[发明专利]用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统及工法

说明书

技术领域

本发明涉及生态工程水处理领域，更具体地，涉及一种用于河涌或水塘系统的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统及工法。

背景技术

表面流人工湿地通常是利用天然沼泽、废弃河道等洼地改造而成，与传统的污水处理设施相比较，具有施工简便，投资费用较低，且易于管理等优势。目前已经广泛地应用于处理生活、养殖污水，蓄积和净化暴雨径流，控制面源污染，恢复和重建河流、湖泊湿地等。在相对长的有效停留时间下，表面流湿地对各类污染物均有一定程度的去除效果，其中硝化作用强烈是表面流的特征之一，而反硝化作用在表面流湿地中反应相对较差，这也影响了表面流湿地对于氮素去除的整体效果。

氮素在表面流人工湿地中的去除主要有挥发、土壤吸附和离子交换、植物吸收、硝化反硝化等多种途径。前两种途径的去除作用并不显著，而植物吸收的去除只占总质量的10%左右，且必须通过收获才能离开表面流人工湿地系统。大部分的氮素是通过硝化和反硝化作用的连续反应而去除的，一旦这两个连续过程不能有效进行，总氮去除效果就不理想；常规的表面流人工湿地设计上较为简易，通过设置开阔水面与周边种植水生植物，硝化反应进行比较彻底，较少考虑水力运行方式及分区段设计给系统反硝化作用带来的影响，为了更充分的发挥表面流湿地反硝化能力强的优势，增强系统的硝化作用能力，将氮素两反应阶段有机的融合于系统中，实现总氮去除效果的最优化，是生态工程中要着重考量的技术手段之一。

而在常规废水处理中，A/O工艺已被认为是生物脱氮的典型技术，它根据氮素去除特点将处理过程分成若干模块，提高了去除效率。但由于常规设计运行中存在诸多因素制约，相当一部分A/O工艺存在着运行高能耗问题，对每区段脱氮所需要的环境条件缺少针对性的研究，对氮的处理效率较低。

据此，参考传统表面流人工湿地与A/O处理工艺的方式与优点，结合水生（沉水、挺水）植物的布置及水流运行方式，营造一种可广泛适用于具有一定流速的城镇河涌、水塘及景观工程氮浓度超标水体中的硝化反硝化脱氮生态处理系统及工法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有常规表面流人工湿地氮去除效率低，以及基于传统A/O工艺设计存在能耗高等问题，提供一种用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统及工法，通过模拟A/O处理模块对河涌或水塘生态系统进行设置，水流以水平推流方式流过整个系统，无动力消耗，利于氮充分进行硝化和反硝化过程，降低能耗的同时提高氮的处理效率。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于河涌或水塘系统的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统及工法。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统及工法，包括进水口和出水口，还包括n个布置单元，n为正整数，所述组合单元由通过水生植物有无的生态工法营造的不同环境条件表面流的区段部分组成，所述区段部分分别为无植物区段和水生植物密植区段，所述水生植物为沉水或挺水植物；水流依次布置构成自然生态表面流系统，水流经进水口进入所述系统并以平流方式通过所述自然平流式生态系统，从总出水口流出。

优选地，所述布置单元由无植物区段、水生（沉水、挺水）植物密植区段依次布置组成。

所述n的取值取决于场地条件，优选不小于3。通常的场地条件下，n取值为3、4或5。

进一步优选，所述n的取值为 3，即布置单元为3个，所述系统由第一布置单元、第二布置单元和第三布置单元依次组成；所述第一布置单元和第二布置单元分别由无水生植物区段和沉水植物密植区段组成，所述第三布置单元由无水生植物区段和挺水植物密植区段组成。

优选地，所述沉水植物密植区段的水深为0.5～1 m，所述挺水植物密植区段的水深<0.5 m。

进一步优选地，所述沉水植物密植区段的水深为0.5～1 m，挺水植物密植区段的水深为<0.5 m，无植物区的水深为>1.5 m。

优选地，所述沉水植物的初始种植高度为0.2m～0.3 m；所述挺水植物的初始种植高度为不大于 0.5 m。

优选地，所述沉水植物为苦草或黑藻的一种或两种；所述挺水植物为美人蕉、风车草、再立花或香蒲的一种或几种。

优选地，本发明所述系统，所述无植物区段、沉水植物密植区段、挺水植物密植区段均以相同长宽比设计，其中长宽比为2：1。

优选地，所述沉水植物高度为0.2 m～0.3 m；所述挺水植物高度为不大于 0.5 m。