CN112573799A - 基于矿山修复污泥干化组合湿地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，所述湿地系统包括矿坑内厌氧反应系统、布泥系统、一级人工湿地系统、渗水系统、二级人工湿地系统、排水系统，其中：矿坑内厌氧反应系统由污泥射流泵、污泥喷流管、石墨铁阴极、石墨铁阳极、太阳能电池和分压电阻组成，布泥系统由污泥提升泵、进泥管和一组平行穿孔布泥管组组成，一级人工湿地系统由毛石渗透层、活性炭基质层、模块化基质微电解单元、玻璃纤维布和太阳能电池组成，渗水系统由穿孔渗滤管组和集水管组成，二级人工湿地系统由二级人工湿地基质层和湿地植物组成，排水系统由排水蓄水槽、排水通孔和排水管组成。本发明具有建造成本低、能耗低、生态化、景观化、高效化、环保等优点。

Description

基于矿山修复污泥干化组合湿地系统

技术领域

本发明属于污泥干化和矿山修复处理领域，涉及一种基于矿山修复污泥干化组合湿地系统。

背景技术

目前我国污泥产量已经突破6000万吨/年。污泥最重要的来源是城镇污水处理厂，是污水处理过程中产生的初沉池污泥、剩余污泥及其混合物。污泥主要特点：有机质含量高，一般在60~80%，氮磷含量高TP（1~5%）、TN（2~8%），有些城镇污泥还包含有重金属；含水率高，含水率在99.2~99.8%，浓缩后的污泥含水率大于90%，流动性强。污泥的这些特性，导致污泥既是污染物也是一种可回收的资源，因此污泥的有效处置是国内外必须解决的重大环境问题。

矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础，我国95%以上能源、80%以上工业原料、70%以上农业生产资料都来自于矿产资源。我国现有113108座矿山，采空区面积134.9万公顷，破坏土地面积238.3万公顷，占矿区面积47%。由于长期采矿作业将破坏矿区土壤结构和生态系统，导致水土流失加剧、土壤肥力下降，无法提供植物生长所需的生境，因此矿山修复是目前我国环境综合治理的难点。

综上所述，我们需要一种新技术将污泥处置与矿山修复相结合，为光秃的矿山提供有机质壤土，在实现污泥处置的同时，为生态修复提供条件。但公知的人工污泥干化湿地是基于湿地技术，充分利用太阳能和湿地基质吸附渗滤和植物吸收蒸腾利用实现污泥脱水的同时，净化污泥中的污染物，实现污泥干化和污泥含水达标生态回用；同时经人工湿地干化处理后的污泥中仍存在部分的重金属离子，其含量尚不能达到表1所示园林绿化用泥国家标准，重金属离子可能通过食物链的富集作用，影响动植物和人类健康，在自然干化过程中重金属离子也可能会随地表水迁移或渗入地下水，污染矿区地下水环境，不利于矿区废弃地的复垦和修复。因此，提高人工湿地干化污泥的效率，增强人工湿地对污泥中重金属离子的去除能力，是优化污泥干化湿地进行矿山修复的重要途径。

表1 GB/T23486-2009城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质污染物指标及限值

发明内容

本发明针对公知的人工湿地干化污泥效率低、稳定性差、重金属离子处理能力不足等问题，提供了一种基于矿山修复污泥干化组合湿地系统。本发明利用电解、模块化基质生物微电解、微生物降解、湿地基质过滤吸附过程，通过物理、化学、生物电化学等作用不仅可以提高湿地干化污泥的负荷，还可以实现对重金属离子高效去除，干化后的污泥包埋种子用于矿山修复；同时构建污水处理系统，对干化污泥残留的渗滤液进行脱氮除磷处理，实现污泥污水同步耦合净化并用于植被灌溉，具有建造成本低、能耗低、生态化、景观化、高效化、环保等优点，是人工湿地干化污泥用于矿山修复研究的新方向。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，包括矿坑内厌氧反应系统、布泥系统、一级人工湿地系统、渗水系统、二级人工湿地系统、排水系统，其中：

