專利名稱：一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置。
背景技術(shù)：
隨著人類活動的加劇，全球氮循環(huán)失衡日趨嚴(yán)重。工業(yè)生產(chǎn)排放大量氨氮廢水于自然水體，造成水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象在江河湖泊等水體中時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了水體生態(tài)安全及人群健康。因此，有必要開展水體脫氮修復(fù)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。人工濕地是由人工建造和監(jiān)督控制的，它能利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。在人工濕地系統(tǒng)中，微生物是吸收和降解污染物的主要生物群體和承擔(dān)者。一般情況下，在氮素的去除方面起主要作用的是氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌和反硝化菌，其中植物根際微生物的硝化和反硝化作用是人工濕地脫氮的主要作用。然而，反硝化作用的進(jìn)行需要有機(jī)碳源，硝化作用需要消耗大量的溶解氧，從而限制了人工濕地在水體脫氮修復(fù)方面潛力的發(fā)揮。同時，人工濕地中由于反硝化作用還會產(chǎn)生N2O溫室氣體，也不利于人工濕地脫氮水體修復(fù)技術(shù)的推廣。厭氧氨氧化是一種新型生物脫氮工藝，能夠在厭氧條件下以氨為電子供體將亞硝酸鹽還原為氮?dú)?，?shí)現(xiàn)兩種氮素污染物的同時脫除。相比于傳統(tǒng)生物脫氮工藝，厭氧氨氧化具有脫氮效果好，無需氧氣和外加有機(jī)碳源的優(yōu)點(diǎn)，擁有良好的應(yīng)用前景。然而，一般含氨廢水中亞硝酸鹽含量較低，由此亞硝酸鹽的來源成為限制厭氧氨氧化優(yōu)勢發(fā)揮的瓶頸。半短程硝化能夠?qū)?0%-57%的氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，能夠滿足厭氧氨氧化菌對基質(zhì)的需求。然而，半短程硝化和厭氧氨氧化聯(lián)合工藝調(diào)控參數(shù)復(fù)雜，而且半短程硝化工藝不易長期穩(wěn)定控制。針對這些問題，本發(fā)明提出了一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，將厭氧氨氧化和半短程硝化耦合體系引入人工濕地，通過挺水植物根際提供的微氧環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行半短程硝化，將部分氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽供給厭氧氨氧化菌生長所需基質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水體中氮素的脫除，同時彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工濕地的缺陷，使得各自優(yōu)勢得到最大限度的發(fā)揮，從而達(dá)到強(qiáng)化水體脫氮修復(fù)的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種脫氮效果好、運(yùn)行成本低的人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置。本發(fā)明所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，包括裝置本體、挺水植物、進(jìn)水泵、進(jìn)水箱，所述的裝置本體的底部填充含有厭氧氨氧化菌和氨氧化菌的砂質(zhì)土壤，并在所述的砂質(zhì)土壤表面覆蓋爐渣；所述的挺水植物栽種在所述的砂質(zhì)土壤中，由挺水植物根際微氧環(huán)境構(gòu)建厭氧氨氧化與半短程硝化耦合體系；所述的進(jìn)水泵的進(jìn)水口與所述的進(jìn)水箱連接，所述的進(jìn)水泵的出水口通入所述的裝置本體內(nèi)；所述的裝置本體的側(cè)壁設(shè)置帶有出水閥的排水口。進(jìn)一步，所述的裝置本體為無蓋的矩形池，進(jìn)水箱內(nèi)水體由進(jìn)水泵間歇添加至裝置本體內(nèi)。進(jìn)一步，所述的砂質(zhì)土壤的厚度為所述的裝置本體高度的1/3-1/2。進(jìn)一步，所述的爐渣添加量可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，使得裝置本體內(nèi)水體pH 處于 7.5-7.8。進(jìn)一步，所述的挺水植物根據(jù)地理環(huán)境進(jìn)行選擇，可優(yōu)選根系發(fā)達(dá)的蘆葦、香蒲或蒲華。進(jìn)一步，所述的進(jìn)水箱內(nèi)水體氨氮濃度由低到高逐漸增加，對砂質(zhì)土壤內(nèi)菌群進(jìn)行馴化，使得厭氧氨氧化菌和氨氧化菌逐漸成為優(yōu)勢菌群，所述的進(jìn)水箱內(nèi)水體氨氮濃度為 14_98mg/L。進(jìn)一步，所述的裝置本體內(nèi)水力停留時間為7-13d，且所述的排水口在砂質(zhì)土壤層以上5-10cm處。本發(fā)明的有益效果是:①該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)厭氧氨氧化和半短程硝化的耦合，使人工濕地能較好的實(shí)現(xiàn)水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)功能；②該裝置內(nèi)無需添加化學(xué)試劑調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)pH,降低了運(yùn)行成本；③挺水植物根系提供微氧環(huán)境，能夠滿足氨氧化菌對氧氣的需求，同時不抑制厭氧氨氧化菌的活性；④挺水植物生長吸收氮和磷污染物，去除氮素污染物的同時還能除磷，具有良好的美學(xué)和生態(tài)價值。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(箭頭方向代表水體流動方向)；圖2是本發(fā)明的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明參照附圖:本發(fā)明所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，包括裝置本體1、挺水植物
