專利名稱：一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地。
背景技術(shù)：
人工濕地(Constructed Wetlands)是一種由人工建造和監(jiān)督控制、與沼澤地類似的處理系統(tǒng)，它利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。人工濕地屬于一種生態(tài)治理污水的方法，可作為傳統(tǒng)污水處理技術(shù)的一種有效替代方案，這對(duì)于節(jié)省資金、保護(hù)水環(huán)境以及進(jìn)行有效的生態(tài)恢復(fù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，也越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視和關(guān)注。人工濕地根據(jù)水流的形式可建成自由表面流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。其中潛流濕地可充分利用填料表面及植物根系上生物膜的作用處理污水，處理效果較好，且衛(wèi)生條件較好，一般被廣泛采用。從現(xiàn)有人工濕地運(yùn)行效果來(lái)看，處理低碳氮比(簡(jiǎn)寫為C/N)污水還存在一些不足之處1、碳源不足導(dǎo)致微生物脫氮效果較差；2、季節(jié)適應(yīng)性差，低溫條件下處理效果較差；
3、填料對(duì)磷的吸附容量較低，人工濕地經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行以后，容易達(dá)到吸附飽和、堵塞填料區(qū)，導(dǎo)致處理效率下降。中國(guó)專利號(hào)200910176534. 9，
公開日2011年04月22日，公開了一份名稱為表面流-垂直潛流-兩級(jí)表面流復(fù)合人工濕地脫氮除磷裝置的專利文件，該表面流-垂直潛流-兩級(jí)表面流復(fù)合人工濕地脫氮除磷裝置，它主要是由塑料配水桶、蠕動(dòng)泵、濕地單元(塑料及有機(jī)玻璃制作)及進(jìn)出水管、閥門、填料填充取樣柱等組成。配水裝置通過(guò)蠕動(dòng)泵將配水泵入濕地，出水經(jīng)出水管排入市政排水管網(wǎng)。濕地單元中填裝不同粒徑、厚度的沸石作為吸附層。污染物在流經(jīng)沸石填料層時(shí)，污染物在沸石、微生物的作用下發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化。定期檢測(cè)進(jìn)水、出水及各個(gè)處理單元的水中所含的碳、氮和磷的含量。填料填充取樣柱置于試驗(yàn)格中(每個(gè)試驗(yàn)格可以設(shè)置多個(gè)取樣柱)，可實(shí)現(xiàn)填料的分層取樣，能夠?qū)Σ煌疃忍盍系奈叫ЧM(jìn)行分析。該專利使用時(shí)需要將準(zhǔn)確稱量的含碳、氮和磷的藥劑置于貯藥管中，但是該專利申請(qǐng)文件沒有給出具體的藥劑，而現(xiàn)有的處理藥劑都存在價(jià)格昂貴的問題，而且無(wú)法處理低碳氮比的污水。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題
針對(duì)現(xiàn)有人工濕地處理低C/N污水存在因?yàn)樘荚床蛔銓?dǎo)致微生物脫氮效果較差、季節(jié)適應(yīng)性差，低溫條件下處理效果較差、填料對(duì)磷的吸附容量較低、容易達(dá)到吸附飽和、堵塞填料區(qū)，導(dǎo)致處理效率下降的問題，本發(fā)明提供一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地。技術(shù)方案為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，包括進(jìn)水管、進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)和出水管，所述的進(jìn)水管與進(jìn)水區(qū)連接；所述的出水管與出水區(qū)連接；還包括配水區(qū)、土壤層和填料區(qū)，所述的進(jìn)水區(qū)、配水區(qū)、填料區(qū)和出水區(qū)依次相連；所述的進(jìn)水區(qū)填充有石灰石；所述的填料區(qū)內(nèi)部填充有黃鐵礦和石灰石；所述的填料區(qū)的上部為土壤層。優(yōu)選的，所述的進(jìn)水區(qū)內(nèi)部的石灰石的厚度為O. 4-0. 7m、粒徑為5-20mm。石灰石厚度太低不利于大分子顆粒物的攔截，石灰石厚度太高不利于成本的控制，石灰石粒徑影響水流的通過(guò)，粒徑太大不利于大分子顆粒物的攔截，粒徑太小容易發(fā)生堵塞。優(yōu)選的，所述的填料區(qū)內(nèi)部填充的黃鐵礦和石灰石體積比例為1-5: I。黃鐵礦氧化過(guò)程產(chǎn)酸，單一的使用黃鐵礦作為填料會(huì)導(dǎo)致出水pH偏低，黃鐵礦和石灰石的比例過(guò)小會(huì)影響脫氮除磷的效果。優(yōu)選的，所述的填料區(qū)內(nèi)部填充的黃鐵礦和石灰石其粒徑為5-20_，填料區(qū)高度為O. 5-0. Sm。填料層高度影響濕地的脫氮除磷效果，高度太低不能實(shí)現(xiàn)高效脫氮除磷，高度 太高，不利于成本的控制，填料粒徑影響植物根部的生長(zhǎng)和水流的通過(guò)，粒徑太大不利于植物根部的生長(zhǎng)，粒徑太小容易堵塞填料區(qū)。優(yōu)選的，所述的土壤層種植有水生植物。優(yōu)選的，所述的水生植物為蘆葦，種植密度為8-10株/ m2。優(yōu)選的，所述的出水管有N個(gè)，所述的N為2-5個(gè)。優(yōu)選的，所述的N個(gè)出水管的高度都不相同，從高到低依次排列?？梢哉{(diào)節(jié)水位高度，改變填料淹沒深度，從而調(diào)節(jié)好氧區(qū)和缺氧區(qū)的范圍，提高脫氮效率。優(yōu)選的，所述的填料區(qū)內(nèi)部還包括反沖洗管，所述的反沖洗管在填料區(qū)的水平方向和垂直方向均有布置，反沖洗管上等間距設(shè)置有出水孔。工作時(shí)，水流由進(jìn)水管自上而下通過(guò)進(jìn)水區(qū)進(jìn)入配水區(qū)，水流向下再經(jīng)過(guò)填料區(qū)，然后匯流到填料區(qū)底部，進(jìn)而流入出水區(qū)，從排水管排出。有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為
