[发明专利]一种适于低温运行的人工湿地系统及其运行方法

权利要求书

1.一种适于低温运行的人工湿地系统，包括调节池（1）、水泵（2）和集水池（3），其特征在于，还包括缺氧水平潜流人工湿地（4）、厌氧水平潜流人工湿地（5）、好氧垂直流人工湿地（6）和垂直流人工湿地（8），所述的人工湿地工艺系统中缺氧水平潜流人工湿地（4）、厌氧水平潜流人工湿地（5）、好氧垂直流人工湿地（6）以及垂直流人工湿地（8）的有效反应容积相等，且自左至右各个池子依次之间的高度差是10～50cm；

所述的缺氧水平潜流人工湿地（4）、好氧垂直流人工湿地（6）和垂直流人工湿地（8）的上部设置隔热保温材料（9）；所述的隔热保温材料（9）自上而下由废玻璃和秸秆组成，废玻璃和秸秆的重量百分比分别为70～90%和30～10%；所述的废玻璃为球形，粒径为1～3cm，密度0.4～0.6t/m³，废玻璃的成份按照质量百分比计算为70%的SiO₂、13%的Na₂O、11%的CaO以及3%的Al₂O₃，余量为K₂O；秸秆为玉米叶叶片、玉米穗以及麦秆秸秆组成，含水率小于10%，玉米叶叶片面积小于等于2cm²、玉米穗棒粒径小于等于1cm、麦秆秆长小于等于2cm；

所述调节池（1）和缺氧水平潜流人工湿地（4）之间、缺氧水平潜流人工湿地（4）和厌氧水平潜流人工湿地（5）之间、好氧垂直流人工湿地（6）和垂直流人工湿地（8）之间都设有水泵（2）和集水池（3）；

所述好氧垂直流人工湿地（6）设置污水回流系统，通过管道连接到缺氧水平潜流人工湿地（4）进水的集水池（3）上；所述好氧垂直流人工湿地（6）和垂直流人工湿地（8）之间设有磷吸附池（7）。

2.根据权利要求1所述的一种适于低温运行的人工湿地系统，其特征在于，所述的磷吸附池（7）中放置有PhosX吸附剂，利用纳米技术将水合氧化铁颗粒固定在大孔径阴离子交换树脂表面，其中的氧化铁颗粒对磷酸盐进行吸附。

3.根据权利要求1所述的一种适于低温运行的人工湿地系统，其特征在于，所述的缺氧水平潜流人工湿地（4）、好氧垂直流人工湿地（6）、好氧垂直流人工湿地（6）和垂直流人工湿地（8）中填充滤料，滤料自上而下分别是隔热保温材料（9）、砂土或陶粒、碎石或鹅卵石；砂土或陶粒厚度10～50cm，粒径0.5～2cm；碎石或鹅卵石厚度30～50cm，粒径1～4cm。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种适于低温运行的人工湿地系统，其特征在于，所述的缺氧水平潜流人工湿地（4）和厌氧水平潜流人工湿地（5）内各装有一个ORP控制器，通过ORP控制器控制缺氧水平潜流人工湿地（4）里ORP小于等于-200mV，厌氧水平潜流人工湿地（5）里ORP小于等于-400mV。

5.根据权利要求4所述的一种适于低温运行的人工湿地系统，其特征在于，所述的秸秆为玉米叶叶片、玉米穗以及麦秆秸秆的质量比为1:1:1。

6.根据权利要求4所述的一种适于低温运行的人工湿地系统，其特征在于，所述的缺氧水平潜流人工湿地（4）、厌氧水平潜流人工湿地（5）、好氧垂直流人工湿地（6）和垂直流人工湿地（8）底部还设有曝气装置，设置有气阀。

7.一种适于低温运行的人工湿地系统对污水处理的方法，其步骤为：

（1）搭建权利要求1-6中任意一项所述的人工湿地系统，所述调节池（1）中污水通过水泵（2）进入调节池（1）和缺氧水平潜流人工湿地（4）之间的集水池（3），污水经过缺氧水平潜流人工湿地（4）处理，进行前置脱氮；

（2）随后污水通过水泵（2）依次进入厌氧水平潜流人工湿地（5）、好氧垂直流人工湿地（6）；

（3）控制好氧垂直流人工湿地（6）出水10%回流至缺氧水平潜流人工湿地（4）中，90%分流至磷吸附池（7），然后进入垂直流人工湿地（8），对缺氧水平潜流人工湿地（4）、厌氧水平潜流人工湿地（5）、好氧垂直流人工湿地（6）和垂直流人工湿地（8）底部进行间歇曝气。

8.根据权利要求7所述的一种适于低温运行的人工湿地系统对污水处理的方法，其特征在于，系统水力负荷范围为4～20m³/m²d，有机负荷范围是1000～8000mg COD/m³d，温度范围是-20℃～35℃。