土壤柱组合基质复合流人工湿地处理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种土壤柱组合基质复合流人工湿地处理系统，采用复合潜流的人工湿地模式，由人工湿地池体、土壤柱组合基质系统、湿地植物系统与配水系统组成。土壤柱组合基质系统是整个人工湿地系统的核心，包括前过滤单元、组合基质脱氮单元、组合基质除磷单元、精过滤单元，其中组合基质脱氮单元与除磷单元中设置土壤柱。人工湿地植物系统由芦苇、香蒲、茭白等水生植物混种组成，覆土种植于组合基质脱氮单元与组合基质除磷单元上。人工湿地池体与配水系统相配合，构造出垂直向下流、垂直向上流、水平潜流等多流态的人工湿地系统。本发明专利技术产品各部分设计合理、结构科学、占地少、运行成本低、管理方便，是一种有效净化污染水体的新型人工湿地技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理
，具体涉及一种土壤柱组合基质复合流人工湿地处理系统。
技术介绍
人工湿地是根据天然湿地净化污水的原理，通过人工建造和监督控制来强化其净化能力的污水处理技术。在设计和建造人工湿地过程中，可以在进出水方式、流态、基质及植物等方面进行选择和搭配，来优化人工湿地生态系统中的物理、化学和生物作用，通过三个方面的协同作用来去除污水中的污染物，使水质得到净化。根据湿地中水面位置不同，人工湿地通常分为表面流人工湿地系统和潜流人工湿地系统。表面流人工湿地在内部构造、生态结构和外观上都十分类似于天然湿地，但经过科学的设计、运行管理和维护，去污效果优于天然湿地系统。表面流人工湿地的水面位于湿地基质以上，其水深一般为0. 3^0. 5m。潜流人工湿地的水面位于基质层以下，是目前广泛研究和应用的湿地处理系统。根据潜流人工湿地中的水流状态可将其分为水平潜流系统和垂直流系统。人工湿地处理技术目前已广泛应用于污染水体治理中，在处理工艺方面也日趋成熟，目前这方面已有大量专利申请与授权。然而，目前人工湿地在内部流态方面多以单一流态(水平流或垂直流)为主，单一流态不利于构造湿地系统多样化的微环境，且无法充分发挥湿地系统基质的作用；在基质方面，人工湿地多以单一基质或多种基质的简单搭配为主，无法综合考虑物理化学作用与微生物作用对水质净化的贡献。因此，有针对性地构造人工湿地多流态结构，将水平流与垂直流相结合，有目的地设计不同功能单元的基质组成，采用加强脱氮除磷能力的基质，已成为目前人工湿地系统设计的创新突破点。本专利技术基于以上设计理念创作形成了土壤柱组合基质复合流人工湿地系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种土壤柱组合基质复合流人工湿地处理系统。本专利技术提出的土壤柱组合基质复合流人工湿地处理系统，采用复合潜流的人工湿地模式，由人工湿地池体、土壤柱组合基质系统、湿地植物与配水系统组成，土壤柱组合基质系统位于人工湿地池体内，土壤柱组合基质系统自左向右分为前过滤单元I、组合基质脱氮单元II、组合基质除磷单元III和精过滤单元IV，前过滤单元I自上而下由第一细砾石层I与第一粗碌石层2组成,第一细碌石层I厚为28 — 32cm,第一粗碌石层2厚为28_32cm ；组合基质脱氮单元II自上而下由细沸石层4和粗沸石层5组成，细沸石层4厚为28-32cm，粗沸石层5厚为28-32mm ;组合基质除磷单元III自上而下由第二细砾石层12、钢渣层7和第二粗砾石层13组成，第二细砾石层12厚为18-22cm，钢渣层7厚为8-12cm，第二粗砾石层13厚为28-32cm ;精过滤单元由第三细砾石层I构成，厚为58_62cm ;组合基质脱氮单元 II和组合基质除磷单元III顶部设有土壤层3，土壤层3上种植湿地植物11 ;组合基质脱氮单元II和组合基质除磷单元III内垂直均匀布置有土壤柱6 ;土壤柱6 —端位于人工湿地池体内底部，另一端位于土壤层3底部；所述配水系统采用配水隔板，前过滤单元I与组合基质脱氮单元II连接处下部设有第一配水隔板8，组合基质脱氮单元II和组合基质除磷单元III连接处上部设有第二配水隔板9，组合基质除磷单元III和精过滤单元IV连接处下部设有第三配水隔板10 ;其中水流方向为前过滤单元I为垂直向下流，组合基质脱氮单元II和组合基质除磷单元III为水平潜流，精过滤单元IV为垂直向上流。 