一种潜流人工湿地及其应用制造技术

本发明专利技术涉及水体治理技术领域，具体涉及一种潜流人工湿地及其应用。本发明专利技术提供了一种潜流人工湿地，包括依次设置的配水区、净化区和集水区，所述配水区中设置有脱氮基质，所述脱氮基质包括植物残体和铁刨花。本发明专利技术将植物残体和铁刨花的混合体作为脱氮基质，能够有效减少反硝化过程中亚硝态氮的积累，从而减少了氧化亚氮的排放；此外，植物残体作为生物质碳源，其中有机碳主要来源于大气中的二氧化碳，在降解过程中不会额外造成大气中二氧化碳浓度的增加，能够降低反硝化过程中温室气体的排放；另外本发明专利技术提供的潜流人工湿地结构简单，适宜大规模推广应用。

A subsurface flow constructed wetland and its application

The invention relates to the technical field of water treatment, in particular to a subsurface flow constructed wetland and its application. The invention provides a subsurface flow constructed wetland, which comprises a water distribution area, a purification area and a water collection area arranged in turn. The water distribution area is provided with a denitrification matrix, which includes plant residues and iron shavings. The invention takes the mixture of plant residues and iron shavings as the denitrification substrate, which can effectively reduce the accumulation of nitrite in denitrification process, thereby reducing the emission of nitrous oxide; in addition, the plant residues as the carbon source of biomass, wherein the organic carbon mainly comes from the carbon dioxide in the atmosphere, which will not increase the carbon dioxide concentration in the atmosphere during the degradation process In addition, the subsurface flow constructed wetland provided by the invention has simple structure and is suitable for large-scale application.

