[实用新型]一种生物质潜流人工湿地

说明书

本实用新型提供一种生物质潜流人工湿地，所述生物质潜流人工湿地包括：配水渠、集水渠、水生植物，其特征在于：所述生物质潜流人工湿地还包括基质系统，所述基质系统布置在配水渠与集水渠之间且连通配水渠与集水渠，所述基质系统的上方布置种植水生植物的土壤层；所述基质系统自配水渠向集水渠方向依次布置砾石区、沸石区和赤铁矿区，所述砾石区内预埋生物质作为反硝化碳源，所述沸石区内布置沸石，所述赤铁矿区内布置赤铁矿。本实用新型所提供的生物质潜流人工湿地可以有效解决生物质碳源释放先快后慢所引起的人工湿地脱氮效能低以及出水水质不稳定的工程问题。

技术领域

本实用新型属于水环境技术领域，尤其是涉及一种生物质潜流人工湿地，适用于污水处理厂尾水深度脱氮。

背景技术

城镇污水处理厂尾水中通常存在硝酸盐，给地表水环境的维持以及尾水的回用均带来了一定的风险。因此，污水处理厂深度脱氮一直以来都是解决城市缺水问题和改善生态环境的重中之重。

潜流人工湿地是城镇污水处理厂尾水深度处理的重要技术单元，其床体的缺氧和厌氧状态给反硝化提供了良好的环境条件。然而，可生物利用的有机物往往在污水厂生物处理系统中降解殆尽，尾水中残留的多为难以生物降解的高分子有机物，无法有效驱动湿地中的反硝化，因此，向湿地中投加碳源是强化湿地脱氮效能的重要工程措施。在不同类型的碳源中，生物质具有显著的优势。其作为固体碳源，在充当反硝化电子供体的同时，还可作为载体为反硝化微生物提供良好的生长环境。此外，生物质还具有来源广泛，价格低廉的优势，具有良好的经济、环境和生态效益。已有研究将麦秸、稻草、玉米穗、棉花和香蒲生物质作为有机碳源投加入人工湿地，均显著提升了湿地的反硝化效能。

然而，在生物质投加后的运行期内，碳源释放往往呈现前期快，后期慢的特征，导致人工湿地碳源输入在时间上的不均衡，对系统脱氮潜能的发挥产生了不利影响。上述问题具体阐述如下：

(1)生物质人工湿地运行前期，生物质碳源释放速率高，COD浓度可高达100mg/L，使得碳源释放速率与进水硝酸盐负荷之比显著高于反硝化理论C/N比，这将引起异化硝酸盐还原的发生，导致氨氮的生成。受限于溶解氧数量，这些氨氮在潜流人工湿地中将无法通过硝化作用去除，最终随湿地出水排出；不仅如此，污水厂尾水中通常含有硫酸盐，常见浓度为50～300mg/L(以硫元素计)；生物质释放的过量碳源还将引起异化硫酸盐的发生，生成的硫化物随湿地出水排出，将对受纳水体水环境造成严重影响。

(2)生物质人工湿地运行后期，生物质碳源释放速率低，COD浓度可低至10mg/L以下，使得碳源释放速率与进水硝酸盐负荷之比显著低于反硝化理论C/N比，这不仅将导致硝酸盐去除不完全，而且还会引起短程反硝化的发生，导致亚硝酸盐的生成。

可见，无论在生物质人工湿地运行前期还是后期，生物质碳源释放的非均匀性均显著影响了生物质人工湿地脱氮潜能的发挥，造成湿地出水水质的不稳定。上述工程问题对生物质人工湿地的工程应用以及人工湿地尾水深度脱氮提出了新的技术挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种生物质潜流人工湿地。

为此，本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

一种生物质潜流人工湿地，所述生物质潜流人工湿地包括：配水渠、集水渠、水生植物，其特征在于：所述生物质潜流人工湿地还包括基质系统，所述基质系统布置在配水渠与集水渠之间且连通配水渠与集水渠，所述基质系统的上方布置种植水生植物的土壤层；所述基质系统自配水渠向集水渠方向依次布置砾石区、沸石区和赤铁矿区，所述砾石区内预埋生物质作为反硝化碳源，所述沸石区内布置沸石，所述赤铁矿区内布置赤铁矿。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：