基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统，包括：多个植物生长区、微生物净化区、隔离层、防渗层及排水管；植物生长区包括基质层和生长在基质层上的植物；基质层包含从上往下的四层：第一层为土壤层，厚度25～30cm；第二层至第四层为砂砾石或建筑拆除垃圾材料层，第二层粒径为0.05～0.3cm，厚度25～30cm,第三层粒径为1～1.5cm,厚度25～30cm，第四层粒径为2.8～3.6cm,厚度25～30cm；多个植物生长区设置于微生物净化区中；隔离层设置于第一层的侧面上，包含上下两层金属丝网层及中间的短纤土工布层；防渗层设置于系统的底部及周围；排水管设置在基质层的第四层中。

【技术实现步骤摘要】
基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统
本技术涉及污水生态处理领域，特别是涉及一种基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统。
技术介绍
工程湿地指由人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水处理。工程湿地废水处理技术是20世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术，一般由人工基质和生长在其上的水生植物(如芦苇、香蒲等)组成，是一个独特的土壤(基质)-植物-微生物生态系统。当污水通过系统时，其中污染物质和营养物质被系统吸收、转化或分解，从而使水质得到净化。湿地对磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化学作用三方面共同作用的结果。废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的ATP、DNA和RNA等有机成分，通过植物的收割而去除；物理化学作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应，这种作用对无机磷的去除会因填料的不同而有差别。由于石灰石及含铁质填料中Ca和Fe可与PO43-反应而沉淀去除PO43-，因而它们是除磷效果较好的填料。含钙质或铁质的地下水渗入人工湿地也有利于磷的去除。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化和对磷的过量积累。在一般二级污水处理系统中，当进水磷含量为10mg/L时，微生物对磷的同化吸收去除仅是进水总磷量的4.5％～19％，所以，微生物除磷主要是通过强化后对磷的过量积累来完成的。上述三种作用对磷的去除能力是不同的，一般以植物对磷的吸收作用为主，这与芦苇等快速且长期生长的挺水植物对磷的需求量密切相关。但是在替换工程湿地填充的基质时，也将种子库及已生根的植株带出了湿地，这将导致工程湿地除磷效果大大降低或者工程湿地短期内不可使用。同时，工程湿地存在占地面积大的缺点。
技术实现思路
技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统及方法。技术方案：为解决上述技术问题，本技术提供的一种基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统，包括：多个植物生长区11、微生物净化区12、隔离层13和防渗层14以及排水管15；其中所述植物生长区11包括基质层和生长在基质层上的植物；所述基质层包含从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大的四层：第一层111为土壤层，厚度25～30cm；其中第二层112基本被第一层包封，其粒径为0.05～0.3cm，厚度25～30cm,第三层113基本被第二层包封，其粒径为1～1.5cm,厚度25～30cm，第四层114基本被第三层包封，其粒径为2.8～3.6cm,厚度25～30cm；所述微生物净化区12用于微生物除磷，所述多个植物生长区(11)相互间隔地位于所述微生物净化区12之中；所述隔离层13设置于所述第一层111的侧面上，包含上下两层金属丝网层以及中间的短纤土工布层；所述防渗层14设置于所述系统的底部及四周；所述排水管设置在所述基质层的第四层中，用于将净化后的水排出系统。优选地，所述植物生长区11中的植物为两种以上不同生长期的植物。优选地，第二至第四层具有合适的压实系数，例如0.92-0.98，例如0.95等。第二至第四层中的基质可以采用建筑拆除垃圾、砂砾石或者其他合适的材料。优选地，所述微生物净化区12中填充有基质121，该基质包括选自糠醛渣和钢渣、或包括糠醛渣、钢渣和活性污泥。糠醛渣和钢渣可以具有适当的粒径，例如分别具有2mm-8mm以及5mm-20mm的粒径。优选地，所述金属丝网层为不锈钢丝网层。优选地，所述短纤土工布的单位面积质量为约350-450g/m2，优选为400g/m2。优选地，所述第一层至第四层各层斜坡坡比为约1:1～1:4，优选1:1.5。优选地，所述植物生长区11中的植物115选自芦苇、香蒲、灯心草、荷花、水芹、茭白荀、荸荠等。根据本技术另一方面，还提供一种基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统来进行除磷的方法，包括以下步骤：1)在植物生长区11栽种所述植物；2)将待处理污水通过微生物净化区12排入湿地系统，控制水位在植物生长区11基质层顶端处水深约25-35cm，优选30cm；3)进行除磷操作，所述除磷操作包括单独进行植物除磷操作或者同时进行植物除磷和微生物除磷操作；4)当植物生长到一定高度后，收割并清出湿地系统。