所述矿坑内厌氧反应系统由污泥射流泵、污泥喷流管、石墨铁阴极、石墨铁阳极、太阳能电池和分压电阻组成，污泥喷流管的一端连接污泥喷流泵，另一端裸露在矿坑处，其下表面与矿坑顶部相切；石墨铁阴极刷、石墨铁阳极刷设置于矿坑内部，太阳能电池的负极和正极通过导线分别与分压电阻、石墨铁阴极和石墨铁阳极连接；

所述布泥系统由污泥提升泵、进泥管和一组平行穿孔布泥管组组成，污泥提升泵通过管路与矿坑底部连接，进泥管的一端与污泥提升泵连接，进泥管的另一端与平行穿孔布泥管组连接，平行穿孔布泥管组位于一级人工湿地系统的顶部；

所述一级人工湿地系统位于山体边坡上方，由毛石渗透层、活性炭基质层、模块化基质微电解单元、玻璃纤维布和太阳能电池组成，毛石渗透层、活性炭基质层、模块化基质微电解单元从下往上依次设置，玻璃纤维布覆盖在模块化基质微电解单元的表面，太阳能电池的负极和正极通过导线分别与模块化基质微电解单元的阴极和阳极相连；

所述渗水系统由穿孔渗滤管组和集水管组成，穿孔渗滤管组位于毛石渗透层的下方，集水管的一端与穿孔渗滤管组相连，集水管的另一端穿过一级人工湿地系统的墙体并与二级人工湿地系统相连；

所述二级人工湿地系统位于一级人工湿地系统后方，由二级人工湿地基质层和湿地植物组成，二级人工湿地基质层由毛石层、陶粒基质层、火山石基质层组成；

所述排水系统由排水蓄水槽、排水通孔和排水管组成，排水蓄水槽位于二级人工湿地的尾部，排水通孔位于二级人工湿地系统的墙体下部，排水管埋在二级人工湿地系统的墙体中，排水管的一端裸露在排水蓄水槽中，排水管的另一端裸露在外面。

一种上述基于矿山修复污泥干化组合湿地的处理方法，包括如下步骤：

步骤一、二沉池的污泥在矿坑顶部通过污泥喷流泵和进泥管被喷流到矿坑内，并沉积在矿坑内部，高压喷射的污泥经过石墨铁阴极、石墨铁阳极，形成有力碰撞时污泥的絮体结构、污泥内生物细胞结构遭到破坏并释放出间隙水、细胞内含水，提高污泥中有机物含量，同时重金属离子在石墨铁阴极附近根据所施加的不同电解电位被还原并沉积在电极表面实现分离；

步骤二、沉积后的污泥通过污泥提升泵、进泥管和穿孔布泥管向一级人工湿地系统均匀布泥；

步骤三、进入到一级人工湿地系统的污泥通过模块化基质微电解单元、活性炭基质层和毛石渗透层被干化处理，干化后的污泥由玻璃纤维布卷起并包埋种子装进生态袋中，用于矿山修复；

步骤四、通过穿孔渗滤管收集由一级人工湿地排放的渗滤液，并通过集水管将渗滤液排送到二级人工湿地系统；

步骤五、进入到二级人工湿地系统的渗滤液通过二级人工湿地基质层进行物理吸附、降解，部分有机氮转换为硝酸盐氮，部分降解磷；同时利用湿地植物灯芯草为微生物提供营养；

步骤六、净化后的渗滤液被排水系统收集，在通过水质标准检测后可用于矿山修复植被灌溉。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明能够实现对污泥污水资源同步回收利用，经一级人工湿地干化后的污泥包埋种子栽种到矿山用于生态修复，经二级人工湿地脱氮除磷后的污水可以用于栽种植被灌溉；

2、本发明依照山体结构，合理利用土地资源，采用梯级湿地布置模式，提高了人工湿地处理负荷，增强了人工湿地干化污泥系统的稳定性；

3、本发明可以实现不同重金属离子进行分离沉积的同时提高污泥中有机氮、有机磷等有机物含量；

4、本发明对一级人工湿地中的湿地基质进行了功能模块化处理，通过在混合模块化基质层中添加微电结构，提高污泥干化净化效率。

附图说明

图1为污泥干化人工湿地系统整体布置图；

图2为一级、二级人工湿地系统立面布置图；

图3为布泥系统图；

图4为植物栽种剖面图；

图5为渗水系统图；

图6为排水孔布置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种基于矿山修复污泥干化人工湿地系统，如图1-图6所示，所述污泥干化人工湿地系统包括矿坑内厌氧反应系统1、布泥系统2、一级人工湿地系统3、渗水系统4、二级人工湿地系统5、排水系统6，其中：

