本專利涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種采用了利用污水中廢氮生產(chǎn)生物質(zhì)能利用的復(fù)合垂直流人工濕地。

背景技術(shù)：

人工濕地是一種人為建立起來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)，其原理主要是利用人工配置濕地中基質(zhì)、濕地植物和微生物之間的相互作用，通過(guò)一系列物理的、化學(xué)的以及生物的途徑來(lái)凈化污水。植物是人工濕地的核心，在人工濕地中起著重要作用。濕地系統(tǒng)中種植的植物根系為微生物提供了棲息場(chǎng)所，并發(fā)揮著向根莖周?chē)溲醯淖饔么龠M(jìn)污染物的分解的轉(zhuǎn)化。通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解能夠?qū)U水中污染物質(zhì)進(jìn)行吸收、代謝、分解、積累及水體凈化，同時(shí)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長(zhǎng)并使其增產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化與無(wú)害化。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)人工濕地植物的研究多集中在利用高等植物修復(fù)濕地、植物吸收污物的效率、植物與微生物相互作用等方面。事實(shí)上，濕地植物不但可以去除污染物，還可以促進(jìn)污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和再利用，同時(shí)還能綠化土地，改善區(qū)域氣候，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。然而，這些研究未涉及濕地植物資源量及后續(xù)化利用，而目前現(xiàn)實(shí)中實(shí)際運(yùn)行的人工濕地里植物收割后普遍沒(méi)有得到妥善處置，造成了資源浪費(fèi)和二次污染等問(wèn)題也較為突出嚴(yán)重。因此，開(kāi)展人工濕地植物生物質(zhì)資源化利用對(duì)解決人工濕地技術(shù)二次污染問(wèn)題具有十分重要的意義。

根據(jù)水流類型不同，人工濕地分為表面流和潛流型系統(tǒng)，潛流型又可以分為水平流和垂直流。對(duì)于表面流人工濕地系統(tǒng)，基質(zhì)層有密集的植物，污水從床表面流過(guò)。相反，潛流型人工濕地的水位是控制在基質(zhì)床表面以下。各種不同類型人工濕地系統(tǒng)可以混合使用以達(dá)到高的處理效率。由此產(chǎn)生了一種新型人工濕地---復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)，本專利旨在針對(duì)現(xiàn)在的發(fā)展方向，提供結(jié)構(gòu)設(shè)置合理的復(fù)合型人工濕地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種復(fù)合垂直流人工濕地，通過(guò)合理的布置，提高污水處理效果，并為植物的生物質(zhì)能利用提供便利。

技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本專利提供的技術(shù)方案為：

一種復(fù)合垂直流人工濕地，包括上池1和下池2，上池1由上至下依次為上池植被層11、進(jìn)水管12、上池沙層13，下池2由上至下依次為下池植被層21、出水管22、下池沙層23，上池1和下池2之間設(shè)置有隔板4，上池1和下池2通過(guò)設(shè)置在底部的礫石層3連通。

上述的復(fù)合垂直流人工濕地，上池植被層11、下池植被層21內(nèi)布置中生植物，優(yōu)選蘆竹。

上述的復(fù)合垂直流人工濕地，進(jìn)水管12水平位置高于出水管22布置。進(jìn)水管12、出水管22為穿孔管，穿孔沿管壁規(guī)則布置。

有益效果

該人工濕地污水處理系統(tǒng)結(jié)合了垂直流型促進(jìn)硝化作用的需氧過(guò)程以及潛流型提高反硝化厭氧過(guò)程這兩者的優(yōu)勢(shì)，是效率最高的人工濕地類型。同時(shí)，這種新型人工濕地地表沒(méi)有積水，杜絕了一般人工濕地蚊蟲(chóng)滋生等負(fù)面效應(yīng)，適合更多植物種類的生長(zhǎng)，而且大部分面積接近中生環(huán)境，有助于中生植物的生長(zhǎng)，從而提高了人工濕地植物多樣性，為篩選種植適于生物質(zhì)能利用的植物提供了環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的復(fù)合垂直流人工濕地，包括上池1和下池2，上池1由上至下依次為上池植被層11、進(jìn)水管12、上池沙層13，下池2由上至下依次為下池植被層21、出水管22、下池沙層23，進(jìn)水管12水平位置高于出水管22。在上池1和下池2之間設(shè)置有隔板4，上池1和下池2通過(guò)設(shè)置在底部的礫石層3連通，圖中箭頭表示的是污水流向。

通過(guò)埋藏在上池沙層13上表面的特殊結(jié)構(gòu)的進(jìn)水管12，污水均勻流入上池1，在重力作用下向下沉降，經(jīng)上池1底部的礫石層3流入下池2的底部，再向上經(jīng)過(guò)下池2的下池沙層23，被位于下池沙層23上表面的出水管22收集，最后流出。由于上池1和下池2之間設(shè)置有隔板4，所以，流入人工濕地的污水實(shí)際上經(jīng)過(guò)了2次（上池和下池）處理，這種獨(dú)特的水流方式能確保流入濕地的污水與基質(zhì)、植物根系充分的接觸，有利于提高濕地的凈化效果。

上池植被層11、下池植被層21內(nèi)布置中生植物，例如蘆竹、美人蕉、芒、斑茅等，植物根系可向下生長(zhǎng)到底部。

進(jìn)水管12、出水管22為穿孔管，復(fù)合垂直流人工濕地進(jìn)水、出水均通過(guò)管壁上的穿孔實(shí)現(xiàn)。穿孔規(guī)則布置在管壁上，可采用沿管壁圓周方向上每圈開(kāi)4個(gè)直徑15毫米的穿孔，每圈穿孔之間間距為100毫米。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，采用4種中生植物混種種植，分別為蘆竹、美人蕉、香蒲、芒。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，物種多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能（如生產(chǎn)力）存在正效應(yīng)，物種豐富度與群落生產(chǎn)力呈單峰格局，且峰值出現(xiàn)在豐富度為4時(shí)，說(shuō)明4個(gè)物種的生產(chǎn)力比較穩(wěn)定，且4個(gè)物種的組合人工可操作性強(qiáng)，適宜在人工濕地中推廣運(yùn)用。

本實(shí)施例選取了4種在復(fù)合垂直流人工濕地中普遍可以種植的中生植物：蘆竹、美人蕉、香蒲、芒。將復(fù)合垂直流人工濕地劃分為若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積約3.0 m×3.0 m，所有小區(qū)中混種種植上述的4種植物，種植密度為5株每平方米。每年春季將選定的4種植物繁殖體移植到人工濕地中，在生長(zhǎng)季末（9–10月）人工收割所有植物的地上部分（地面10 cm以上），然后將收割下來(lái)的植物統(tǒng)一收集運(yùn)輸?shù)睫r(nóng)村秸稈發(fā)電廠作為生物質(zhì)能利用的原料。

經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，用于復(fù)合垂直流人工濕地的中生植物的平均地上生物量約為18302千克/公頃，其中蘆竹的平均地上生物量最高，為57953.91千克/公頃，與其他的第一、二代生物能源原料作物相比，例如：玉米3000-9300千克/公頃、柳枝稷5200-11100千克/公頃、楊樹(shù)5000-11000千克/公頃、柳樹(shù)16000-18000千克/公頃，本實(shí)施例中的人工濕地植物的地上生物量明顯較高，對(duì)于生產(chǎn)纖維素生物燃料來(lái)說(shuō)更有前景。