一种用于脱氮除磷的复合人工湿地系统技术方案

本实用新型专利技术涉及污水处理技术领域，公开了用于一种用于脱氮除磷的复合人工湿地系统，沿水流方向，包括顺次连通的垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地及表面径流人工湿地单元，垂直流人工湿地兼有水平潜流湿地的厌氧与表面径流湿地的好氧特点，在离水面较近的区域氧气充足，有利于硝化细菌的硝化作用，随着深度的加大，溶氧减少，脱氮硫杆菌和硫铁矿在缺氧环境下发生氮的反硝化和有机物的厌氧降解作用，实现了水中污染的去除；另外，铁离子还可与磷酸根结合，达到除磷的效果。水平潜流湿地中供氧不足，主要进行反硝化脱氮过程。表面径流湿地中，植物根系向土壤运输氧气形成好氧区，离根系较远的区域为兼性厌氧区，在硝化反硝化细菌作用下进行脱氮。

【技术实现步骤摘要】
一种用于脱氮除磷的复合人工湿地系统
本技术涉及污水处理
，具体涉及一种用于脱氮除磷的复合人工湿地系统。
技术介绍
人工湿地是人为建立的通过模拟自然湿地系统处理污水的人工生态系统，主要由基质、水生植物、微生物构成，利用土壤、人工基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用来实现污染物的去除分解。与传统废水处理工艺相比，利用人工湿地处理废水具有以下优点：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；湿地处理系统不设二沉池，系统的产泥量较少等，目前人工湿地已被广泛应用于生活污水处理、湖泊河流治理、废水深度处理等领域。在人工湿地废水处理系统中，人工湿地对氮的去除主要包括植物摄取、基质吸附和微生物的硝化/反硝化作用，其中后两者作用相对明显，但微生物进行硝化作用需充足的供氧，而人工湿地中的氧主要依靠植物传输和大气负氧，在实际运行中远不能满足微生物的需要。另外，生活污水中碳氮比普遍低，易导致反硝化过程所需要的电子供体不足，影响出水总氮达标。人工湿地对磷去除主要包括植物吸收和填料截留，但是人工湿地在冬季运行过程中会出现植物枯萎甚至死亡的情况。因此增强人工湿地脱氮除磷效果，是目前急需解决的问题。为此，现有技术中公开了一种复合垂直流一体化系统，包括下向流装置和上向流装置，下向流装置与上向流装置的底部相互连通，下向流装置的上部设有进水口，上向流装置的上部设有出水口；下向流装置自上而下依次为：土壤层、陶粒层、石英砂层、卵石层；上向流装置自上而下依次为：土壤层、砾石层、沸石层、卵石加碳源层。该系统中，虽然上向流装置能提供微生物发生反硝化作用降解有机物的缺氧环境，但在基质填料质量较大的情况下，上向流会增大水泵阻力，增大系统能耗，同时，还容易发生堵塞，提高系统运行成本。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有的人工湿地系统存在能耗高且易堵塞的缺陷从而提供一种能耗低、不易堵塞且脱氮除磷效果好的复合人工湿地系统。为解决上述技术问题，本技术提供了一种用于脱氮除磷的复合人工湿地系统，包括顺次连接的第一进水配水区、多级组合人工湿地处理区和第三出水集水区；所述第一进水配水区下方设置第一进水口，所述第三出水集水区下方设置第三出水口；其中，沿水流方向，所述多级组合人工湿地处理区包括顺次连通的一级垂直流人工湿地单元、二级水平潜流人工湿地单元及三级表面径流人工湿地单元；所述一级垂直流人工湿地单元的上方设置有向所述一级垂直流人工湿地单元配水的第一配水管道，所述第一配水管道与所述第一进水配水区相通。进一步地，所述第一配水管道包括与所述第一进水配水区相通的配水主管以及设置在所述配水主管上的若干配水支管，所述配水支管上设有若干布水孔，用于向所述一级垂直流人工湿地单元进行配水。更进一步地，所述配水主管可活动式设置在所述一级垂直流人工湿地单元相对两侧墙体内。