一种多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地制造技术

本发明专利技术涉及一种多级缺氧‑厌氧‑好氧一体化复合人工湿地，包括人工湿地的主床体，主床体横向分为第一区域、第二区域，主床体由三个不同的处理单元组成，分别为好氧处理单元、缺氧处理单元、厌氧处理单元，第一区域或第二区域由上下两个处理单元组成，分别是上处理单元、下处理单元，下处理单元为厌氧处理单元，上处理单元为厌氧处理单元或缺氧处理单元，污水从第一区域或第二区域的床体高度较高的一个区域进入，上单元与厌氧单元之间相通，第一区域或第二区域的底部相通。好氧单元内同时种植挺水植物、沉水植物和漂浮植物。从而使得微生物的硝化‑反硝化作用、生物除磷作用进行得更为彻底，以降低出水中氮磷的含量，提高出水质量。

A multi-stage anoxic anaerobic aerobic integrated constructed wetland

【技术实现步骤摘要】
一种多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地
本专利技术属于污水生态净化
，具体涉及一种多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。人工湿地技术在发展中国家和地区流域面源污染治理中具有突出的优势，由于其管理便捷、低耗高效等优点，已被广泛用于生活污水、工业废水处理以及河流湖泊的治理和生态修复等领域。人工湿地系统是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统。它是一个完整的生态系统，通过形成内部的良好循环，充分发挥资源的生产潜力，获得污水处理与资源化的最佳效益，实现较好的经济效益和生态效益。人工湿地技术投资和运行费用低，并且还具有操作简单，出水水质好，抗冲击力强，能够改善和美化生态环境等优点，因此具有极其广阔的应用前景。提高脱氮除磷是当前水处理技术提升的核心问题，进一步提高人工湿地系统的脱氮除磷能力，对保障下游水体的水环境质量有重要意义。人工湿地的综述分析表明，表面流人工湿地系统对总氮的平均去除效率不足50％，当冬季温度降低或进水碳氮比下降时，系统对氮的去除率还将进一步下降。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地，包括人工湿地的主床体，主床体横向分为第一区域、第二区域，主床体由三个不同的处理单元组成，分别为好氧处理单元、缺氧处理单元、厌氧处理单元，第一区域或第二区域由上下两个处理单元组成，分别是上处理单元、下处理单元，下处理单元为厌氧处理单元，上处理单元为厌氧处理单元或缺氧处理单元，污水从第一区域或第二区域的床体高度较高的一个区域进入，上单元与厌氧单元之间相通，出水口位于相邻的另一个区域，第一区域或第二区域的底部相通。本专利技术中创新设计了复合结构的人工湿地，将床体溶解氧含量分为好氧、缺氧、厌氧三个梯度，而构筑出区域化的氧梯度区，并通过水力沿程实现溶解氧不同梯度的三级湿地微系统，从而使得微生物的硝化-反硝化作用、生物除磷作用进行得更为彻底，以降低出水中氮磷的含量，提高出水质量。相比于现有的人工湿地，合理分配了缺氧、好氧、厌氧三个床体的位置，协同工作，提高了处理效果，本专利技术中整体结构的布置有利于各个处理单元种群的划分，保证完整的脱氮路径，去除效果更好。在本专利技术中实现溶解氧梯度变化实现微生物的硝化-反硝化作用、生物除磷作用进行得更为彻底的关键技术点为通过植物种植以及系统内部单元设计，构造出缺氧-厌氧-好氧的处理单元，从而能够为需要不同溶氧环境的硝化菌、反硝化菌、聚磷菌提供各自适宜的条件，有效提升系统脱氮除磷效果。作为本专利技术的一些实施方式，好氧单元设置为表面流人工湿地单元，好氧单元内的下部由砾石组成，中部为土壤层，上部为水层，砾石层由上至下砾石的直径依次增大。表面流人工湿地单元是一种表层有水流动的人工湿地类型，系统内可种植多种类型的湿地植物，污水在好氧单元中缓慢流动，设置成表面流人工湿地单元的目的是通过植物的搭配及增加植物种植密度，结合表层水体的大气复氧过程，提升系统内溶解氧水平，实现系统内部的好氧条件。作为本专利技术的一些实施方式，好氧单元的长宽比为3：1～5：1。好氧单元的规格影响好氧单元的污水停留的时间和水力条件，减少死区及缓流区的形成，使系统内溶解氧水平更加均衡。作为本专利技术的一些实施方式，好氧单元内同时种植挺水植物、沉水植物和漂浮植物，在温度较低的季节种植菹草、伊乐藻等。优选的，芦苇、香蒲、水葱、金鱼藻、黑藻、浮萍、凤眼莲、睡莲等；优选的，挺水植物的种植密度为10～25株/m2；优选的，漂浮植物和沉水植物的种植密度为3～10株/m2。作为本专利技术的一些实施方式，好氧单元的水力坡度为小于0.5％。作为本专利技术的一些实施方式，缺氧单元为水平潜流型人工湿地单元，缺氧单元的下部是砾石层，上部是土壤层，砾石层由上至下砾石的直径依次增大，水在单元基质表面以下流动。作为本专利技术的一些实施方式，缺氧单元的长宽比为2：1～3：1，深度为0.4～1.0m。作为本专利技术的一些实施方式，缺氧单元的水力坡度为0.5％～1％。缺氧单元和好氧单元水力坡度设计的原因为优化系统内部水力条件，避免短流死区，避免湿地堵塞。作为本专利技术的一些实施方式，缺氧单元种植挺水植物，所述挺水植物为根系较小泌氧能力较弱的植物，如菖蒲、菰草、水芹，并适当减少种植密度，5～10株/m2。作为本专利技术的一些实施方式，厌氧单元由粗砾石组成，厌氧单元的水力坡度为2％～5％及以上。厌氧单元内部设置粗砾石的目的是，粗砾石层孔隙率较大，而且不种植植物，污染物的去除主要通过砾石表面负载的厌氧生物膜，缺氧单元或好氧单元流动过来的污水进行厌氧处理，较大的孔隙率能够提供较多的厌氧反应空间，避免生物膜富集过程造成湿地系统的堵塞。作为本专利技术的一些实施方式，厌氧单元与上处理单元之间设置单元隔板，单元隔板为波浪板，厌氧单元与上处理单元之间通过单元隔板一侧的通水口相通。优选的，单元隔板为不锈钢、四氟乙烯、超高分子量的聚乙烯等材质。单元隔板的材质不易腐蚀、抗低温、刚度高，表面具有一定的粗糙度。厌氧单元与上处理单元之间不是完全相通的，通过隔离可以起到分隔两个处理区域的作用。作为本专利技术的一些实施方式，厌氧单元与上处理单元之间设置隔墙，隔墙为混凝土或砖石结构，隔墙完全封闭厌氧单元与上处理单元，上处理单元与厌氧单元直接通过溢水口相通，溢水口位于上处理单元的侧壁。通过溢水口污水进入厌氧单元。作为本专利技术的一些实施方式，人工湿地主床体的底部铺设防渗隔水层，防渗隔水层自下而上依次设置大粒径砾石、小粒径砾石、砂土和田土构成；优选的，大粒径砾石、小粒径砾石、砂土和田土的构筑比例为1：1：1：1.5-2.5。本专利技术中厌氧、缺氧、好氧单元内部结构的设置和植物的种植密度都对氧的含量及细菌的繁殖、生物脱氮及除磷路径有影响。专利技术人利用上述的复合人工湿地，相比于现有的布置方式，生物脱氮率提高30～50％，除磷率提高20～40％。本专利技术的有益效果：1、通过植物种类及种植密度的控制，实现了不同类型湿地的立体组合结构，并分隔了不同的溶解氧分区。2、各溶解氧分区能够满足不同功能微生物对代谢环境的要求，相比传统人工湿地，其微生物的种群更加丰富，数量更多，每个分区对应的优势种群能够分别在污染物去除过程中发挥优势。3、相对于传统湿地，分别具有了针对硝化和反硝化过程的处理单元，能够保证完整的生物脱氮路径，对氮的去除效率更高，去除更彻底更稳定。4、前置缺氧湿地单元处理残留的有机物，及其代谢的中间产物及小分子有机产物，可以为后续的厌氧处理单元反硝化提供碳源，从而不需要外加碳源，能够保证反硝化的顺利进行。5、系统集成化程度高，立体性好，可以根据地形地势进行多种变形，景观化效果好，处理效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地，其特征在于：包括人工湿地的主床体，主床体横向分为第一区域、第二区域，主床体由三个不同的处理单元组成，分别为好氧处理单元、缺氧处理单元、厌氧处理单元，第一区域或第二区域由上下两个处理单元组成，分别是上处理单元、下处理单元，下处理单元为厌氧处理单元，上处理单元为厌氧处理单元或缺氧处理单元，污水从第一区域或第二区域的床体高度较高的一个区域进入，上单元与厌氧单元之间相通，出水口位于相邻的另一个区域，第一区域或第二区域的底部相通。/n

