CN213416600U - 一种基于铁基质材料的湿地填料床结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及人工湿地填料技术领域，具体揭示了一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，包括排水层、过渡层、下部滤料层、上部滤料层和覆盖层，排水层位于整个湿地填料床的最底层，排水层的顶部从下至上依次铺设过渡层、下部滤料层、上部滤料层和覆盖层，排水层、过渡层和覆盖层均由砾石铺设而成，下部滤料层由生物炭和铁基质以9：1的体积比混合铺设而成，上部滤料层由石灰石和沸石以1：1的体积比混合铺设而成没。本实用新型通过上部滤料层利用石灰石和沸石的协同作用，提高除磷效果；通过下部滤料层利用生物炭与铁基质的协同作用，强化异养反硝化和自养反硝化作用，以在低碳源情况下，提高总氮的去除率；以适合城市污水厂尾水的深度处理。

Description

一种基于铁基质材料的湿地填料床结构

技术领域

本实用新型涉及人工湿地填料技术领域，具体为一种基于铁基质材料的湿地填料床结构。

背景技术

人工湿地因具有投资少、耗能低、运行和维护简单等优点，常被用于水体的净化过程，是传统污水处理技术的一种有效替代方案；人工湿地通过物理、化学和生物等过程协同净化污水。其人工湿地的水处理系统主要在填料的作用下有效地去除水体中含有的营养物质、悬浮物、重金属、油脂以及微生物等。

人工湿地常用填料按种类来划分可以分成3种，包括天然矿物、工业副产物、人工合成填料；天然矿石包括石灰石、黄铁矿、沸石等；工业副产物包括瓷砖、粉煤灰、煤渣等；人工合成填料包括人造陶粒、生物炭、海绵铁等；单一的湿地填料，往往都不能很好地处理水体中的混合型污染物；并且由于城市污水厂尾水有机物浓度总体较低且可生化性能差，碳源缺乏制约了人工湿地尾水脱氮效能，因此人工湿地用于尾水深度处理中氮的强化去除具有一定的难度。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，具备在低碳源的情况下能够对污水中氮磷实施有效去除的优点，解决了目前湿地技术对于在处理城市污水厂尾水中氮磷去除处理较难的问题。

本实用新型的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，包括排水层、过渡层、下部滤料层、上部滤料层和覆盖层，所述排水层位于整个湿地填料床的最底层，所述排水层的顶部从下至上依次铺设过渡层、下部滤料层、上部滤料层和覆盖层。

本实用新型的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，其中排水层、过渡层和覆盖层均由砾石铺设而成，铺设排水层的砾石粒径为16-60㎜，铺设过渡层的砾石粒径为8-16㎜，铺设覆盖层的砾石粒径为8-16㎜。

本实用新型的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，其中下部滤料层由生物炭和铁基质以9：1的体积比混合铺设而成，且生物炭和铁基质的粒径为5-15㎜，通过生物炭和铁基质的组合，保证湿地填料床在低碳源的情况下，对污水中总氮的去除。

本实用新型的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，其中上部滤料层由石灰石和沸石以1：1的体积比混合铺设而成没，且石灰石和沸石的粒径为5-15㎜，通过沸石和石灰石的组合，保证湿地填料床对污水中总磷的去除；再配合生物炭和铁基质的组合设计，从而使得湿地填料床能够在达到净化水质效果的同时，还能同步去除污水中的氮磷。

本实用新型的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，其中排水层、过渡层、下部滤料层、上部滤料层以及覆盖层的层高分别为150㎜、100㎜、400㎜、300㎜和150㎜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过以生物炭和铁基质的混合使用，其中铁基质材料在水中可提供电子以进行反硝化，电解过程产生大量活性的还原性氢和二价铁离子，使尾水中的复杂有机物发生开环、断链等作用，促进尾水中大分子难降解的有机物转变为小分子有机物，进而被微生物降解，同时，电解过程中产生二、三价铁离子，这些铁离子能够形成参与微生物生命活动的电子传递体系，加快微生物细胞电子传递速率，提高在微生物活性的同时，还能为微生物群落还原硝态氮提供足够的电子，且下部滤料层中的生物炭溶解的有机物还能促进反硝化微生物的富集，可缓解碳氮比较低的问题；实现了利用生物炭与铁基质的协同作用，强化异养反硝化和自养反硝化作用，以在低碳源情况下，提高总氮去除率的目的，适合城市污水厂尾水的深度处理，强化脱氮效果。