一、矿坑内厌氧反应系统1：为污泥提供有效的厌氧反应停留时间，通过厌氧反应，实现水解酸化作用，使污泥有机絮体充分厌氧分解为溶解态和小分子态的有机质，有利于后续单元的有效利用；打散污泥、破坏污泥絮体结构和微生物细胞结构，释放微生物细胞内的包容物（含有重金属离子）、细胞内水分及活性污泥间隙水，提高溶解态和小分子态有机质含量，同时释放出来了污泥中的磷酸铁（除磷剂）中的铁离子也会在阴极参加还原反应进而释放出溶解态的磷酸根，为污泥提供有效营养盐；阴极分步还原活性污泥吸附的重金属离子及细胞包容物释放出来的重金属离子。

所述矿坑内厌氧反应系统1由污泥射流泵1-1、污泥喷流管1-2、石墨铁阴极刷1-3、石墨铁阳极刷1-4、太阳能电池1-5、上分压电阻1-6和下分压电阻1-7组成。在此系统中，经二沉池沉淀后的污泥被污泥射流泵1-1和污泥喷流管1-2从矿坑顶部喷射到矿坑内，污泥在经过石墨铁阴极刷1-3和石墨铁阳极刷1-4时，污泥的絮体结构和生物细胞结构被破坏并释放其间隙水及微生物细胞内水分及细胞内包容物，提高污泥中氮、磷等有机物含量，增强后续污泥干化效果；同时，污泥中的部分重金属离子会在石墨铁阴极刷1-3附近发生还原反应而被还原，不同电位的重金属离子沉积在不同层，该过程主要针对铜、铬重金属离子的还原。所述污泥喷流管1-2采用PVC材料，直径为50 mm，一端连接污泥喷流泵1-1，一端裸露在矿坑处，其下表面与矿坑顶部相切。

所述石墨铁阴极由石墨铁阴极刷1-3、上分压电阻1-6和下分压电阻1-7组成，石墨铁阴极刷1-3包括上石墨铁阴极刷1-3-1、下石墨铁阴极刷1-3-2，根据Cr⁶⁺、Cu²⁺不同的氧化还原电位将石墨铁阴极刷1-3安装在矿坑内的不同高度，其中：通过上分压电阻1-6控制上石墨铁阴极刷1-3-1的电压范围在1.431V~1.631V左右，实现Cr⁶⁺的沉积分离，通过下分压电阻1-7控制下石墨铁阴极刷1-3-2的电压范围在0.545V~0.745V左右，实现Cu²⁺的沉积分离。

所述石墨铁阳极由石墨铁阳极刷1-4组成，石墨铁阳极刷1-4位于石墨铁阴极刷1-3的下方，为配合电解沉积使用；上石墨铁阴极刷1-3-1、下石墨铁阴极刷1-3-2和石墨铁阳极刷1-4均由一组石墨铁刷组成，每组石墨铁刷由多根平行放置的石墨铁刷组成，石墨铁刷形状为试管刷状，刷丝直径为3 mm，刷丝长度为50 mm左右，刷丝疏密度为1600根/dm²~1800根/dm²，石墨铁刷尺寸规格根据实际矿坑内径尺寸而定，石墨铁质坚、耐磨、导电性能良好。

所述太阳能电池1-5的负极通过导线分别与上分压电阻1-6和上石墨铁阴极刷1-3-1、下分压电阻1-7和下石墨铁阴极刷1-3-2连接，太阳能电池1-5的正极通过导线与石墨铁阳极刷1-4连接。

