，所述吸附过滤区为垂直流潜流式人工湿地，从上至下包括5层，水力停留时间为6d，水力负荷为15-20cm/d，布水深度为60-100cm，有机负荷为60-100kgBOD/(hm2·d)。优选地，所述吸附过滤区包括的5层分别为：吸附过滤区第一层、吸附过滤区第二层、吸附过滤区第三层、吸附过滤区第四层和吸附过滤区第五层；所述吸附过滤区第一层为植物层，选择深根丛生型挺水植物；所述吸附过滤区第二层为进水配水系统；所述吸附过滤区第三层为粗砂层，占10％的最大粒度为50mm，高度为30cm；所述吸附过滤区第四层为卵石层，占10％的最大粒度为80mm，高度为20cm；所述吸附过滤区第五层为集水出水系统。优选地，所述稳定出水水质区为表流式人工湿地，包括4个单元，水力负荷为200-260m3/(hm2·d)，有机负荷为50-70kgBOD/(hm2·d)。优选地，所述稳定出水水质区包括的4个单元分别为：稳定出水水质区第一单元、稳定出水水质区第二单元、稳定出水水质区第三单元和稳定出水水质区第四单元；所述稳定出水水质区第一单元选用植物为水葫芦，面积占此区总面积的30％；所述稳定出水水质区第二单元选用植物为水芹菜，面积占此区总面积的30％；所述稳定出水水质区第三单元选用植物为金鱼藻，面积占此区总面积的20％；所述稳定出水水质区第四单元选用植物为水车前，面积占此区总面积的20％。优选地，所述超越区内还包括两对对称设置的连通口M1和M2；所述第一对连通口M1连接超越区和B4单元，第二对连通口M2连接超越区和B6单元。由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，处理区域为四个区串联，每个区均有重点的去除对象，特别是针对氮的强化去除，具有良好的去除效果；同时，每个区筛选不同种类不同属性的植物，利用植物的本身特性营造出不同的湿地环境，无需额外配置水泵和曝气设备，方法简单，基建和运行费用低。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统分区的平面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统分单元的平面结构示意图。图中，1、处理区；2、强化除氮区；3、吸附过滤区；4、稳定出水水质区；5、超越区；A1、处理区第一单元；A2、处理区第二单元；A3、处理区第三单元；A4、处理区第四单元；A5、处理区第五单元；A6、处理区第六单元；B1、强化除氮区第一单元；B2、强化除氮区第二单元；B3、强化除氮区第三单元；B4、强化除氮区第四单元；B5、强化除氮区第五单元；B6、强化除氮区第六单元；B7、强化除氮区第七单元；B8、强化除氮区第八单元；C1、吸附过滤区第一层；C2、吸附过滤区第二层；C3、吸附过滤区第三层；C4、吸附过滤区第四层；C5、吸附过滤区第五层；D1、稳定出水水质区第一单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，其特征在于：包括处理区、强化除氮区、吸附过滤区、稳定出水水质区和两个超越区；所述处理区、强化除氮区、吸附过滤区和稳定出水水质区由上至下依次设置，所述超越区，分为左右两个部分，设置在处理区和强化除氮区的两侧，每个部分的长度等于处理区与强化除氮区的长度之和，宽度为吸附过滤区与强化除氮区的宽度之差的1/2；所述处理区，为水平流潜流式人工湿地，用于去除水中的有机污染物和部分氮、磷污染物；所述强化除氮区，为水平流潜流式人工湿地，用于去除废水中超标的氮类污染物质；所述吸附过滤区，为垂直流潜流式人工湿地，用于去除废水中的悬浮污染物；所述稳定出水水质区，为表流式人工湿地，用于去除废水中低浓度的溶解性污染物质；所述超越区，区内水流流速为1.0‑1.5m/s，用于使未处理的废水直接进入强化除氮区，补充脱氮反应所需的碳源。

【技术特征摘要】
1.一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，其特征在于：包括处理区、强化除氮区、吸附过滤区、稳定出水水质区和两个超越区；所述处理区、强化除氮区、吸附过滤区和稳定出水水质区由上至下依次设置，所述超越区，分为左右两个部分，设置在处理区和强化除氮区的两侧，每个部分的长度等于处理区与强化除氮区的长度之和，宽度为吸附过滤区与强化除氮区的宽度之差的1/2；所述处理区，为水平流潜流式人工湿地，用于去除水中的有机污染物和部分氮、磷污染物；所述强化除氮区，为水平流潜流式人工湿地，用于去除废水中超标的氮类污染物质；所述吸附过滤区，为垂直流潜流式人工湿地，用于去除废水中的悬浮污染物；所述稳定出水水质区，为表流式人工湿地，用于去除废水中低浓度的溶解性污染物质；所述超越区，区内水流流速为1.0-1.5m/s，用于使未处理的废水直接进入强化除氮区，补充脱氮反应所需的碳源。2.根据权利要求1所述的一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，其特征在于：所述处理区包括6个单元，水力停留时间为10d，水力负荷为3-4cm/d，布水深度为30cm，有机负荷为20-40kgBOD/(hm2·d)。3.根据权利要求1所述的一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，其特征在于：所述处理区包括的6个单元分别为：处理区第一单元、处理区第二单元、处理区第三单元、处理区第四单元、处理区第五单元和处理区第六单元单元；其中，处理区第二单元-处理区第五单元均由并联的两个平行区组成，作为主处理区，同时去除COD、氮、磷和重金属物质；所述处理区第一单元为进水布水系统；所述处理区第二单元的水力停留时间为2d，选用植物为水莎草；所述处理区第三单元的水力停留时间为2d，选用植物为薏米；所述处理区第四单元的水力停留时间为4d，选用植物为风车草；所述处理区第五单元的水力停留时间为2d，选用植物为菖蒲；所述处理区第六单元为集水出水系统。4.根据权利要求1所述的一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，其特征在于：所述强化除氮区，水力停留时间为6d，水力负荷为4-6cm/d，布水深度为30-60cm，氮负荷为1.0-3.0kgN/(hm2·d)；所述强化除氮区包括8个串联的单元，其中单元2-单元7均由并联的两个平行区组成，间隔放置泌氧速率有明显差异的植物，形成串联的多级AO形式，主要去除废水中超标的氮类污染物质。5.根据权利要求1所述的一种基于植物优化配置的强化脱氮人工湿地系统，其特征在于：所述强化除氮区包括的8个单元分别为：强化除氮区第一单元、强化除氮区第二单元、强化除氮区第三单元、强化除氮区第四单元、强化除氮区第五单元、...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鹏飞，何亚婷，张荣新，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21