[发明专利]一种具有氮磷营养盐富集功能的人工水培湿地装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境保护技术领域的装置，具体是涉及一种具有氮磷营养盐富集去除功能的人工水培湿地。

背景技术

氮磷营养盐是造成水体富营养化的关键生态因子，因此，削减污水中氮磷营养盐对于水体富营养化控制具有重要意义。湖泊外源氮磷营养盐主要来源于城市污水处理厂的出水、农村面源污染和入湖河流等，这类水质特别适合采用人工湿地进行生态处理。

人工湿地(Constructed Wetland，CW)指用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，填充一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物协同作用使污水得到净化，按照污水流动方式分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。表面流人工湿地(surface flow constructed wetland)指污水在基质表层表面以上，从池体进水端水平流相出水端的人工湿地。水平潜流人工湿地(horizontal subsurface flow constructed wetland)指污水在基质表层表面以下，从池体进水端水平流相出水端的人工湿地。垂直潜流人工湿地(vertical subsurface flow constructed wetland)指污水垂向通过池体中基质层的人工湿地。尽管潜流及表面流人工湿地是目前广为采用的技术，但表面流人工湿地处理效果较差，潜流式人工湿地则存在水力负荷低，易堵塞，造价偏高等缺点。

近年来，一种兼有水质净化能力和生态与经济效益产出的人工水培湿地(又称水耕植物过滤法)得以发展。其特点在于不填充基质，通过水生植物发达的茎秆或根系形成高效根系过滤层将水中的悬浮性污染物等过滤去除，植物和微生物共同作用下对有机物和营养盐进行去除，形成一个由水生植物、水生动物及微生物构成的生态净化系统。人工水培湿地既克服了表面流湿地单位面积处理效率低因而处理同样水量的低污染河水需要建设的面积大的弱点，同时又克服了潜流型湿地易于堵塞和建设成本高的问题。因而水培人工湿地适合于入湖河流、城市尾水等处理水量大的场合。

然而，普通人工水培湿地的缺点也非常明显，即这些净化机制均依赖于植物的生长状态，植物的生长状态又有赖于植物对水中低浓度营养物的有效吸收。根据大量研究证实，水生植物对氮磷的去除有限，因此对于大流量、低营养盐的入湖河流或城市尾水而言，还需考虑借助营养盐富集型基质的作用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种将基质强化氮磷去除功能和人工水培湿地有机组合，成为一种新型组合式净化系统，既保持基质去除氮磷的作用，同时充分保持了水培湿地的特点和优势，对于处理入湖河流或城市尾水等大流量、低污染水中污染物具有明显优势的具有氮磷营养盐富集功能的人工水培湿地装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具有氮磷营养盐富集功能的人工水培湿地装置，其特征在于，该装置包括按水流方向依次设置的进水调节区、水培植物区和基质氮富集区、中间调节区、基质磷富集区、出水调节区、出水集水池，所述的基质氮富集区置于水培植物区的下方池的底部。

所述的装置为长方体槽状，其长宽比为(10～3)∶1，深度为45～75cm。

所述的进水调节区一侧池壁的上部设有进水管，该进水管的管底标高不低于进水调节区液面；另一侧池壁设有穿孔墙a，穿孔墙a的孔眼布设在1/3～1/2水面以下。

所述的水培植物区种植有具有经济价值或景观价值的水生植物，该水生植物具有发达的根系，在水面以下的根系长度可达到10～20cm；所述的基质氮富集区位于水培植物区的下方，基质氮富集区设有厚度不小于20cm的基质，该基质铺设于装置的底部，基质的材料为氨氮吸附材料，其空隙率大于30％。

所述的基质的厚度优选20-40cm，所述的氨氮吸附材料包括沸石、蛭石等。

所述的中间调节区与水培植物区和基质氮富集区之间设有穿孔墙b，中间调节区与基质磷富集区之间设有溢流堰；所述的基质磷富集区填充有基质，该基质层的高度高于出水调节区液面2-5cm，基质的材料为磷吸附材料，其空隙率大于30％。

所述的穿孔墙b的顶部孔眼低与水面平齐，所述的溢流堰采用三角锯齿堰；所述的磷吸附材料包括水化硅酸钙等一类的硬硅钙石。

所述的出水调节区与基质磷富集区之间设有穿孔墙c，出水调节区通过出水弯管连接出水集水池，出水从出水弯管的底部管道流出，通过向上的弯管溢流进入出水集水池，所述的出水集水池侧壁设有排水管。