[发明专利]一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器

说明书

技术领域

本发明属于污水处理、环境保护技术领域，具体涉及人工湿地反应器。

背景技术

目前，城镇污水经处理厂处理后直接排放到自然水体中，但由于城镇污水厂尾水 中氮污染物浓度依然较高，其相对于地表水环境标准仍有较大的差距，当尾水排放至封闭、 半封闭等缓流水体时，容易导致水体富营养化等环境问题。如何对污水处理厂尾水进行低 成本高效处理，进一步减轻水污染负荷，已成为亟待解决的问题。

近年来，用于污水处理厂尾水深度处理的人工湿地技术发展迅速，例如中国专利 文献先后公开的CN102491585A“一种去除城市污水厂尾水硝态氮的组合方法”， CN101412564A“一种用于污水厂尾水深度净化的湿地工艺”等。上述反应器为达到深度处 理效能，其工艺流程较长，结构较为复杂，且湿地材料以砂石为主，砂石载体上微生物量少， 污染物去除效率低，湿地占地面积大，投资高。

发明内容

针对现有城镇污水处理厂尾水深度处理工艺存在的不足，本发明提供一种基于轻 质填料的高负荷人工湿地反应器，采用轻质填料代替现有人工湿地的砂石基质，能显著增 加湿地填料载体上的微生物量，提高污水中污染物去除效率，以达到简化处理工艺、增强反 应器处理效能、减少投资、运行成本和占地的目的。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种基于轻质填料的高负荷人工湿地反应器，包括池体，设置在池体上的进水管、出水 管和加药管，设置在池体内的布水管；其特征在于，在池体内由下向上设置有卵石填料层、 轻质填料层和模块化湿地植物种植系统。

所述池体的承托层使用卵石填料，中间层使用轻质填料，表层使用模块化湿地植 物种植系统，卵石填料层是由粒径为30~40mm的卵石材料构成，其厚度为100mm。轻质填料 层是由网状纤维多孔结构的轻质填料构成，其厚度为700~1900mm。所述表层的模块化湿地 植物种植系统是将轻质填料作为湿地植物种植的支撑载体，压实后置于混凝土植物种植模 块内，其厚度为200~300mm。

本发明采用的轻质填料为网状纤维多孔纤维材料，其比表面积大，孔隙率高，生物 亲和性好，污水处理厂尾水通过所述轻质填料层时，填料截留尾水中的悬浮物，并将尾水中 的污染物质吸附在填料表面，并在填料表面形成大量生物膜。富集于填料表面的微生物以 尾水中的污染物质作为基质使其得到降解，使尾水得到净化。

本发明表层的模块化湿地植物种植系统是针对以轻质填料为基质载体时，湿地植 物易倒伏支撑不足而提出的技术。空心混凝土植物种植模块长、宽为400mm~600mm、高度 为200mm~300mm，通过将轻质填料压实于空心植物种植模块内，并在其中种植湿地植物。 轻质填料孔隙率高具有较好的透气透水性，有利于植物根系的生长，污水处理厂尾水中的 一部分氮、磷被湿地植物吸收，从而使尾水得到净化。该系统为模块化，可以随意组配拆装， 便于人工湿地的维护整修与景观设计。

本发明处理的污染物质以硝态氮为主，其降解过程主要为反硝化脱氮。为了实现 这一过程，湿地在运行中，需向尾水中添加乙酸钠使进水碳氮比C/N为6:1，湿地的水力停留 时间为2~5h，COD负荷为550~970g/m²·d，TN负荷为70~120g/m²·d时，出水水质达到地表 水Ⅴ类水标准。

本发明的效益是：

1.处理效能高

本反应器由于采用具有网状纤维多孔结构的轻质填料，其比表面积大，生物亲和性好， 能显著提高填料载体上的微生物量，提高污水中污染物去除效率。同时，湿地植物进一步除 磷脱氮，并通过湿地填料的过滤作用，保证了反应器获得较高的处理效能，显著减小了湿地 的占地面积。

2.投资低、占地面积小

所述轻质填料相对传统的砂石填料质量轻，可增大湿地的深度，同时对湿地土建结构 的要求降低，只需要素土夯实覆膜即可，大大减少了反应器的投资及占地面积。

3.运行维护方便

所述轻质填料相对传统的砂石填料孔径大，不易堵塞。表层采用模块化湿地植物种植 系统，由于轻质填料具有较好的透气透水性，防止了湿地植物的烂根现象，植物成活率较 高，且该系统可以随意拆装组合，当人工湿地需更换填料时仅需将表层模块拆卸后即可。当 部分模块植物枯萎或死亡时仅需将改模块更换后即可。

4.生态景观效果良好