2、本实用新型通过以沸石与石灰石的混合使用，其中沸石可促使难溶性P磷的释放，使得石灰石吸附的磷酸盐被植物和微生物利用，利用两者的协同作用，提高除磷效果，运行过程中不会造成湿地pH的升高。

3、本实用新型中所使用的填料均有较大的表面积，有利于微生物的附着生长，且使用不同粒径的填料组合使用，保证透水性，防止造成堵塞。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图。

图中：1、排水层；2、过渡层；3、下部滤料层；4、上部滤料层；5、覆盖层。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图1，本实用新型的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，包括排水层1、过渡层2、下部滤料层3、上部滤料层4和覆盖层5，排水层1位于整个湿地填料床的最底层，排水层1的顶部从下至上依次铺设过渡层2、下部滤料层3、上部滤料层4和覆盖层5。

排水层1、过渡层2和覆盖层5均由砾石铺设而成，铺设排水层1的砾石粒径为16-60㎜，铺设过渡层2的砾石粒径为8-16㎜，铺设覆盖层5的砾石粒径为8-16㎜。

下部滤料层3由生物炭和铁基质以9：1的体积比混合铺设而成，且生物炭和铁基质的粒径为5-15㎜，通过生物炭和铁基质的组合，保证湿地填料床在低碳源的情况下，对污水中总氮的去除。

上部滤料层4由石灰石和沸石以1：1的体积比混合铺设而成，且石灰石和沸石的粒径为5-15㎜，通过沸石和石灰石的组合，保证湿地填料床对污水中总磷的去除；再配合生物炭和铁基质的组合设计，从而使得湿地填料床能够在达到净化水质效果的同时，还能同步去除污水中的氮磷。

排水层1、过渡层2、下部滤料层3、上部滤料层4以及覆盖层5的层高分别为150㎜、100㎜、400㎜、300㎜和150㎜。

在使用本实用新型时：通过以生物炭和铁基质构成下部滤料层3，其下部滤料层3中的铁基质材料在水中可提供电子以进行反硝化，电解过程产生大量活性的还原性氢和二价铁离子，使尾水中的复杂有机物发生开环、断链等作用，促进尾水中大分子难降解的有机物转变为小分子有机物，进而被微生物降解，同时，电解过程中产生二、三价铁离子，这些铁离子能够形成参与微生物生命活动的电子传递体系，加快微生物细胞电子传递速率，提高在微生物活性的同时，还能为微生物群落还原硝态氮提供足够的电子，且下部滤料层3中的生物炭溶解的有机物还能促进反硝化微生物的富集，可缓解碳氮比较低的问题，强化脱氮效果；在接入污水厂尾水试验，水温20℃，进水COD均值49mg/L，碳氮比为3.9时，总氮从12.56mg/L下降到4.93mg/L，去除率达到60.7％。

通过以沸石与石灰石构成上部滤料层4，其上部滤料层4中的沸石可促使难溶性P磷的释放，使得石灰石吸附的磷酸盐被植物和微生物利用，利用两者的协同作用，提高除磷效果，运行过程中不会造成湿地pH的升高；在接入污水厂尾水试验，水温20℃，总磷从0.37mg/L下降到0.18mg/L，去除率达51.4％。

需要进一步说明的是：本实用新型的填料结构，其进水方式为上部进水，下部出水，让污水依次通过各填料层，充分与各层的填料接触。

以上所选用填料的粒径、层厚、配比等，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，包括排水层(1)、过渡层(2)、下部滤料层(3)、上部滤料层(4)和覆盖层(5)，其特征在于：所述排水层(1)位于整个湿地填料床的最底层，所述排水层(1)的顶部从下至上依次铺设过渡层(2)、下部滤料层(3)、上部滤料层(4)和覆盖层(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，其特征在于：所述排水层(1)、过渡层(2)和覆盖层(5)均由砾石铺设而成，铺设排水层(1)的砾石粒径为16-60㎜，铺设过渡层(2)的砾石粒径为8-16㎜，铺设覆盖层(5)的砾石粒径为8-16㎜。

3.根据权利要求1所述的一种基于铁基质材料的湿地填料床结构，其特征在于：所述排水层(1)、过渡层(2)、下部滤料层(3)、上部滤料层(4)以及覆盖层(5)的层高分别为150㎜、100㎜、400㎜、300㎜和150㎜。

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