二、布泥系统2：提高污泥中溶解氧含量并均匀布泥。

所述布泥系统2由污泥提升泵2-1、进泥管2-2和与进泥管2-2相连的一组平行穿孔布泥管组2-3组成。在此系统中，污泥在污泥提升泵2-4的作用下，通过进泥管2-2进入穿孔部泥管组2-3，通过孔实现向上均匀喷泥，污泥通过顶喷布泥后，进入一级人工湿地系统3，提高了污泥中的溶解氧含量，优化了污泥在一级人工湿地系统3中的分布情况。

所述穿孔布泥管组2-3的管部上半部分打两行孔，下半部分不打孔，孔的位置与竖直方向呈45°夹角，为了保持管的强度，两行孔彼此交错。

所述进泥管2-2和穿孔布泥管组2-3均采用PVC材料，直径为50 mm。

三、一级人工湿地系统3：利用模块化基质微电解单元、活性炭基质层和毛石渗透层对污泥进行干化处理；通过模块化基质微电解单元和湿地基质微生物对污泥中的重金属离子进行还原沉积分离；干化后的污泥包埋种子用于矿山修复。

所述一级人工湿地系统3位于山体边坡上方，由毛石渗透层3-1、活性炭基质层3-2、模块化基质微电解单元3-3、玻璃纤维布3-4和太阳能电池3-5组成。在此系统中，污泥将通过湿地基质过滤吸附、微生物生物电解和模块化基质微电解结构强化对污泥中重金属离子的还原并沉积在基质表面而从污泥中去除，干化后的污泥包埋种子后用于矿山植被修复。

所述毛石渗透层3-1由粒径为300 mm左右的乱毛石组成。

所述活性炭基质层3-2由直径为5~8 mm的活性炭颗粒组成，乱毛石层和活性炭颗粒层的厚度比为1:3。巴氏杆菌、酸杆菌按质量比1:0.8~1:0.9包埋在活性炭基质层3-2中，巴氏杆菌和酸杆菌可以选择重金属离子作为其阴极电子受体并通过细胞呼吸等生物作用对重金属离子进行还原。

所述模块化基质微电解单元3-3由模块化基质3-3-1、微电解阴极3-3-2、微电解阳极3-3-3的组成。

所述模块化基质3-3-1按照体积比3:1分别选用粒径为8~9 mm的蛭石和粒径为7~8mm的钢渣作为粗骨料，蛭石质轻、具有较强的阳离子交换吸附性能，钢渣强度高、耐磨、耐久性好，普通混凝土为胶结材料，水灰比0.28，减水剂用量0.45%。模块化基质3-3-1的形状为正三棱柱，其中三角形边长和高均为1 m，选取矩形面为底面，左右两个侧面为微电解阴极3-3-2和微电解阳极3-3-3的覆盖面，并位于活性炭基质层3-2的上方。

所述微电解阴极3-3-2和微电解阳极3-3-3的电极材料由铜丝和改性活性炭纤维丝编织而成，电极形状为正方形，面积为1 m²。微电解阴极3-3-2浸入异化金属还原细菌液(菌液浓度100 mg/L)中，然后放入恒温水浴震荡箱中，反应温度为35℃，转速为120r/min，反应时间为24 h，使异化金属还原细菌能够在改性活性炭毡表面附着生长并挂膜。微电解阴极3-3-2统一覆盖并固定在每一模块化基质3-3-1的左侧，微电解阳极3-3-3统一覆盖并固定在每一模块化基质3-3-1的右侧。

所述改性活性炭纤维丝为黏胶基活性炭纤维丝负载纳米ZrO₂/Ti₄O₇。具体的制造方法为：将氧氯化锆和尿素按照n(ZrOCl₂)：n(CO(NH₂)₂）=1:1.2的摩尔比称取相应质量的氧氯化锆和尿素于去离子水中，不断搅拌直到溶解；将粒径为400~500 nm左右的纳米Ti₄O₇粉末超声分散到上述混合溶液中，混合均匀后将黏胶基活性炭纤维丝浸入其中，静置7 h后提拉出来，放入内衬为四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在180℃下反应6 h，反应完成后，在真空干燥箱中干燥12 h，得到负载有纳米ZrO₂/Ti₄O₇的黏胶基活性炭纤维丝。纳米ZrO₂耐酸耐碱、具有高比面积、表面结合能大、对重金属离子如Pb²⁺、Cu²⁺的吸附能力较强；Ti₄O₇具电化学性能优秀，电导率可达1500 S/cm，且其化学稳定性强，因此，改性后的活性炭纤维丝在提高吸附性能的同时具有优良的电催化活性，促进重金属离子参与阴极电极还原反应。