本专利技术中，所述人工湿地系统池体采用高强度PVC板或混凝土结构，人工湿地系统长宽比不小于3 :1，单个人工湿地系统池体宽度小于等于6m，若宽度过大，应设置导流板分隔。本专利技术中，第一配水隔板8高为78-82cm，下部18-22cm处镂空；第二配水隔板9高为38-42cm，上部镂空；第三穿孔隔板10高为68_72cm，下部23_27cm处镂空。本专利技术中，第一细砾石层I、第二细砾石层12和第三细砾石层14采用的细砾石粒径为5 10_。本专利技术中，第一细砾石层2和第二细砾石层13采用粗砾石粒径为15-20mm。本专利技术中，细沸石层4的细沸石粒径为10-15mm，粗沸石层5粗沸石的粒径为15-30mmo本专利技术中，所述土壤柱6采用的土壤为疏松河边土壤，其长宽高为20cmX 20cmX 60cm,设置密度 4 个 /m3。本专利技术中，湿地植物采用芦苇、香蒲或茭白中至少一种。本专利技术中，所采用的基质材料中砾石、沸石、钢渣在使用前需进行冲洗处理，钢渣需要较大的冲洗强度，每天早晚各冲洗一次，持续三天。土壤柱所选土壤采用河边疏松土壤，施工时采用高强度PVC板固定为立方柱体，先将土壤填入，然后将周遭基质填入，待全部填埋完毕后，将PVC板抽出。本专利技术中，由于基质选取特殊，尤其是除磷单元中含有碱性基质钢渣，因此需要选取具有较好耐碱性的水生植物作为湿地植物，且在野外环境中生命力强、生物量大的植物，本专利技术综合选取了芦苇、香蒲、茭白作为人工湿地植物，采用多种植物混种的方式，以实现不同植物相配合，并使得多种植物根系相结合最大程度上利用基质空间，以加强整个系统的净化作用。由于采用以上组合基质人工湿地系统技术方案，本专利技术具有以下优点 I、土壤柱组合基质复合流人工湿地系统可处理微污染富营养化河水、农村养殖废水、湖体水、初期雨水、污水厂尾水，本专利技术主要针对N、P污染物的去除。2、组合基质系统采用土壤柱、沸石、钢渣、砾石相结合，沸石具有很强的氮吸附能力，钢渣具有较好的离子交换能力，能够有效吸附水中磷，土壤柱一方面可向基质系统中引入大量微生物，促进基质系统生成硝化反硝化能力强的生物膜，另一方面可促进植物根系在基质系统中延伸，有利于促进基质系统中的空气流通，同时丰富了基质系统中的生境类型，为不同微生物生长繁殖提供很好的生存空间。土壤对多种有机物具有较强的吸附作用，使之固定于土壤中，通过微生物的生物氧化，转化为易被植物吸收的低分子有机质或无机质。3、人工湿地植物系统采用芦苇、香蒲、茭白等多种植物混种，充分发挥植物地上与地下空间的互补作用，更好地发挥不同植物根系与微生物之间的协同作用，最大程度促进系统硝化反硝化能力。4、整个系统采用复合流态，水流在系统中依次经过垂直向下流、水平潜流、垂直向上流，增加了水流过程上的生境多样性，形成厌氧、好氧反复交替的微生物生存环境，促进系统内部微生物群落的多样性，最终加强系统的硝化反硝化能力。5、本专利技术处理微污染水体时，整个系统占地小、投资少、运行稳定、管理方便，系统基质使用时间长，当系统出现堵塞情况时，只需更换前过滤单元中的基质即可。本系统脱氮除磷能力强，可有效去除微污染水体中的氮磷，系统出水可以稳定达到地表水III或II类水标准，是一种有效的微污染水体脱氮除磷净化技术。附图说明图I为本专利技术反应装置示意图。图中标号1、II、III、IV分别为前过滤单元、组合基质脱氮单元、组合基质除磷单元、精过滤单元；1为第一细砾石层，2为第一粗砾石层，3为土壤层，4为细沸石层，5为粗沸石层，6为土壤柱，7为钢渣层，8、9、10分别为第一隔水板、第二隔水板和第三隔水板，11为湿地植物，12为第二细砾石层，13为第二粗砾石层，14为第三细砾石层。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛龙，李建华，杨长明，蔡雯娟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：