CN104710015A - 一种垂直流人工湿地填料床的构建方法 - Google Patents

一种垂直流人工湿地填料床的构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种垂直流人工湿地填料床的构建方法，利用陶粒、竹炭、沸石、石灰石进行多层配置，填料床自下而上依次为陶粒层高度24cm、竹炭层高度24cm、沸石层高度24cm、石灰石层高度16cm，填料床总高度为88cm，四种填料的体积比为3:3:3:2。能同时高效去除小型农村生活污水中氮、磷和有机物等多种污染物，所采用的填料来源广、成本低、实用性强，填料不仅可以通过吸附与沉淀作用去除污染物，还有利于生物膜的形成与更新，提高了氮、磷及有机物的去除效率。

Description

一种垂直流人工湿地填料床的构建方法
技术领域
本发明涉及一种人工湿地，尤其涉及一种垂直流人工湿地填料床的构建方法。
背景技术
人工湿地是一种人为的将填料床、微生物和植物按一定方式配置而成的复合生态系统。作为一种新型的污水处理技术，其具有生态、高效、运行费用低、管理简单、出水水质好等优点。而人工湿地填料床作为人工湿地最重要的组成部分，在人工湿地污水处理技术中起主要作用，其种类、组配方式、高度的选择是人工湿地工程设计中的重要环节。
大量的研究表明，现有技术中还没有一种填料能够高效去除氮、磷及有机物等，因而对于复杂的生活污水，需要对单一污染物去除效果较好的优质填料进行合理的组配，构建一种可以同时高效去除多种污染物的人工湿地填料床。
发明内容
本发明的目的是提供一种能高效去除污水中的氮、磷和有机物的垂直流人工湿地填料床的构建方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的垂直流人工湿地填料床的构建方法，该填料床的构建方式自下而上依次为A型填料层、B型填料层、C型填料层和D型填料层；
所述A型填料层为陶粒基质，所述B型填料层为竹炭基质，所述C型填料层为沸石基质，所述D型填料层为石灰石基质。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的垂直流人工湿地填料床的构建方法，由于自下而上依次为A型填料层、B型填料层、C型填料层和D型填料层；A型填料层为陶粒基质，B型填料层为竹炭基质，C型填料层为沸石基质，D型填料层为石灰石基质，针对小型农村生活污水，能高效去除污水中的氮、磷和有机物等。
附图说明
图1为本发明实施例中模拟无植物垂直流人工湿地对生活污水中TN去除效果的动态变化示意图。
图2为本发明实施例中模拟无植物垂直流人工湿地对生活污水中NH3-N去除效果的动态变化示意图。
图3为本发明实施例中模拟无植物垂直流人工湿地对生活污水中TP去除效果的动态变化示意图。
图4为本发明实施例中模拟无植物垂直流人工湿地对生活污水中CODMn去除效果的动态变化示意图。
图5为本发明实施例中模拟有植物垂直流人工湿地对生活污水中TN去除效果的动态变化示意图。
图6为本发明实施例中模拟有植物垂直流人工湿地对生活污水中NH3-N去除效果的动态变化示意图。
图7为本发明实施例中模拟有植物垂直流人工湿地对生活污水中TP去除效果的动态变化示意图。
图8为本发明实施例中模拟有植物垂直流人工湿地对生活污水中CODMn去除效果的动态变化示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的垂直流人工湿地填料床的构建方法，其较佳的具体实施方式是：
该填料床的构建方式自下而上依次为A型填料层、B型填料层、C型填料层和D型填料层；
所述A型填料层为陶粒基质，所述B型填料层为竹炭基质，所述C型填料层为沸石基质，所述D型填料层为石灰石基质。
所述陶粒基质呈颗粒状，粒径为1～3cm，所述竹炭基质呈柱状，尺寸为长×宽×高＝15cm×5cm×5cm，所述沸石基质呈颗粒状，粒径为1cm左右，所述石灰石基质呈颗粒状，粒径为1～3cm。
所述A型填料层、B型填料层、C型填料层、D型填料层的体积比为3:3:3:2。
所述A型填料层的高度为24cm，所述B型填料层的高度为24cm，所述C型填料层的高度为24cm，所述D型填料层的高度为16cm，该填料床的总高度为88cm。
相邻的填料层之间用网分隔，所述的网优选网孔为0.6cm的聚乙烯纯料网。
本发明的垂直流人工湿地填料床的构建方法，克服了已有填料组合中存在的不足，利用该技术构建的人工湿地可以很好地净化小型农村生活污水。经过该种人工湿地填料床净化后的污水中总氮、氨氮和总磷的含量达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》中规定的一级A标准。
