[发明专利]一种用于畜禽养殖污水处理的模块化填料湿地系统

说明书

本发明公开了一种用于畜禽养殖污水处理的模块化填料湿地系统，通过模块化湿地填料构建标准型湿地系统用于畜禽养殖污水处理，实现工艺水力停留时间和孔隙率计算的准确性、减少人工湿地系统堵塞和吸附饱和的处理成本、提高污染物净化效果与水体pH稳定性。本发明所述系统包括人工湿地池体、布水装置、模块化湿地填料和湿地植物，所述模块化湿地填料为硅酸盐水泥、红壤、沙石和水按照比例混合组成，原料重量比例分别是硅酸盐水泥/红壤为1:1‑1:5、硅酸盐水泥/沙石为1:4‑1:8、硅酸盐水泥/水为0.5:1‑2:1，模块化湿地填料制备步骤为干混、湿混、定模、压缩、脱模和养护。本发明专利制备工艺简单、成本低廉，可大规模的工业化生产。

技术领域

本发明涉及污水处理系统，特别是涉及一种用于畜禽养殖污水处理的模块化填料人工湿地系统。

背景技术

随着我国畜禽养殖快速集约化发展，畜禽养殖污水也逐渐成为我国水体与土壤环境污染的主要源头之一，根据2010年《全国第一次污染源普查公告》，畜禽养殖业排放的COD达到1268.26万吨，占全国COD排放总量的41.9%；氮和磷排放量为102.48万吨和16.04万吨，分别占全国氮和磷排放总量的21.7%和37.9%。因此，对其有效处理成为我国政府与社会关注的重点问题。

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种污水生态处理工艺，它是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。人工湿地单元由植物、微生物、填料及动物组成，各组成成分分别起着不同的作用，并且相互协同作用，使得整个人工湿地生态系统平衡运转，发挥良好的净化功能。在这些单元中湿地填料起着决定性骨架作用，首先湿地填料具有过滤、沉淀、吸附和絮凝等作用，可以将水体中的悬浮物有效去除，其次湿地填料为植物和微生物的生长及氧传输提供了必备条件。目前，针对不同污水类型，多种物质已被选用为湿地填料，例如土壤、火山岩、煤渣、红壤、砖块、海蛎壳、沸石、陶粒、卵石等。

美国自然资源保护服务组织（NRCS）编订了养殖污水处理指南，建议人工湿地的BOD₅负荷为73 kg•(ha•d)-1，水力停留时间至少为12 d。墨西哥湾项目（GMP）调查了68处共135个不同规模的生态处理系统，收集了大约1300个运行数据，并建立了养殖废水生态处理数据库。对污水进行充分的预处理和足够的生态处理面积是保障生态生物群落和出水水质的重要因素。然而，在实际应用过程中，养殖污水的处理用地一般受到限制，此时可通过一系列优化措施来提高现有生态工艺的净化能力。近年来，国内也在人工湿地净化系统处理畜禽养殖污水方面进行了一些试验研究与工程应用，为全面了解污水在生态工艺中的净化机制，改善生态处理技术的处理效率，目前的研究热点主要包括有：（1）对不同构造的人工湿地系统污水的流体力学特性进行研究，探讨水力负荷、污水停留时间、出水速率、湿地容水体积（孔隙度）和出水量等与污水净化效果之间的耦合关系，以揭示水力学特点对污水净化效果的影响规律；（2）研究在提高生态工艺氧化、硝化能力的同时如何提高其反硝化能力，以解决有机物与总氮的同步去除问题；（3）深入研究人工湿地系统中溶解氧的分配和不同类型植物的输氧能力对填料层中微生物生境的影响，及高性能除磷填料的筛选与特性研究；（4）研究各种人工湿地工艺改良技术，深入研究生态工艺技术在特殊废水处理中的应用特性表征等。