(1)本發(fā)明一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，利用黃鐵礦和石灰石作為填料區(qū)的生物濾池填料，其中黃鐵礦(FeS2)是自然界資源很豐富的一種硫化物礦物，可以為脫氮硫桿菌提供硫源，通過(guò)硫自養(yǎng)反硝化脫氮，從而脫氮不依賴有機(jī)物，黃鐵礦硫自養(yǎng)反硝化產(chǎn)物及黃鐵礦本身對(duì)磷都有很好的去除效果，該除磷效果可以長(zhǎng)期保持，從而避免了常規(guī)填料容易達(dá)到磷吸附飽和的缺點(diǎn)；黃鐵礦和石灰石的合理搭配，更加適合脫氮硫桿菌的繁殖與生長(zhǎng)，在植物、生物和填料的三重作用下實(shí)現(xiàn)凈化水體的目的，實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的基礎(chǔ)上，還能清除水中的C0D，本發(fā)明的人工濕地作為一種生態(tài)治理污水的方法，其適用范圍廣泛；
(2)本發(fā)明采用礦物人工濕地對(duì)低C/N污水進(jìn)行處理，具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、投資運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便、美觀實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，利用黃鐵礦作為填料進(jìn)行脫氮除磷，實(shí)現(xiàn)了礦物的資源化利用，具有較好的發(fā)展前景，適合推廣使用；
(3)本發(fā)明進(jìn)水區(qū)鋪設(shè)O.5m厚、粒徑5-20mm的石灰石，能夠截留大分子懸浮物，避免濕地在長(zhǎng)期運(yùn)行后填料區(qū)的堵塞；(4)本發(fā)明填料區(qū)的上部為土壤層，土壤層種植有水生植物，這樣一方面水生植物能吸收氮、磷元素，凈化一部分水質(zhì)，另一方面也能美化環(huán)境；
(5)本發(fā)明出水管有2-5個(gè)，可以調(diào)節(jié)水位高度，改變填料淹沒深度，從而調(diào)節(jié)好氧區(qū)和缺氧區(qū)的范圍，提聞脫氣效率； (6)本發(fā)明填料區(qū)內(nèi)部還包括反沖洗管，可在濕地運(yùn)行后期發(fā)生堵塞時(shí)進(jìn)行反沖洗，以改善濕地堵塞問題；
(7)本發(fā)明填料區(qū)內(nèi)部填充的黃鐵礦和石灰石體積比例為1-5:1，黃鐵礦和石灰石其粒徑為5-20mm，這個(gè)參數(shù)的設(shè)置能夠高效的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷，而且有利于蘆葦?shù)纳L(zhǎng)，不易造成填料區(qū)的堵塞。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明對(duì)COD和TP (總磷)的處理效果 圖3為本發(fā)明對(duì)氨氮、硝氮和總氮的處理效果圖。圖中1、進(jìn)水管；2、進(jìn)水區(qū)；3、配水區(qū)；4、植被層；5、反沖洗管；6、填料區(qū)；7、出水區(qū)；8、排水管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例I
如圖I所示，一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，首先建立一個(gè)人工濕地池，尺寸為5. 64mX I. 48mX Im (LXffXH)。濕地池體用磚砌，底部鋪設(shè)一層混凝土防滲漏。人工濕地池包括進(jìn)水管I、進(jìn)水區(qū)2、出水區(qū)7和出水管8，進(jìn)水管I與進(jìn)水區(qū)2連接；出水管8可以有2-5個(gè)，本實(shí)施例優(yōu)選的選擇3個(gè)。3個(gè)出水管8的高度都不相同，從高到低依次排列?？梢哉{(diào)節(jié)水位高度，改變填料淹沒深度，從而調(diào)節(jié)好氧區(qū)和缺氧區(qū)的比例，提高脫氮效率。出水管8與出水區(qū)7連接；人工濕地池還包括配水區(qū)3、土壤層4和填料區(qū)6，進(jìn)水區(qū)