优选地，所述单独进行植物除磷操作包括：5)向微生物净化区12加入糠醛渣和钢渣，并通过pH值实时监测系统来监测湿地系统的水体酸碱度，使水体保持弱酸性到中性，此时主要通过植物吸收及同化作用而除磷，当微生物净化区12中填充的糠醛渣和钢渣累积的高度和植物生长区11基质层顶部齐平或接近时，将填充的糠醛渣和钢渣清除，在一定时间后，利用磷浓度检测计检测磷浓度，达到预设浓度后打开排水管，将除磷后的水经基质层从排水管排出；6)关闭排水管，重复上述步骤2)、3)和5)。优选地，所述同时进行植物除磷和微生物除磷操作包括：7)向微生物净化区12抛洒一层糠醛渣，然后在抛洒一层活性污泥，通过pH值实时监测系统监测此时湿地系统水体酸碱度，然后通过加入糠醛渣、钢渣使水体保持弱酸性到中性；一段时间后再次重复糠醛渣、活性污泥抛洒以及pH调节的操作，活性污泥中微生物对污水中磷正常同化和对磷过量积累进行除磷，此时除磷主要是植物除磷和微生物除磷；当微生物净化区(12)中填充的糠醛渣、钢渣和活性污泥累积的高度和植物生长区(11)基质层顶部齐平或接近时，将填充的糠醛渣、钢渣和活性污泥清除；在一定时间后，利用磷浓度检测计检测磷浓度，达到预设浓度后打开排水管，将除磷后的水经基质层从排水管排出；8)关闭排水管，并重复上述步骤2)、3)和7)。优选地，其中所述单独进行植物除磷操作在植物生长期内进行。其中所述同时进行植物除磷和微生物除磷操作在非植物生长期内进行。优选地，其中每次抛洒活性污泥层厚约5cm。优选地，所述同时进行植物除磷和微生物除磷操作中，每次抛洒的一层糠醛渣厚约5cm。优选地，还包括在步骤1)之后和步骤2)之前，对植物进行干旱培养，以形成发达植物根系。植物生长区与微生物净化区交替设置，并且植物生长区高于微生物净化区，且基质各层从上到下粒径依次变大，这样的结构利于排水实现干旱条件，对基质水势或者说含水率较易控制，刚刚栽种完水生植物，控制土壤水势或者含水率在较小情况下，例如土壤水势可以控制在-8巴～0巴，有利于形成发达植物根系，有益于之后利用植物除P效率的提高；土壤水势可用土壤水势仪测量得到其值。优选地，所述方法，还包括在步骤4)之后，重复步骤1)-4)。有益效果：本技术通过将工程湿地系统分为植物生长区和微生物净化区，且植物生长区基质从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大，造成颗粒物之间的间隙从上往下或者说顺水流方向越来越大，另外基质化学性质稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统，其特征在于,包括：多个植物生长区(11)、微生物净化区(12)、隔离层(13)、防渗层(14)以及排水管(15)；/n其中所述植物生长区(11)包括基质层和生长在基质层上的植物(115)；所述基质层包含从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大的四层：第一层(111)为土壤层，厚度25～30cm；第二层至第四层为砂砾石或者建筑拆除垃圾材料层，其中第二层(112)基本被第一层包封，其粒径为0.05～0.3cm，厚度25～30cm,第三层(113)基本被第二层包封，其粒径为1～1.5cm,厚度25～30cm，第四层(114)基本被第三层包封，其粒径为2.8～3.6cm,厚度25～30cm；/n所述微生物净化区(12)用于微生物除磷，所述多个植物生长区(11)相互间隔地位于所述微生物净化区(12)之中；/n所述隔离层(13)设置于所述第一层(111)的侧面上，包含上下两层金属丝网层以及中间的短纤土工布层；/n所述防渗层(14)设置于所述系统的底部及周围；/n所述排水管设置在所述基质层的第四层中，用于将净化后的水排出系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于植物、微生物净化方式高效除磷防堵工程湿地系统，其特征在于,包括：多个植物生长区(11)、微生物净化区(12)、隔离层(13)、防渗层(14)以及排水管(15)；
其中所述植物生长区(11)包括基质层和生长在基质层上的植物(115)；所述基质层包含从上往下或者说顺水流方向颗粒物粒径依次变大的四层：第一层(111)为土壤层，厚度25～30cm；第二层至第四层为砂砾石或者建筑拆除垃圾材料层，其中第二层(112)基本被第一层包封，其粒径为0.05～0.3cm，厚度25～30cm,第三层(113)基本被第二层包封，其粒径为1～1.5cm,厚度25～30cm，第四层(114)基本被第三层包封，其粒径为2.8～3.6cm,厚度25～30cm；
所述微生物净化区(12)用于微生物除磷，所述多个植物生长区(11)相互间隔地位于所述微生物净化区(12)之中；
所述隔离层(13)设置于所述第一层(111)的侧面上，包含上下两层金属丝网层以及中间的短纤土工布层；
所述防渗层(14)设置于所述系...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱钰，李冬生，佘佩，黄卓，郭棣，
申请(专利权)人：中国中元国际工程有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11