所述玻璃纤维布3-4按照1 m²每片均匀覆盖在模块化基质微电解单元3-3电极的表面，污泥干化结束后，将玻璃纤维布3-4连同干化后的污泥卷起并包埋植物种子装进生态袋中，根据壤土的深度，装填后的生态袋直径在15 cm左右，培育后用于矿山修复。

所述太阳能电池3-5的负极和正极通过导线分别与模块化基质微电解单元3-3的微电解阴极3-3-2和微电解阳极3-3-3相连。

四、渗水系统：收集由干化污泥产生的含有氮磷等元素的渗滤液并输送到下一级人工湿地。

所述渗水系统4位于一级人工湿地系统3中毛石渗透层3-1的下方，由穿孔渗滤管组4-1和集水管4-2组成。一级人工湿地3在干化污泥过程中所排放的渗滤液被渗水系统4的穿孔渗滤管组4-1收集，并经由集水管4-2排放到二级人工湿地系统5中。

所述穿孔渗滤管组4-1由两组平行穿孔渗滤管组组成，管部上半部分打两行孔，下半部分不打孔，孔的位置与竖直方向呈30°夹角，为了保持管的强度，两行孔彼此交错，材料为PVC，直径为50 mm。

所述集水管4-2由两根与穿孔渗滤管组4-1相连、直径为50 mm的PVC管组成，集水管4-2一端穿过一级人工湿地系统3的墙体并与二级人工湿地系统5相连，其管部的下表面与二级人工湿地系统5的顶部相切，两根管等间距放置在同一高度。

五、二级人工湿地系统5：包埋组合功能化微生物菌剂，通过湿地基质物理吸附、微生物生物分解等作用降解渗滤液中含有的氮磷等有机物；湿地植物为灯芯草，提供丰富的根际多糖和有机酸。

所述二级人工湿地系统5位于一级人工湿地系统3后方，由二级人工湿地基质层和湿地植物5-4组成。一级人工湿地系统3干化污泥所产生的渗滤液经由渗水系统4收集并排放到二级人工湿地系统5中，在此系统中，渗滤液经过基质吸附、微生物分解等作用能够有效去除其中含有的有机物，并同时进行脱氮除磷，净化后的污水可作为后续栽种植被的水源。

所述二级人工湿地基质层从下往上依次为毛石层5-1、陶粒基质层5-2、火山石基质层5-3，毛石层5-1由粒径为300 mm左右的乱毛石组成，陶粒基质层5-2由直径为5~8 mm的多孔陶粒组成，火山石基质层5-3由直径为3~6 mm的火山石组成，毛石层5-1、陶粒基质层5-2、火山石基质层5-3的厚度比为0.7:1:1.3。湿地基质内包埋微生物耦合菌群（光合细菌、硝化细菌、聚磷菌），其中光合细菌包埋在顶层火山石基质层5-3内；硝化细菌、聚磷菌根据水质按1:1~1:0.5比例包埋在陶粒基质基质层5-2内，采用物理吸附、挂膜等方式使基质内生长较多的微生物，形成多菌群配合降解有机物、脱氮除磷。

所述二级人工湿地植物5-4为灯芯草，泌氧能力强，能够为微生物种群提供丰富的溶解氧，根际分泌的根际多糖和有机酸还可以作为微生物成长的营养物质，促进微生物成长，而微生物降解氨氮生成的硝酸盐氮等无机盐又是植物生长发育所需的重要元素，因此该系统形成了一个较为稳定的生态循环圈。

六、排水系统6：收集并排放达到水质检测标准净化后的渗滤液，净化后的渗滤液用于植被灌溉。

所述排水系统6由排水蓄水槽6-1、排水通孔6-2和排水管6-3组成。经由二级人工湿地系统5净化后的渗滤液通过位于墙体下部的六个排水通孔6-2流入到排水蓄水槽6-1中，再通过排水管6-3排出。