2、進(jìn)水泵3、進(jìn)水箱4，所述的裝置本體I的底部填充含有厭氧氨氧化菌和氨氧化菌的砂質(zhì)土壤11，并在所述的砂質(zhì)土壤11表面覆蓋爐渣12 ;所述的挺水植物2栽種在所述的砂質(zhì)土壤11中，由挺水植物2根際微氧環(huán)境構(gòu)建厭氧氨氧化與半短程硝化耦合體系；所述的進(jìn)水泵3的進(jìn)水口與所述的進(jìn)水箱4連接，所述的進(jìn)水泵3的出水口通入所述的裝置本體I內(nèi)；所述的裝置本體I的側(cè)壁設(shè)置帶有出水閥的排水口 13。進(jìn)一步，所述的裝置本體I為無蓋的矩形池，進(jìn)水箱4內(nèi)水體由進(jìn)水泵3間歇添加至裝置本體I內(nèi)。進(jìn)一步，所述的砂質(zhì)土壤11的厚度為所述的裝置本體I高度的1/3-1/2。進(jìn)一步，所述的爐渣12添加量可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，使得裝置本體I內(nèi)水體pH處于7.5-7.8。進(jìn)一步，所述的挺水植物2根據(jù)地理環(huán)境進(jìn)行選擇，優(yōu)選根系發(fā)達(dá)的蘆葦、香蒲或蒲華。進(jìn)一步，所述的進(jìn)水箱4內(nèi)水體氨氮濃度由低到高逐漸增加，對砂質(zhì)土壤11內(nèi)菌群進(jìn)行馴化，使得厭氧氨氧化菌 和氨氧化菌逐漸成為優(yōu)勢菌群，所述的進(jìn)水箱4內(nèi)水體氨氮濃度為14-98mg/L。進(jìn)一步，所述的裝置本體I內(nèi)水力停留時間為7-13d，且所述的排水口 13在砂質(zhì)土壤層以上5-10cm處。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明 構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，其特征在于包括裝置本體、挺水植物、進(jìn)水泵、進(jìn)水箱，所述的裝置本體的底部填充含有厭氧氨氧化菌和氨氧化菌的砂質(zhì)土壤，并在所述的砂質(zhì)土壤表面覆蓋爐渣；所述的挺水植物栽種在所述的砂質(zhì)土壤中，由挺水植物根際微氧環(huán)境構(gòu)建厭氧氨氧化與半短程硝化耦合體系；所述的進(jìn)水泵的進(jìn)水口與所述的進(jìn)水箱連接，所述的進(jìn)水泵的出水口通入所述的裝置本體內(nèi)；所述的裝置本體的側(cè)壁設(shè)置帶有出水閥的排水口。
2.如權(quán)利要求I所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，其特征在于所述的裝置本體為無蓋的矩形池，進(jìn)水箱內(nèi)水體由進(jìn)水泵間歇添加至裝置本體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，其特征在于所述的砂質(zhì)土壤的厚度為所述的裝置本體高度的1/3-1/2。
4.如權(quán)利要求I所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，其特征在于所述的爐渣添加量可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，使得裝置本體內(nèi)水體PH處于7. 5-7. 8。
5.如權(quán)利要求I所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，其特征在于所述的挺水植物根據(jù)地理環(huán)境進(jìn)行選擇，優(yōu)選根系發(fā)達(dá)的蘆葦、香蒲或蒲葦。
6.如權(quán)利要求I所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，其特征在于所述的進(jìn)水箱內(nèi)水體氨氮濃度由低到高逐漸增加，對砂質(zhì)土壤內(nèi)菌群進(jìn)行馴化，使得厭氧氨氧化菌和氨氧化菌逐漸成為優(yōu)勢菌群，所述的進(jìn)水箱內(nèi)水體氨氮濃度為14-98mg/L。
7.如權(quán)利要求I所述的一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，其特征在于所述的裝置本體內(nèi)水力停留時間為7-13d，且所述的排水口在砂質(zhì)土壤層以上5-10cm處。
全文摘要
一種人工濕地水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)裝置，包括裝置本體、挺水植物、進(jìn)水泵、進(jìn)水箱，所述的裝置本體的底部填充砂質(zhì)土壤，并在所述的砂質(zhì)土壤表面覆蓋爐渣；所述的挺水植物栽種在所述的砂質(zhì)土壤中；所述的進(jìn)水泵的進(jìn)水口與所述的進(jìn)水箱連接，所述的進(jìn)水泵的出水口通入所述的裝置本體內(nèi)；所述的裝置本體的側(cè)壁設(shè)置帶有出水閥的排水口。本發(fā)明的有益效果是①實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化和半短程硝化的耦合，水體脫氮強(qiáng)化修復(fù)能力強(qiáng)；②無需添加化學(xué)試劑調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)pH，降低運(yùn)行成本；③挺水植物根系提供微氧環(huán)境，滿足氨氧化菌的氧氣需求，同時不抑制厭氧氨氧化菌活性；④挺水植物生長吸收氮和磷污染物，去除氮素污染物的同時還能除磷，具有良好的美學(xué)和生態(tài)價值。
文檔編號C02F3/30GK103253771SQ20131015748
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者金仁村, 邢保山, 王慧中 申請人:杭州師范大學(xué)