[发明专利]一种生物沸石强化硝化浅层人工湿地系统

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种适用于强化去除污水中的氨氮的生物沸石强化硝化浅层人工湿地系统。

背景技术

氨氮是我国水环境的主要污染物之一，其去除一直受到各界的高度关注。水体氨氮最主要的危害是引起藻类的过度繁殖，导致水体富营养化。另外，水体氨氮污染还会引起生态以及健康方面的有害影响，最直接的影响是氨对水生生物的毒害。氨在水中以离子（NH₄⁺）和分子（NH₃）的形态存在，NH₃对无脊椎动物和鱼有明显的毒害作用。进入水体的氨氮在硝化菌的作用下，可氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，消耗大量氧气，理论上完全氧化1mg氨氮约需4.6mg溶解氧。因此，氨氮污水直接排放至水体时，将大量消耗溶解氧，会严重影响水生生态系统。

人工湿地是一种高效、低成本的污水处理技术，已被广泛应用于处理城市暴雨径流、生活污水、工业废水及农业排水等。但是，传统人工湿地存在脱氮能力较弱的显著性缺陷。由于传统人工湿地复氧能力较弱，导致其对氮的主要去除路径——微生物的硝化和反硝化作用中硝化反应受限。因此，如何提高人工湿地的复氧性能来强化对氨氮的去除已成为关注的热点。开发简单高效的氨氮强化硝化人工湿地系统对于解决水污染及改善生态环境具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服传统人工湿地复氧能力以及氨氮去除性能的不足，提供一种适用于强化去除污水中的氨氮的生物沸石强化硝化浅层人工湿地系统。

本发明采用的技术方案是：

一种生物沸石强化硝化浅层人工湿地系统，包括进水管、氨氮强化硝化区、湿地细填料区、湿地植物、集水区、穿孔集水管、排水区、虹吸排水管；所述湿地系统的底部为湿地细填料区，其上是氨氮强化硝化区，湿地植物种植在氨氮强化硝化区中，湿地系统的一侧为集水区，其中设置有穿孔集水管；穿孔集水管另一端通至位于集水区一侧的排水区中，排水区中设置有虹吸排水管；进水管设置在湿地系统的另一侧的上部；所述湿地细填料区中填料的粒径比上部氨氮强化硝化区中填料的粒径小。

本发明的系统，其中所述氨氮强化硝化区所采用的基质为沸石和石灰石，填充厚度为3～10cm；沸石和石灰石的粒径分别为5～10mm和3～5mm；沸石和石灰石按质量比为3～10：1的比例混合均匀后填充。

本发明的系统，其中所采用的沸石为斜发沸石、丝光沸石、钠型沸石和钙型沸石中的一种或任意组合。

本发明的系统，其中所述湿地细填料区所采用的基质为土壤或细沙，填充厚度为5～10cm。

本发明的系统，其中所述穿孔集水管的位置是位于所述氨氮强化硝化区和湿地细填料区之间的位置，其收集的水是位于湿地细填料区以上的部分，使湿地细填料区正好位于饱和液位以下。

本发明的系统，其中所述虹吸排水管的顶端与氨氮强化硝化区的上表面平齐，虹吸排水管的排水口与氨氮强化硝化区的下表面平齐。

本发明的系统，所述湿地系统以间歇式进水，虹吸出水的方式运行；系统下部湿地细填料区中填料的粒径比上部氨氮强化硝化区的小，且正好位于饱和液位之下；进水时，水主要从系统上部的氨氮强化硝化区流过，水中的氨氮首先在氨氮强化硝化区中沸石的吸附作用下从污水转移至沸石；浅层的氨氮强化硝化区可以在间歇期强化大气的自然复氧，同时在虹吸排水强化复氧的条件下，使沸石表面生物膜中的硝化细菌能获得足够的氧气用于将氨氮氧化为硝态氮，而硝态氮随水流出从而实现沸石的生物再生；湿地细填料区正好位于饱和液位以下以及湿地植物的存在可保障氨氮强化硝化区在间歇期也具有一定的湿度，以使沸石的生物再生顺利进行。本发明的湿地系统具有成本低、运行维护简单等优点。

本发明具有以下优点：

1、浅层氨氮强化硝化区、间歇运行和虹吸排水设计，有利于强化大气自然复氧和虹吸排水强化复氧，以满足硝化反应对氧气的需求。

2、通过浅层氨氮强化硝化区中沸石的吸附和生物再生，可保障氨氮高效、长期稳定的去除。

附图说明

图1为本发明系统总体结构主视（示意）图；

图2为本发明系统总体结构俯视（示意）图。

其中：1：进水管；2：氨氮强化硝化区；3：湿地细填料区；4：湿地植物；5：集水区；6：穿孔集水管；7：排水区；8：虹吸排水管。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：