【技术实现步骤摘要】
一种潜流人工湿地及其应用
本专利技术涉及水体治理
，具体涉及一种潜流人工湿地及其应用。
技术介绍
近年来，人工湿地广泛应用于水体水质的净化与恢复、面源污染的控制、初期降雨的处理以及城市污水处理厂尾水的深度处理。但是，将人工湿地应用于低碳高氮类污染水的处理会因碳源不足而存在较大的难度，如果添加异养碳源，不仅会提高处理成本，还有可能造成二次污染。同时，人工湿地中常种植有水生植物，如芦苇、黄菖蒲、香蒲、美人蕉等，若疏于管理使得这些植物在湿地内部凋落腐解，会造成出水水质的恶化，若在枯萎期对植物进行收割，收割下来的植物残体也是一种固体废弃物需要另行处理。此外，有研究表明，人工湿地是重要的温室气体尤其是甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的排放源，其温室气体排放量大约是自然湿地的2～10倍。因此，如何提高低碳高氮类污染水的脱氮效率、解决碳源不足、合理处置收割的植物残体以及控制湿地温室气体排放仍面临着巨大的技术障碍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种潜流人工湿地及其应用，采用本专利技术提供的潜流人工湿地能够提高低碳氮比水体脱氮效果，并降低温室气体的排放，结构简单，适宜大规模推广应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种潜流人工湿地，包括依次设置的配水区、净化区和集水区，所述配水区中设置有脱氮基质，所述脱氮基质包括植物残体和铁刨花。优选地，所述植物残体的平均尺寸为(4～25)mm×(4～25)mm，所述铁刨花的宽度为10～40mm，长度为100～150mm。优选地，所述植物残体和铁刨花的质量比为(0.8～1.5)：(1.0～2.5)。优选地，还包括进水管和出水管，所述进水管与所述配水区的进水口相连通，所述出水管与所述集水区的出水口相连通。优选地，还包括第一穿孔花墙和第二穿孔花墙，所述第一穿孔花墙设置于所述配水区和净化区之间，所述第二穿孔花墙设置于所述净化区和集水区之间。优选地，所述净化区中分布有砾石。优选地，所述砾石的粒径为4～6cm。优选地，所述净化区还包括水生植物，所述水生植物种植于所述砾石的上方。优选地，所述水生植物的枯萎茎叶以及收割的水生植物茎叶经处理后作为植物残体置于配水区中。本专利技术还提供了上述技术方案所述的潜流人工湿地在处理低碳氮比水体中的应用。本专利技术提供了一种潜流人工湿地，包括依次设置的配水区、净化区和集水区，所述配水区中设置有脱氮基质，所述脱氮基质包括植物残体和铁刨花。在本专利技术中，铁刨花的主要成分为单质铁，可以在水环境中作为电子供体促进生物反硝化过程的发生；另外，植物残体腐解过程中会释放出有机碳，其中约30％为腐植酸成分，腐植酸能够充当单质铁电子穿梭体的作用，有效提高单质铁传递电子强化反硝化的能力。本专利技术将植物残体和铁刨花的混合体作为脱氮基质，能够有效减少反硝化过程中亚硝态氮的积累，从而减少了氧化亚氮的排放；此外，植物残体作为生物质碳源，其中有机碳主要来源于大气中的二氧化碳，在降解过程中不会额外造成大气中二氧化碳浓度的增加，能够降低反硝化过程中温室气体的排放；另外本专利技术提供的潜流人工湿地结构简单，适宜大规模推广应用。附图说明图1为本专利技术潜流人工湿地的剖面示意图；图2为本专利技术潜流人工湿地的俯视图；其中，1-进水管，2-配水区，3-净化区，4-集水区，5-出水管，6-砾石，7-水生植物，8-网袋，9-植物残体，10-钢筋，11-尼龙绳，12-第一穿孔花墙；13-第二穿孔花墙。具体实施方式本专利技术提供了一种潜流人工湿地，包括依次设置的配水区、净化区和集水区，所述配水区中设置有脱氮基质，所述脱氮基质包括植物残体和铁刨花。本专利技术提供的潜流人工湿地包括配水区。在本专利技术中，所述配水区的平面尺寸优选为(8～12)m×(0.8～1.2)m，更优选为9m×1m。在本专利技术中，所述配水区中设置有脱氮基质，所述脱氮基质包括植物残体和铁刨花。在本专利技术中，所述植物残体优选包括菖蒲残体、香蒲残体、芦苇残体或美人蕉残体；所述植物残体的平均尺寸优选为(4～25)mm×(4～25)mm，更优选为(6～15)mm×(6～15)mm，最优选为6mm×6mm。在本专利技术中，所述铁刨花优选来源于钢铁加工过程中产生的边角料；所述铁刨花的宽度优选为10～40mm，更优选为15mm，长度优选为100～150mm，更优选为100mm。在本专利技术中，所述植物残体和铁刨花的质量比优选为(0.8～1.5)：(1.0～2.5)，更优选为1：(1.5～2)。本专利技术优选将所述脱氮基质置于网袋中，悬挂于配水区水体中。在本专利技术中，所述网袋的材质优选为尼龙；所述网袋的网眼孔径优选为3～5mm，更优选为4mm；所述网袋优选置于水面下10～15cm处。在本专利技术中，所述网袋的个数优选为3～6个，更优选为4个；相邻所述网袋之间的横向间距优选为150～400mm，更优选为200mm；纵向间距优选为400～1000mm，更优选为500mm。在本专利技术中，所述脱氮基质的质量与进水量的比例关系优选为(1～1.3)kg:1m3/d，所述脱氮基质的更换周期优选为4～5天。作为本专利技术的一个实施例，所述潜流人工湿地还包括进水管，所述进水管与所述配水区的进水口相连通，用于向配水区中输送待处理原水。本专利技术提供的潜流人工湿地优选包括与所述配水区的出水口连通的净化区。在本专利技术中，所述净化区的平面尺寸优选为(6～9)m×(0.8～1.2)m，更优选为8m×1m。在本专利技术中，所述净化区中优选分布有砾石，所述砾石的粒径优选为4～6cm。在本专利技术中，所述砾石能够为硝化、反硝化菌提供附着载体；同时本专利技术采用上述粒径范围的砾石能够有效防止潜流湿地的堵塞问题。在本专利技术中，所述净化区优选还包括水生植物，所述水生植物优选种植于所述砾石的上方。在本专利技术中，所述水生植物优选包括菖蒲、香蒲、芦苇或美人蕉。当所述水生植物优选为菖蒲时，所述菖蒲的种植密度优选为(9～25)株/m2，更优选为16株/m2。在本专利技术中，水生植物一方面可吸收水中的氮用于自身生长，另一方面水生植物的泌氧作用可在根部形成众多好氧-厌氧微区，促进硝化、反硝化菌的生长；同时水生植物的根系分泌物可作为碳源以强化潜流人工湿地的脱氮效果；此外，水生植物的枯萎枝叶以及收割的水生植物茎叶，能够作为植物残体置于配水区中与铁刨花配合作用提高脱氮效率。本专利技术优选将水生植物的枯萎枝叶以及收割的水生植物茎叶经清洗和烘干处理后作为植物残体置于配水区中。作为本专利技术的一个实施例，所述潜流人工湿地还包括第一穿孔花墙，所述第一穿孔花墙设置于所述配水区和净化区之间，能够使水流均匀地由配水区进入净化区。在本专利技术中，所述第一穿孔花墙的孔径优选为(15～25)mm，更优选为20mm。本专利技术提供的潜流人工湿地优选包括与所述净化区的出水口连通的集水区，用于收集处理后的出水。作为本专利技术的一个实施例，所述潜流人工湿地还包括第二穿孔花墙，所述第二穿孔花墙设置于所述净化区和集水区之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种潜流人工湿地，其特征在于，包括依次设置的配水区、净化区和集水区，所述配水区中设置有脱氮基质，所述脱氮基质包括植物残体和铁刨花。/n

【技术特征摘要】
1.一种潜流人工湿地，其特征在于，包括依次设置的配水区、净化区和集水区，所述配水区中设置有脱氮基质，所述脱氮基质包括植物残体和铁刨花。


2.根据权利要求1所述的潜流人工湿地，其特征在于，所述植物残体的平均尺寸为(4～25)mm×(4～25)mm，所述铁刨花的宽度为10～40mm，长度为100～150mm。


3.根据权利要求1或2所述的潜流人工湿地，其特征在于，所述植物残体和铁刨花的质量比为(0.8～1.5)：(1.0～2.5)。


4.根据权利要求1所述的潜流人工湿地，其特征在于，还包括进水管和出水管，所述进水管与所述配水区的进水口相连通，所述出水管与所述集水区的出水口相连通。


5.根据权利要求1所述的潜流人工湿地，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：何圣兵，顾序舜，吴菲，陈旦玥，马玉慧，王亚楠，覃思，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31