【技术特征摘要】
1.一种多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地，其特征在于：包括人工湿地的主床体，主床体横向分为第一区域、第二区域，主床体由三个不同的处理单元组成，分别为好氧处理单元、缺氧处理单元、厌氧处理单元，第一区域或第二区域由上下两个处理单元组成，分别是上处理单元、下处理单元，下处理单元为厌氧处理单元，上处理单元为厌氧处理单元或缺氧处理单元，污水从第一区域或第二区域的床体高度较高的一个区域进入，上单元与厌氧单元之间相通，出水口位于相邻的另一个区域，第一区域或第二区域的底部相通。


2.根据权利要求1所述的多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地，其特征在于：好氧单元设置为表面流人工湿地单元，好氧单元内的下部由砾石组成，中部为土壤层，上部为水层，砾石层由上至下砾石的直径依次增大；
或，好氧单元的长宽比为3：1～5：1。


3.根据权利要求1所述的多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地，其特征在于：好氧单元内同时种植挺水植物、沉水植物和漂浮植物，在温度较低的季节种植菹草、伊乐藻；
优选的，芦苇、香蒲、水葱、金鱼藻、黑藻、浮萍、凤眼莲、睡莲；
优选的，挺水植物的种植密度为10～25株/m2；
优选的，漂浮植物和沉水植物的种植密度为3～10株/m2。


4.根据权利要求1所述的多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地，其特征在于：好氧单元的水力坡度为小于0.5％。


5.根据权利要求1所述的多级缺氧-厌氧-好氧一体化复合人工湿地，其特征在于：缺氧单元为水平潜流型人工湿地单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵聪聪，徐景涛，孔强，杜远达，张艳梦，王倩，梁耿铭，徐飞，刘宁，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37