进一步地，所述一级垂直流人工湿地单元的填料层从上至下依次包括：第一火山岩层、第一石灰岩层、第一硫铁矿层及第一鹅卵石层，所述第一第一火山岩层、所述第一石灰岩层、所述第一硫铁矿层及所述第一鹅卵石层的高度比为(3～12)：3：(3～12)：3；所述二级水平潜流人工湿地单元的填料层从上至下依次包括：第二火山岩层、第二石灰岩层、第二硫铁矿层及第二鹅卵石层，所述第二火山岩层、所述第二石灰岩层、所述第二硫铁矿层及所述第二鹅卵石层的高度比为1：1：1：1；所述三级表面径流人工湿地单元的填料层从上至下依次包括：土壤层和鹅卵石层，所述土壤层的表面种植水生植物。更进一步地，所述第一火山岩层和所述第二火山岩层的火山岩的粒径为10～15mm；所述第一石灰岩层和所述第二石灰岩层的石灰岩的粒径为5～10mm；所述第一硫铁矿层和所述第二硫铁矿层的硫铁矿的粒径为3～5mm；所述水生植物为黄花鸢尾，种植密度为40～50颗/平方米。进一步地，经过所述一级垂直流人工湿地单元处理的污水由第一出水通道进入第一出水集水区，并经所述第一出水集水区上方的第二配水管道进入第二进水配水区，经所述第二进水配水区上方的溢流板进入所述二级水平潜流人工湿地单元；经过所述二级水平潜流人工湿地单元处理的污水由第二出水通道进入第二出水集水区，并经所述第二出水集水区上方的第三配水管道进入第三进水配水区，经所述第三进水配水区上方的溢流板进入所述三级表面径流人工湿地单元；经过所述三级表面径流人工湿地单元处理的污水由第三出水通道进入所述第三出水集水区，并由第三出水口达标排放。进一步地，所述第一出水通道、所述第二出水通道及所述第三出水通道分别设置在对应人工湿地单元的出水侧下方位置，其高度不高于对应人工湿地单元中所述卵石层的高度。更进一步地，所述第一出水通道、所述第二出水通道及所述第三出水通道为分别设置在对应人工湿地单元出水侧的透水板，所述透水板上具有若干透水孔。进一步地，所述第一进水配水区及所述第二进水配水区内均铺设硫磺颗粒，粒径为3～5mm。进一步地，所述第一出水集水区、所述第二进水配水区、所述第二出水集水区及所述第三进水配水的下方均设置排水孔。本技术技术方案，具有如下优点：1.本技术提供的用于脱氮除磷的复合人工湿地系统，沿水流方向，包括顺次连通的一级垂直流人工湿地单元、二级水平潜流人工湿地单元及三级表面径流人工湿地单元，所述垂直流人工湿地兼有水平潜流湿地的厌氧与表面径流湿地的好氧特点，在离水面较近的区域氧气充足，有利于硝化细菌的硝化作用，快速降解部分小分子污染物，随着深度的加大，溶氧减少，脱氮硫杆菌和硫铁矿在缺氧环境下发生氮的反硝化和有机物的厌氧降解作用，实现了水中污染的去除，尤其是氮的去除；另外，铁离子还可与磷酸根结合，达到除磷的效果。水平潜流湿地中供氧不足，主要进行反硝化脱氮过程，硫铁矿及硫磺协同作用，为微生物提供硫源，石灰石提供部分碳源并平衡出水pH值。表面径流湿地中，植物根系向土壤运输氧气，使根系表面形成好氧区，离根系较远的区域为兼性厌氧区，在硝化反硝化细菌的共同作用下进行脱氮。本技术的复合人工湿地系统由多级组合人工湿地单元组成，经过多道处理工艺，通过物理-化学-生物共同作用，高效脱氮除磷，能够使出水达标排放。2.本技术提供的用于脱氮除磷的复合人工湿地系统，所述一级垂直流人工湿地的上方设置配水管道，下向流的运行方式大大降低了水流的阻力及人工湿地内堵塞现象的发生，有效降低了人工湿地的能耗，降低了运行成本；所述配水管道包括配水主管和配水支管，配水支管上设有若干布水孔，使配水更加均匀，提高了人工湿地对水中污染物的去除。3.本技术提供的用于脱氮除磷的复合人工湿地系统，所述配水主管可活动式设置在相对两侧墙体内，旋转所述配水主管可使配水支管的出水端高于其进水端，即配水支管的尾部向上翘起，当水经过配水支管时，水流呈喷射状喷出，通过喷射布水，提高了一级垂直流人工湿地的溶解氧，有利于硝化细菌通过硝化作用将水中的氨氮转化为硝态氮，实现对水中氮的去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于脱氮除磷的复合人工湿地系统，包括顺次连接的第一进水配水区(1)、多级组合人工湿地处理区和第三出水集水区(2)；所述第一进水配水区(1)下方设置第一进水口(3)，所述第三出水集水区(2)下方设置第三出水口(4)；其特征在于，/n沿水流方向，所述多级组合人工湿地处理区包括顺次连通的一级垂直流人工湿地单元(5)、