2、配水區(qū)3、填料區(qū)6和出水區(qū)7依次相連，不同的區(qū)域通過(guò)隔板隔開，相鄰的區(qū)域再通過(guò)水管連通；進(jìn)水區(qū)2填充有石灰石；石灰石的厚度為O. 4-0. 7m、粒徑為5-20_，本實(shí)施例優(yōu)選的選擇了 O. 5m。填料區(qū)6內(nèi)部填充有黃鐵礦和石灰石；鐵礦和石灰石體積比例為1-5:1，本實(shí)施例優(yōu)選的選擇3:1，黃鐵礦和石灰石其粒徑為5-20_，填料區(qū)高度為O. 5-0. 8m，本實(shí)施例優(yōu)選的選擇O. 7m。填料區(qū)6的上部為土壤層4。土壤層4種植蘆葦，種植密度為8_10株/ m2，本實(shí)施例優(yōu)選的選擇了 9株。采用24小時(shí)連續(xù)進(jìn)水方式，水流由進(jìn)水管自上而下通過(guò)進(jìn)水區(qū)2進(jìn)入配水區(qū)3，水流向下再經(jīng)過(guò)填料區(qū)6，然后匯流到填料區(qū)6底部，進(jìn)而流入出水區(qū)7，從排水管排出。進(jìn)水為南京九鄉(xiāng)河富營(yíng)養(yǎng)化河水,水力停留時(shí)間為3d，出水水位控制在O. 7m。經(jīng)系統(tǒng)12個(gè)月穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明礦物人工濕地可以有效的去除氨氮、硝氮、總氮、總磷和C0D，處理效果見圖2、圖3。在12個(gè)月的運(yùn)行期間，進(jìn)水氨氮、硝氮、總氮、總磷和COD的含量分別為I. 48-14. 27mg/L、l. 12-35. 51mg/L、2. 55-37. 38mg/L、0. 4-5. 84mg/L 和 14. 78_70mg/L，不同季節(jié)氨氮、硝氮、總氮、總磷和COD的去除率如表I所示。經(jīng)過(guò)人工濕地處理后的出水，氨氮、硝氮、總氮、總磷和COD等主要水質(zhì)指標(biāo)能達(dá)到的景觀環(huán)境用水的再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。表I、不同季節(jié)氨氮、硝氮、總氮、總磷和COD的去除率
權(quán)利要求
1.一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，包括進(jìn)水管(I)、進(jìn)水區(qū)(2)、出水區(qū)(7)和出水管(8)，所述的進(jìn)水管(I)與進(jìn)水區(qū)(2)連接；所述的出水管(8)與出水區(qū)(7)連接；其特征在于還包括配水區(qū)(3)、土壤層(4)和填料區(qū)(6)，所述的進(jìn)水區(qū)(2)、配水區(qū)(3)、填料區(qū)(6)和出水區(qū)(7)依次相連；所述的進(jìn)水區(qū)(2)填充有石灰石；所述的填料區(qū)(6)內(nèi)部填充有黃鐵礦和石灰石；所述的填料區(qū)(6)的上部為土壤層(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的進(jìn)水區(qū)(2)內(nèi)部的石灰石的厚度為O. 4-0. 7m、粒徑為5-20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的填料區(qū)(6)內(nèi)部填充的黃鐵礦和石灰石體積比例為1-5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的填料區(qū)(6)內(nèi)部填充的黃鐵礦和石灰石其粒徑為5-20_，填料區(qū)高度為O. 5-0. 8m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的土壤層(4)種植有水生植物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的水生植物為蘆葦，種植密度為8-10株/ m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的出水管(8)有N個(gè),所述的N為2-5個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的N個(gè)出水管(8)的高度都不相同，從高到低依次排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，其特征在于所述的填料區(qū)(6)內(nèi)部還包括反沖洗管(5)，所述的反沖洗管(5)在填料區(qū)(6)的水平方向和垂直方向均有布置，反沖洗管(5)上等間距設(shè)置有出水孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用礦物處理低碳氮比污水的人工濕地，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。它包括進(jìn)水管、進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)和出水管，所述的進(jìn)水管與進(jìn)水區(qū)連接；所述的出水管與出水區(qū)連接；還包括配水區(qū)、土壤層和填料區(qū)，所述的進(jìn)水區(qū)、配水區(qū)、填料區(qū)和出水區(qū)依次相連；所述的進(jìn)水區(qū)填充有石灰石；所述的填料區(qū)內(nèi)部填充有黃鐵礦和石灰石；所述的填料區(qū)的上部為土壤層。本發(fā)明采用礦物構(gòu)建人工濕地對(duì)低C/N污水進(jìn)行處理，具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、投資費(fèi)用低、管理方便、美觀實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，利用黃鐵礦作為填料進(jìn)行脫氮除磷，實(shí)現(xiàn)了礦物的資源化利用，具有較好的發(fā)展前景，適合推廣使用。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102923861SQ20121050250
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李睿華, 張菁, 李 杰, 胡俊松, 孫茜茜 申請(qǐng)人:南京大學(xué)