所述的排水通孔6-2的孔口直径为200 mm，孔径中心位于距离墙体底部500 mm处，同一水平高度等间距开设六个孔。

所述的排水管6-3的下表面与排水蓄水槽6-1的底面相切，排水管6-3埋在墙体中，一端裸露在排水蓄水槽6-1中，另一端裸露在外面，材料为PVC管，直径为50 mm，两根管等间距放置在同一高度。

上述基于矿山修复污泥干化组合湿地的处理过程为：

1、矿坑内厌氧反应系统1：二沉池的污泥在矿坑顶部通过污泥喷流泵和进泥管被喷流到矿坑内，并沉积在矿坑内部，经过石墨铁电极刷时污泥的絮体结构和微生物细胞结构会遭到破坏，并释放出间隙水和胞容物，提高溶解态和小分子态有机质含量，同时部分重金属离子会在石墨铁阴极刷附近被分步还原，并沉积在电极表面而去除。

2、布泥系统2：沉积后的污泥通过污泥提升泵、进泥管和穿孔布泥管向一级人工湿地系统3均匀布泥，此过程将增强污泥中溶解氧含量。

3、一级人工湿地系统3：进入到该系统的污泥通过模块化基质微电解单元、活性炭基质层和毛石渗透层被干化处理，渗滤液由底部的渗水系统4收集；模块化基质微电解单元会对污泥中的重金属离子进行生物微电解还原，活性炭基质层中包埋的金属还原细菌对重金属离子进行生物还原，在此系统中，重金属离子的去除率可达95%；干化后的污泥由玻璃纤维布卷起并包埋种子装进生态袋中，用于矿山修复。

4、渗水系统4：通过穿孔渗滤管收集由一级人工湿地3排放的渗滤液，并通过集水管将渗滤液排送到二级人工湿地系统5。

5、二级人工湿地系统5：进入到该系统的渗滤液通过湿地基质物理吸附，光合细菌、硝化细菌、聚磷菌等微生物菌落生物分解等作用使90 %有机质得到降解，部分有机氮转换为硝酸盐氮，部分降解磷；同时利用湿地植物灯芯草为微生物提供营养。

6、排水系统6：净化后的渗滤液被该系统收集，在通过水质标准检测后可用于矿山修复植被灌溉。

Claims (10)

1.一种基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述湿地系统包括矿坑内厌氧反应系统、布泥系统、一级人工湿地系统、渗水系统、二级人工湿地系统、排水系统，其中：

所述矿坑内厌氧反应系统由污泥射流泵、污泥喷流管、石墨铁阴极、石墨铁阳极、太阳能电池和分压电阻组成，污泥喷流管的一端连接污泥喷流泵，另一端裸露在矿坑处，其下表面与矿坑顶部相切；石墨铁阴极刷、石墨铁阳极刷设置于矿坑内部，太阳能电池的负极和正极通过导线分别与分压电阻、石墨铁阴极和石墨铁阳极连接；

所述布泥系统由污泥提升泵、进泥管和一组平行穿孔布泥管组组成，污泥提升泵通过管路与矿坑底部连接，进泥管的一端与污泥提升泵连接，进泥管的另一端与平行穿孔布泥管组连接，平行穿孔布泥管组位于一级人工湿地系统的顶部；

所述一级人工湿地系统位于山体边坡上方，由毛石渗透层、活性炭基质层、模块化基质微电解单元、玻璃纤维布和太阳能电池组成，毛石渗透层、活性炭基质层、模块化基质微电解单元从下往上依次设置，玻璃纤维布覆盖在模块化基质微电解单元的表面，太阳能电池的负极和正极通过导线分别与模块化基质微电解单元的阴极和阳极相连；

所述渗水系统由穿孔渗滤管组和集水管组成，穿孔渗滤管组位于毛石渗透层的下方，集水管的一端与穿孔渗滤管组相连，集水管的另一端穿过一级人工湿地系统的墙体并与二级人工湿地系统相连；

