CN102259985B - 一种用生物膜强化的表面流人工湿地系统的方法 - Google Patents

一种用生物膜强化的表面流人工湿地系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种用生物膜强化的表面流人工湿地系统的方法，在系统的进水布水管与出水集水管间设置湿地的植物系统,并在植物根部间隙区内设置生物膜载体。其方法包括如下步骤：一、表面流人工湿地构建；二、植物栽培，生长；三、生物膜载体的选择；四、载体的布置与固定；五、湿地运行。本发明的优点：将表流湿地与生物膜相结合，在保持传统表面流人工湿地各种优点及生态服务功能的同时，大大提高了表流湿地的净化能力，同时不会出现潜流湿地滤料堵塞的情况。利用生物膜增加微生物的生物量提高了表流湿地系统的净化能力。本发明可广泛的应用于分散型农村生活污水及河、湖的面源处理等方面，在维持湿地生态功能的同时，可有效降低污染对环境的影响。

Description

一种用生物膜强化的表面流人工湿地系统的方法
技术领域
本发明涉及的是一种用生物膜强化的表面流人工湿地系统的方法，具体是一种将表面流人工湿地与生物膜载体相结合的新型湿地污水处理方法。属于资源环境保护技术领域。
背景技术
人工湿地在实际运行中均存在一定的优缺点。其中，表面流人工湿地具有建设成本低、不会堵塞、对高SS含量废水处理效果好、后续运行管理容易等优点。但是与潜流人工湿地相比较，表面流人工湿地单位面积去除污染物的效率较低，往往需要较大的土地面积才能满足污水处理的要求。潜流人工湿地占地面积较小，且具有较高的净化能力，但是在实际运行中也存在着一定的缺点：1. 湿地施工时采用大粒径的填料，基质的孔隙率较大，水力停留时间短，导致基质表面的微生物不能有效地去除污染物，且由于基质的持水率较差，对湿地内植物的生长也会产生不利的影响。2. 施工时采用小粒径的填料，尽管提高了对污染物的去除效果，但是随着人工湿地的长期运行，最终会发生堵塞。从而产生堵塞所引起的一系列问题：系统的渗透系数明显变小，基质表面严重壅水，同时隔绝了外界氧气向基质内的传输，进而降低了污染物（主要指有机物和氨氮等）的去除效果，引发恶臭，恶化运行环境。
发明内容
本发明提出的是一种用生物膜强化的表面流人工湿地系统的方法，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，通过在表面流人工湿地的表层加覆一定厚度的附着于载体上面的生物膜的方式，加强人工湿地的净化能力，同时避免潜流人工湿地滤料堵塞情况的发生。
本发明的技术解决方案：在进水布水管与出水集水管间设置湿地的植物系统,并在植物根部间隙区内设置生物膜载体。
用生物膜进行强化的表面流人工湿地系统的方法，其特征是包括如下工艺步骤：
一、表面流湿地构建
按照表面流人工湿地的设计参数进行湿地系统的建设，施工时系统的底部用可压实的粘土或膨润土进行防水，以预防污水渗透至地下水，导致水质污染，后上覆适合植物生长的土壤，土壤厚度一般为30～40cm即可。湿地内部的土壤表层与进水管和出水管相连接的为进水布水管与出水集水管；
二、植物栽培，生长
选择净化能力强，抗逆性较高的湿地植物，如香蒲，芦苇菖蒲等，种植于表流湿地土壤中，植株密度为30～35棵/m2；
三、生物膜载体的选择
可选择市场上常见的生物膜载体，如用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成的波纹板式、斜管式和蜂窝式的载体，也可以选用聚氯乙烯、聚丙烯的纱网，将其加工成球形并用线串接在一起，铺设于湿地的表面；
四、生物膜载体的布置与固定
生物膜载体的布置采用与植物相间的方式。在表流湿地系统内，植物的根部间隙区内铺设生物膜载体；生物膜的固定，铺设于湿地表面的生物膜载体的厚度为20～30cm，在湿地内每间隔50～100cm打桩，桩高20～30cm，桩打好后，用线串接后将生物膜载体悬挂线上；
五、湿地运行生物膜载体铺设好后，进行湿地的预运行。预运行期间，一开始进水浓度低于湿地的正常进水浓度，以利于载体上微生物的附着、生长，生物膜的 形成，后慢慢提高进水浓度至正常进水浓度。湿地内载体上的挂膜一般需要7～10天的时间，其中，为防止冲刷生物膜，导致生物膜的脱落，影响微生物生长和附着，在湿地运行过程中水力负荷应控制在400～600mm/d。