二级水平潜流人工湿地单元(6)及三级表面径流人工湿地单元(7)；/n所述一级垂直流人工湿地单元(5)的上方设置有向所述一级垂直流人工湿地单元(5)配水的第一配水管道(8)，所述第一配水管道(8)与所述第一进水配水区(1)相通；/n所述一级垂直流人工湿地单元(5)的填料层从上至下依次包括：第一火山岩层、第一石灰岩层、第一硫铁矿层及第一鹅卵石层；/n所述二级水平潜流人工湿地单元(6)的填料层从上至下依次包括：第二火山岩层、第二石灰岩层、第二硫铁矿层及第二鹅卵石层；/n所述三级表面径流人工湿地单元(7)的填料层从上至下依次包括：土壤层和鹅卵石层，所述土壤层的表面种植水生植物；/n经过所述一级垂直流人工湿地单元(5)处理的污水由第一出水通道(9)进入第一出水集水区(10)，并经所述第一出水集水区(10)上方的第二配水管道(11)进入第二进水配水区(12)，经所述第二进水配水区(12)上方的第一溢流板(17)进入所述二级水平潜流人工湿地单元(6)；经过所述二级水平潜流人工湿地单元(6)处理的污水由第二出水通道(13)进入第二出水集水区(14)，并经所述第二出水集水区(14)上方的第三配水管道(15)进入第三进水配水区(16)，经所述第三进水配水区(16)上方的第二溢流板(18)进入所述三级表面径流人工湿地单元(7)；经过所述三级表面径流人工湿地单元(7)处理的污水由第三出水通道(19)进入所述第三出水集水区(2)，并由第三出水口(4)达标排放；/n所述第一出水通道(9)、所述第二出水通道(13)及所述第三出水通道(19)分别设置在对应人工湿地单元的出水侧下方位置，其高度不高于对应人工湿地单元中所述卵石层的高度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于脱氮除磷的复合人工湿地系统，包括顺次连接的第一进水配水区(1)、多级组合人工湿地处理区和第三出水集水区(2)；所述第一进水配水区(1)下方设置第一进水口(3)，所述第三出水集水区(2)下方设置第三出水口(4)；其特征在于，
沿水流方向，所述多级组合人工湿地处理区包括顺次连通的一级垂直流人工湿地单元(5)、二级水平潜流人工湿地单元(6)及三级表面径流人工湿地单元(7)；
所述一级垂直流人工湿地单元(5)的上方设置有向所述一级垂直流人工湿地单元(5)配水的第一配水管道(8)，所述第一配水管道(8)与所述第一进水配水区(1)相通；
所述一级垂直流人工湿地单元(5)的填料层从上至下依次包括：第一火山岩层、第一石灰岩层、第一硫铁矿层及第一鹅卵石层；
所述二级水平潜流人工湿地单元(6)的填料层从上至下依次包括：第二火山岩层、第二石灰岩层、第二硫铁矿层及第二鹅卵石层；
所述三级表面径流人工湿地单元(7)的填料层从上至下依次包括：土壤层和鹅卵石层，所述土壤层的表面种植水生植物；
经过所述一级垂直流人工湿地单元(5)处理的污水由第一出水通道(9)进入第一出水集水区(10)，并经所述第一出水集水区(10)上方的第二配水管道(11)进入第二进水配水区(12)，经所述第二进水配水区(12)上方的第一溢流板(17)进入所述二级水平潜流人工湿地单元(6)；经过所述二级水平潜流人工湿地单元(6)处理的污水由第二出水通道(13)进入第二出水集水区(14)，并经所述第二出水集水区(14)上方的第三配水管道(15)进入第三进水配水区(16)，经所述第三进水配水区(16)上方的第二溢流板(18)进入所述三级表面径流人工湿地单元(7)；经过所述三级表面径流人工湿地单元(7)处理的污水由第三出水通道(19)进入所述第三出水集水区(2)，并由第三出水口(4)达标排放；
所述第一出水通道(9)、所述第二出水通道(13)及所述第三出水通道(19)分别设置在对应人工湿地单元的出水侧下方位置，其高度不高于...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁英，顾若尘，陈肖，陈丹，沈蔚然，赵鼎，范俊，
申请(专利权)人：南京华创环境技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32