所述二级人工湿地系统位于一级人工湿地系统后方，由二级人工湿地基质层和湿地植物组成；

所述排水系统由排水蓄水槽、排水通孔和排水管组成，排水蓄水槽位于二级人工湿地的尾部，排水通孔位于二级人工湿地系统的墙体下部，排水管埋在二级人工湿地系统的墙体中，排水管的一端裸露在排水蓄水槽中，排水管的另一端裸露在外面。

2.根据权利要求1所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述石墨铁阴极由上石墨铁阴极刷、下石墨铁阴极刷、上分压电阻、下分压电阻组成，石墨铁阳极由石墨铁阳极刷组成，太阳能电池的负极通过导线分别与上分压电阻和上石墨铁阴极刷、下分压电阻和下石墨铁阴极刷连接，太阳能电池的正极通过导线与石墨铁阳极刷连接，上石墨铁阴极刷的电压范围在1.431V~1.631V，下石墨铁阴极刷的电压范围在0.545V~0.745V。

3.根据权利要求2所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述上石墨铁阴极刷、下石墨铁阴极刷和石墨铁阳极刷均由一组石墨铁刷组成，每组石墨铁刷由多根平行放置的石墨铁刷组成，石墨铁刷形状为试管刷状。

4.根据权利要求1所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述穿孔布泥管组的管部上半部分打两行孔，下半部分不打孔，孔的位置与竖直方向呈45°夹角；穿孔渗滤管组两组平行穿孔渗滤管组组成，管部上半部分打两行孔，下半部分不打孔，孔的位置与竖直方向呈30°夹角；集水管由两根与穿孔渗滤管组相连的PVC管组成，集水管的下表面与二级人工湿地系统的顶部相切，两根管等间距放置在同一高度。

5.根据权利要求1所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述毛石渗透层由乱毛石组成，活性炭基质层由活性炭颗粒组成，模块化基质微电解单元由模块化基质、微电解阴极、微电解阳极组成。

6.根据权利要求5所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述模块化基质选用蛭石和钢渣作为粗骨料，模块化基质的形状为正三棱柱，选取矩形面为底面，左右两个侧面为微电解阴极和微电解阳极的覆盖面，并位于活性炭基质层的上方；微电解阴极和微电解阳极的电极材料由铜丝和改性活性炭纤维丝编织而成，电极形状为正方形。

7.根据权利要求1所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述二级人工湿地基质层从下往上依次由毛石层、陶粒基质层、火山石基质层组成，二级人工湿地植物为灯芯草。

8.根据权利要求7所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述毛石层由乱毛石组成，陶粒基质层由多孔陶粒组成，火山石基质层由火山石组成；光合细菌包埋在火山石基质层内；硝化细菌、聚磷菌包埋在陶粒基质层内。

9.根据权利要求1所述的基于矿山修复污泥干化组合湿地系统，其特征在于所述排水管的下表面与排水蓄水槽的底面相切。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述湿地系统进行基于矿山修复污泥干化组合湿地的处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、二沉池的污泥在矿坑顶部通过污泥喷流泵和进泥管被喷流到矿坑内，并沉积在矿坑内部，高压喷射的污泥经过石墨铁阴极、石墨铁阳极，形成有力碰撞时污泥的絮体结构、污泥内生物细胞结构遭到破坏并释放出间隙水、细胞内含水，提高污泥中有机物含量，同时重金属离子在石墨铁阴极附近根据所施加的不同电解电位被还原并沉积在电极表面实现分离；

步骤二、沉积后的污泥通过污泥提升泵、进泥管和穿孔布泥管向一级人工湿地系统均匀布泥；

步骤三、进入到一级人工湿地系统的污泥通过模块化基质微电解单元、活性炭基质层和毛石渗透层被干化处理，干化后的污泥由玻璃纤维布卷起并包埋种子装进生态袋中，用于矿山修复；

步骤四、通过穿孔渗滤管收集由一级人工湿地排放的渗滤液，并通过集水管将渗滤液排送到二级人工湿地系统；

步骤五、进入到二级人工湿地系统的渗滤液通过二级人工湿地基质层进行物理吸附、降解，部分有机氮转换为硝酸盐氮，部分降解磷；同时利用湿地植物为微生物提供营养；

步骤六、净化后的渗滤液被排水系统收集，在通过水质标准检测后可用于矿山修复植被灌溉。

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