本发明的优点在于：克服了传统的表面流和潜流人工湿地的缺点，将人工湿地与生物膜的优点相结合，在保持传统表面流人工湿地各种优点及生态服务功能的同时，提高了表面流人工湿地的净化能力。利用生物膜增加微生物的生物量，提高了湿地系统的净化能力，同时，表面流人工湿地的水深和植物的作用均可满足生物膜对氧气的需求，降低了传统生物膜法处理过程中曝气所需费用。本发明的关键在于生物膜的培养以及湿地运行的管理。湿地设计及实际运行时，不能采用过大的水力负荷，会对微生物的附着，生长和生物膜的厚度产生不利地影响，进而降低系统的水处理效率。同时，湿地的设计水深不宜太深，避免造成厌氧环境，削弱系统的处理能力；由此，本发明将表流人工湿地与生物膜简单巧妙地运用到一起，提高了湿地的净化能力，同时，避免了潜流人工湿地的填料堵塞问题的发生。本发明的方法可广泛的应用于分散型农村生活污水和河、湖的面源处理等方面，在维持湿地生态功能的同时，可有效降低污染对环境的影响。
附图说明
图1 为使用生物膜进行强化的表面流人工湿地系统的俯视图。
图2为使用生物膜进行强化的表面流人工湿地系统的剖面图。
图中的1是进水布水管、2是生物膜区、3是植物区、4是出水集水管。
具体实施方式
对照附图1、2，其结构是进水布水管1与出水集水管4间设置湿地的植物系统,并在植物根部间隙区内设置生物膜载体。
实施例
按照本发明的工艺步骤，进行实施。在5m长，1.5m宽的表流人工湿地内，将聚氯乙烯的纱网加工成直径15cm左右的球形，用线串联将其铺设于湿地内植物的根部间隙区，载体厚度为25～30cm。 
湿地进水为生活污水，进水浓度为：CODcr：400mg/L，TN：16.5 mg/L，SS：180 mg/L，水力负荷为5cm/d。进水7天左右后，湿地内生物膜挂膜成功，系统出水水质稳定，载体上生物膜的总重达到0.0395g/g，多糖含量：0.502g/g，蛋白质含量：5.006mg/g。正常运行期间，生物膜载体加入后，表流湿地对污染物TN、TDN、SS的去除率可达到92.70%、92.22%、94.34%，相较于未加入载体前的TN、TDN、SS的去除率81.64%、80.26%、85.37% ，去除率有了明显提高。
本发明还可以有其他变化的实施方式。例如，生物膜载体可以采用别的形式，生物膜载体的布置位置也可以多样化，凡是将表面流人工湿地与生物膜相结合的水处理方式或者等同替换、等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种用生物膜强化的表面流人工湿地系统的方法，其特征是在进水布水管与出水集水管间设置湿地的植物系统，并在植物根部间隙区内设置生物膜载体；
该方法包括如下工艺步骤：
一、表面流湿地构建
按照表面流人工湿地的设计参数进行湿地系统的建设，施工时系统的底部用可压实的粘土或膨润土进行防水，以预防污水渗透至地下水，导致水质污染，后上覆适合植物生长的土壤，土壤厚度一般为30～40cm即可，湿地内部的土壤表层与进水管和出水管相连接的为进水布水管与出水集水管；
二、植物栽培，生长
选择净化能力强，抗逆性较强的湿地植物香蒲、芦苇、菖蒲，种植于表流湿地土壤中，植株密度为30～35棵/m2；
三、生物膜载体的选择
选用聚氯乙烯的纱网，将其加工成球形并用线串接在一起，铺设于湿地的表面；
四、生物膜载体的布置与固定
生物膜载体的布置采用与植物相间的方式，在表流湿地系统内，植物的根部间隙区内铺设生物膜载体；生物膜载体的固定，铺设于湿地表面的生物膜载体的厚度为20～30 cm，在湿地内每间隔50～100 cm打桩，桩高20～30cm，桩打好后，用线串接后将生物膜载体悬挂线上；
五、湿地运行
生物膜载体铺设好后，进行湿地的预运行，预运行期间，一开始进水浓度低于湿地的正常进水浓度，以利于载体上微生物的附着、生长，生物膜的形成，后慢慢提高进水浓度至正常进水浓度；湿地内载体上的挂膜一般需要7～10天的时间，其中为防止冲刷生物膜，导致生物膜的脱落，影响微生物生长和附着，在湿地运行过程中水力负荷应控制在400～600mm/d。
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