[发明专利]一种曝气耦合人工湿地的系统及其应用

说明书

本发明公开了一种曝气耦合人工湿地的系统及其应用，属于水处理技术领域。该系统由人工湿地及曝气装置耦合而成；所述人工湿地为表面流型或潮汐流型，植物选取处于生长期的挺水植物和浮叶植物，种植密度为5～30株/m²，引入河道水体形成自由水面，水深20～80cm；所述曝气管设置在湿地的自由水面下10～60cm，曝气量为0.2～1L/(min·L)，曝气时间0.5～5d，曝停比为1h/(1～5h)。本发明通过曝气增氧在湿地中创造好氧‑厌氧交替的环境，积极促进湿地中植物对污染物的吸收作用以及根际微生物对污染物的降解作用，从而实现河道水体的净化及生态修复。

技术领域

本发明涉及一种曝气耦合人工湿地的系统及其应用，属于水处理技术领域。

背景技术

目前国内许多河道是劣Ⅴ类水质，河道的污染问题主要集中在河道水质差、蓝藻水华、水体黑臭、以及伴随以上问题而产生的河道水生生态系统的破坏。河道水体中除常规污染物(氮、磷、有机物等)之外，新型污染物(如抗生素、消炎药等)也广泛赋存，已经引起人们的日益关注。针对河道的污染问题，虽然已有一些治理措施，但由于我国水系庞大、地域分布广、河道之间存在差异性，在实际治理中仍然存在许多尚未解决的问题，如经济成本的压缩、治理效率的提高、治理技术的广泛适用性等，因此对现有的河道治理技术进行改进有重要意义。

河道污染治理技术主要可分为四类：点源污染控制技术、面源污染控制技术、内源污染控制技术和河道水体治理与生态修复技术。表面流型或潮汐流型人工湿地是河道水体治理与生态修复技术中的典型技术，属于植物修复技术范畴，虽然污染物处理效果相对较低，但投资小且易于维护，其独特的自由水面更有利于水生生态系统结构和功能的恢复，可以为水生生物以及鸟类提供栖息场所，并且还具有很高的景观价值，因而其在河道治理中具有广泛的适用性。但是，目前此类人工湿地在河道治理中仍存在一些不足之处，例如：占地面积大、水质净化能力有限、使用寿命的干扰因素多等，对其进行技术改进有迫切的必要性和非常重要的意义。

曝气增氧技术也经常应用在河道水体治理中，曝气使溶解氧的浓度升高，从而给水生生物的生长提供氧气并提升水体自身的净化能力，同时藻细胞可粘附在气泡表面上升到水面上加以去除。该技术花费的时间较短、操作较为简单，但处理效果有限，并且因其成本较高全面推广存在局限性。本发明的技术改造将曝气增氧技术与湿地耦合，在生物、微生物、化学等方面产生叠加效应，大幅度提升污染物的去除效果。

在河道水体治理与生态修复领域，目前采用曝气耦合植物修复技术的相关应用非常有限。经过检索，有关曝气增氧耦合植物修复技术治理河道污染的专利包括：1)一种耦合太阳能曝气和固化微生物的生态浮岛(申请号201920272951.2)，该方法采用太阳能曝气结合水面种植篮的方式净化水质，但生态浮岛的建设成本较高，运行维护复杂；2)一种耦合微孔曝气的生态浮床(申请号201520697360.1)，采用耦合微孔曝气的生态浮床，选用浮叶植物和挺水植物进行种植，增加了植物种类，景观价值也有所提高，其劣势在于生态浮床的建设与运行成本较高。目前有关曝气增氧耦合植物修复技术大多采用生物浮床，建设成本较高、处理效果有限、不适用于旁路处理、难以大范围推广应用。因此，需要找到一种能够充分利用河道现有环境特点、处理量大、效果好、成本低、可旁路处理、易于推广的技术。

发明内容

技术问题：

为解决河道治理中湿地占地面积大且使用寿命有限、曝气成本较高等问题，从而有效提高河道水质并修复河道生态系统，本发明旨在对现有的河道水体治理与生态修复技术进行改进，提出一种曝气耦合湿地的河道水体治理与生态修复技术。本发明可以根据河道岸边的实际地形环境进行工程建设，在曝气增氧形成的好氧-厌氧交替环境中，通过促进植物的吸收作用以及根际微生物的降解作用，有效实现河道水体中常规污染物的去除，并为新型污染物的降解提供一种可行的方案。曝气增氧耦合人工湿地技术的建设投资成本低、管理运行简单且费用少、可用于旁路处理、对环境友好不易造成二次污染、营造的岸边景观效果好。

技术方案：