[发明专利]一种高效处理地下水中高浓度硝态氮的人工湿地系统

摘要

一种高效处理地下水中高浓度硝态氮的人工湿地系统，适用于地下水中高NO3--N污染的水源水再生利用的湿地处理，属于地下水污染控制领域。本发明是将受污染的地下水积聚在水井中，再由潜水泵分季节不同，经表层布水干支管或潜层布水干支管均匀布入人工湿地中，通过人工湿地中的土壤层、隔热层、NO3--N转化层、离子交换生物作用层和集水层的物理化学及生物作用，将地下水中的NO3--N去除。在冬季通过向人工湿地中充氧和调节集水井中的出水水量，充分发挥湿地中多功能复合填料对NO3--N的还原和微生物对NH3-N的硝化分解。该湿地系统具备结构紧凑，占地面积小，运行稳定，处理效率高，运行费用低，无堵塞，无二次污染，处理后的水质完全可以满足水源水质的要求。

主权项

一种高效处理地下水中高浓度硝态氮的人工湿地系统，其特征在于：该人工湿地系统包括地下水水井（1）、潜水泵（2）、潜水泵引水管（2‑1）、潜层布水管干管阀门（2‑2）、潜层布水管干管（2‑3）、潜层布水管支管（2‑3‑1）、表层布水管干管阀门（2‑4）、表层布水管干管（2‑5）、表层布水管支管（2‑5‑1）、人工湿地（3）、土壤层（3‑1）、隔热层（3‑2）、NO3‑‑N转化层（3‑3）、离子交换生物作用层（3‑4）、集水层（3‑5）、集水井（4）、隔热层集水管干管（4‑1）、隔热层集水管支管（4‑1‑1）、隔热层集水管阀门（4‑1’）、NO3‑‑N转化层集水管支管（4‑2‑1）、NO3‑‑N转化层集水管干管（4‑2）、NO3‑‑N转化层集水管阀门（4‑2’）、离子交换生物作用层集水管支管（4‑3‑1）、离子交换生物作用层集水管干管（4‑3）、离子交换生物作用层集水管阀门（4‑3’）、集水层集水管干管（4‑4）、集水层集水管支管（4‑4‑1）、集水层集水管阀门（4‑4’）、汇水管（4‑5）、总调解阀门（4‑6）；地下水水井（1）设置在人工湿地（3）的一侧，地下水水井（1）、人工湿地（3）的外壳和集水井（4）由混凝土、钢板、钢筋混凝土或砖混制成；潜水泵（2）安装在地下水水井（1）的水面下，潜水泵引水管（2‑1）的一端与潜水泵（2）的出口连接，潜水泵引水管（2‑1）的另一端与表层布水管干管阀门（2‑4）的进口和潜层布水管干管阀门（2‑2）的进口连接；表层布水管干管阀门（2‑4）出口与表层布水管干管（2‑5）的一端连接，表层布水管干管（2‑5）上均布表层布水管支管（2‑5‑1），表层布水管支管（2‑5‑1）与表层布水管干管（2‑5）垂直连通，表层布水管支管（2‑5‑1）上均匀布置出水孔；潜层布水管干管阀门（2‑2）的出口与潜层布水管干管（2‑3）的一端连接，潜层布水管干管（2‑3）上均布潜层布水管支管（2‑3‑1），潜层布水管支管（2‑3‑1） 与潜层布水管干管（2‑3）垂直连通；潜层布水管支管（2‑3‑1）上均匀布置出水孔；在人工湿地（3）的壳体内自上而下分别填充土壤层（3‑1）、隔热层（3‑2）、NO3‑‑N转化层（3‑3）、离子交换生物作用层（3‑4）和集水层（3‑5）；表层布水管干管（2‑5）及其上均布的表层布水管支管（2‑5‑1）置于土壤层（3‑1）中，向土壤层（3‑1）中均匀布水；潜层布水管干管（2‑3）及其上均布的潜层布水管支管（2‑3‑1）置于土壤层（3‑1）和隔热层（3‑2）之间，向土壤层（3‑1）和隔热层（3‑2）均匀布水；汇水管（4‑5）安装于集水井（4）中，汇水管（4‑5）分别通过隔热层集水管阀门（4‑1’）、NO3‑‑N转化层集水管阀门（4‑2’）、离子交换生物作用层集水管阀门（4‑3’）、集水层集水管阀门（4‑4’）与隔热层集水管干管（4‑1）、NO3‑‑N转化层集水管干管（4‑2）、离子交换生物作用层集水管干管（4‑3）、集水层集水管干管（4‑4）连通；在隔热层集水管干管（4‑1）、NO3‑‑N转化层集水管干管（4‑2）、离子交换生物作用层集水管干管（4‑3）、集水层集水管干管（4‑4）上分别垂直连通隔热层集水管支管（4‑1‑1）、NO3‑‑N转化层集水管支管（4‑2‑1）、离子交换生物作用层集水管支管（4‑3‑1）、集水层集水管支管（4‑4‑1）；隔热层集水管支管（4‑1‑1）、NO3‑‑N转化层集水管支管（4‑2‑1）、离子交换生物作用层集水管支管（4‑3‑1）、集水层集水管支管（4‑4‑1）上均匀布置集水孔；隔热层集水管干管（4‑1）及其上均布的隔热层集水管支管（4‑1‑1）置于隔热层（3‑2）和NO3‑‑N转化层（3‑3）之间，汇集土壤层（3‑1）和隔热层（3‑2）中的水；NO3‑‑N转化层集水管干管（4‑2）及其上均布的NO3‑‑N转化层集水管支管 （4‑2‑1）置于NO3‑‑N转化层（3‑3）和离子交换生物作用层（3‑4）之间，汇集土壤层（3‑1）、隔热层（3‑2）和NO3‑‑N转化层（3‑3）中的水；离子交换生物作用层集水管干管（4‑3）及其上均布的离子交换生物作用层集水管支管（4‑3‑1）置于离子交换生物作用层（3‑4）和集水层（3‑5）之间；汇集土壤层（3‑1）、隔热层（3‑2）和NO3‑‑N转化层（3‑3）和离子交换生物作用层（3‑4）中的水；集水层集水管干管（4‑4）及其上均布的集水层集水管支管（4‑4‑1）置于集水层（3‑5）下；汇集土壤层（3‑1）、隔热层（3‑2）、NO3‑‑N转化层（3‑3）、离子交换生物作用层（3‑4）和集水层（3‑5）中的水；总调解阀门（4‑6）安装在汇水管（4‑5）上，用于调节流入集水井（4）中的水量；空压机或鼓风机（5）安装在地下水水井（1）的井口处，或安装在集水井（4）的内壁上；布气管干管（5‑2）的一端接空压机或鼓风机（5）的出口，布气管干管（5‑2）上均布布气管支管（5‑2‑1），布气管支管（5‑2‑1）与布气管干管（5‑2）垂直连通，布气管支管（5‑2‑1）上均匀布置出气孔；布气管干管（5‑2）及其上均布的布气管支管（5‑2‑1）置于离子交换生物作用层（3‑4）和集水层（3‑5）之间，给离子交换生物作用层（3‑4）、NO3‑‑N转化层（3‑3）、隔热层（3‑2）和土壤层（3‑1）曝气。