工程应用时，填料床按上述构建方式所述的顺序及高度逐层铺设即可。陶粒比表面积大，有利于微生物的附着生长，可以有效去除污水中的有机物；竹炭是多孔性材料，同样具有相当大的比表面积，有很强的吸附性，除可以吸附氮、磷外，还可吸附污水中残余的其它化学物质，同时有利于微生物膜的形成；沸石很大的比表面积使其具有选择吸附NH3-N的功能，且在微生物的作用下能够生物再生；石灰石对磷有很好的去除效果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明所采用的填料来源广，成本低，实用性强；不易堵塞，使用寿命长，净化效果好；选用陶粒、竹炭、沸石、石灰石等四种优质填料进行合理分层配置，达到了同时高效去除污水中氮、磷和有机物等多种污染物的目的；填料中创新性地选用了机械强度较高、除污能力较强、易于生物膜形成的竹炭，提高了污水的处理效率，并扩大了竹炭的应用范围；
本发明所提出的人工湿地填料床易于构建、便于应用，对地形、气候要求较低、适应性强；可根据不同污水处理量在构建总面积上进行调整；可根据需要种植合适的湿生或水生植物，美化环境。
具体实施例：
实施例1：
本实施例中，无植物垂直流人工湿地模拟系统装置采用PP-R板水箱，规格为1.5m×1m×1m(长×宽×高)，其中填料床高度为88cm，填料床上部10cm侧壁处留有溢水口，填料床上部不种植植物，水箱底部采用均匀开孔的PVC管进行布水。一种垂直流人工湿地填料床的构建方法，由陶粒、竹炭、沸石、石灰石组成。其特征在于：构建无植物垂直流人工湿地时，在布水装置上填充粒径为1～3cm的陶粒基质，填充高度为24cm，然后铺设网孔为0.6cm的聚乙烯(HPDE)纯料网(该网主要用于分隔上下两层填料，下同)；在陶粒层填料之上填充尺寸为15cm×5cm×5cm的竹炭基质，填充高度为24cm，铺设网孔为0.6cm的聚乙烯(HPDE)纯料网；在竹炭层填料之上填充粒径为1cm左右的沸石基质，填充高度为24cm，铺设网孔为0.6cm的聚乙烯(HPDE)纯料网；在沸石层填料之上粒径为1～3cm的石灰石基质，高度为16cm。填料床铺设时完全参照上述填料的排序和高度一层一层铺设，四种填料的体积比约为3:3:3:2。生活污水通过进水管流入该模拟装置底部的布水管网，然后依次流经陶粒填料层、竹炭填料层、沸石填料层、石灰石填料层，最终通过填料床上部10cm侧壁处的溢水口流出。采用间歇进出水的方式运行，间隔运行时间为24h，水力负荷为0.25m3/m2·d。系统运行期间无堵塞现象，监测结果表明：采用该种填料床构建方式的人工湿地系统可以同时高效去除氮、磷和有机物等，污染物去除效果分别见图1、图2、图3、图4。TN、NH3-N、TP、CODMn的平均去除率分别为68.81％、78.56％、31.33％和37.87％。出水TN、NH3-N和TP的含量达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》中规定的一级A标准。
实施例2：
本实施例中，采用有植物垂直流人工湿地模拟系统，模拟装置及运行参数与实施例1相同，区别在于该模拟系统在填料床之上移栽梭鱼草幼株，种植密度为8株/平方米。
系统运行期间无堵塞现象，梭鱼草生长茂盛，叶片肥大，茎秆粗壮。监测结果表明：采用该种填料床构建方式的人工湿地系统依然可以同时高效去除氮、磷和有机物等，污染物去除效果分别见图5、图6、图7、图8。TN、NH3-N、TP、CODMn的平均去除率分别为67.19％、70.47％、33.59％和56.13％。出水TN、NH3-N和TP的含量达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》中规定的一级A标准。出水CODMn平均含量达到了地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅴ类标准。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种垂直流人工湿地填料床的构建方法，其特征在于，该填料床的构建方式自下而上依次为A型填料层、B型填料层、C型填料层和D型填料层；
所述A型填料层为陶粒基质，所述B型填料层为竹炭基质，所述C型填料层为沸石基质，所述D型填料层为石灰石基质。
2.根据权利1要求所述的垂直流人工湿地填料床的构建方法，其特征在于，所述陶粒基质呈颗粒状，粒径为1～3cm，所述竹炭基质呈柱状，尺寸为长×宽×高＝15cm×5cm×5cm，所述沸石基质呈颗粒状，粒径为1cm左右，所述石灰石基质呈颗粒状，粒径为1～3cm。
3.根据权利2要求所述的垂直流人工湿地填料床的构建方法，其特征在于，所述A型填料层、B型填料层、C型填料层、D型填料层的体积比为3:3:3:2。
4.根据权利3要求所述的垂直流人工湿地填料床的构建方法，其特征在于，所述A型填料层的高度为24cm，所述B型填料层的高度为24cm，所述C型填料层的高度为24cm，所述D型填料层的高度为16cm，该填料床的总高度为88cm。
5.根据权利4要求所述的垂直流人工湿地填料床的构建方法，其特征在于，相邻的填料层之间用网分隔。
6.根据权利5要求所述的垂直流人工湿地填料床的构建方法，其特征在于，所述的网为网孔为0.6cm的聚乙烯纯料网。
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