一種生物炭模塊化復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生態(tài)水處理領(lǐng)域，涉及一種生物炭模塊化復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于集中式污水處理在農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)地區(qū)的局限性，這些地區(qū)的污水通常采用分散式處理系統(tǒng)進(jìn)行凈化，其中人工濕地具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資小、運(yùn)行維護(hù)方便且費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性非常強(qiáng)。
[0003]人工濕地系統(tǒng)中污水處理是在植物、微生物和填料的共同作用下完成的，通過人工濕地處理污水被越來越廣泛的投入到應(yīng)用中。垂直潛流人工濕地以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和水流方式不僅能減小季節(jié)影響、減緩蚊蠅滋生，還能提高污水處理能力，但也存在易堵塞和氮磷等污染物去除能力有限的問題。
[0004]濕地填料是濕地系統(tǒng)中重要的組成部分，在污水凈化中填料不僅為微生物提供附著表面，其吸附、離子交換等功能也發(fā)揮著重要的作用，通常情況下濕地系統(tǒng)運(yùn)行初期，濕地填料的吸附作用和離子交換能力較強(qiáng)，污水處理能力較高，但隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，這種優(yōu)勢(shì)逐漸減弱，污水處理能力也隨之降低。目前使用較多的填料有沸石、礫石、石英砂等。
[0005]生物炭是熱解生物質(zhì)后得到的一種高含碳固體殘?jiān)?，它具有固碳作用，能有效減少CO2氣體的排放，生物炭保留了原有生物質(zhì)的良好孔隙結(jié)構(gòu)，具有較大的孔隙度和比表面積，生物炭表面還有大量羧基、羰基、醌基等官能團(tuán)，具有較強(qiáng)的離子交換能力。生物炭的添加能顯著提高對(duì)有機(jī)物、氮、磷等植物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的捕捉能力，增強(qiáng)了植物對(duì)它們的吸收，顯著促進(jìn)濕地植物的增長(zhǎng)，間接強(qiáng)化對(duì)污染物的去除能力。
[0006]濕地植物在去除污染物的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的生物質(zhì)，枯萎腐爛的秸桿重新進(jìn)入系統(tǒng)，造成二次污染，因此必須及時(shí)清理枯萎的生物質(zhì)。清理得到的生物質(zhì)通常采用焚燒處理，不僅浪費(fèi)資源，還造成了大氣污染，將生物質(zhì)熱解為生物炭并再次運(yùn)用在濕地系統(tǒng)中，能有效解決以上問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為克服上述垂直流人工濕地技術(shù)的不足，提供一種不易堵塞、氮磷等污染物去除效果好的一種生物炭模塊化復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0009]一種生物炭模塊化復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)，包括濕地床體、第一上行流池、第二上行流池、下行流池、進(jìn)水管、回流管、布水管和出水管，所述第一上行流池和第二上行流池分別位于下行流池的左右兩側(cè)，第一上行流池通過上部設(shè)置的布水管與下行流池相連通，第一上行流池底部與進(jìn)水管相連通，所述第二上行流池和下行流池在底部連通，第二上行流池上部與出水管相連通，所述第二上行流池的底部為蓄水池，所述蓄水池底部通過回流管與進(jìn)水管相連。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一上行流池的下層為礫石層，上層為生物炭層，所述生物炭層上鋪設(shè)有濾料層，濾料層上覆蓋有礫石層。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一上行流池的下層為爍石層，爍石粒徑為1mm?20mm，厚度為200mm，上層為生物炭層，生物炭為條狀，長(zhǎng)為1mm?50mm，厚度為600mm，所述生物炭層上鋪設(shè)有厚度為20mm的無紡布針刺租，上層為爍石層，粒徑為1mm?20mm，厚度為30mm。
[0012]進(jìn)一步地，所述生物炭層為模塊式，生物炭層模塊為盒裝、無蓋，底部和一側(cè)開有圓形穿孔，外壁厚5mm，模塊底部穿孔直徑為10mm，穿孔間距為5mm?10mm，穿孔與底面邊緣間距為5mm?10mm，模塊側(cè)面穿孔直徑為30mm，穿孔間距為30mm?50mm，穿孔中心距模塊頂部 10mm ?200mm。
[0013]進(jìn)一步地，所述布水管一端密封，另一端與生物炭層模塊側(cè)面穿孔連接，與水平面呈3°?4°的夾角，管外徑為30mm，管壁厚2mm?3mm，布水管側(cè)面開有圓形穿孔，穿孔直徑為4_?6_，穿孔密度自高位端至低位端逐漸增加。
[0014]進(jìn)一步地，所述下行流區(qū)域填料上層為石英砂和生物炭混合填料層，石英砂粒徑為2mm?4mm，厚度為200mm，下層為爍石和生物炭混合填料層，爍石粒徑為1mm?30mm，厚度為450mm。
[0015]進(jìn)一步地，所述石英砂和生物炭混合填料層中生物炭投加體積比為10%?30% ；所述礫石和生物炭混合填料層中生物炭投加體積比為10%?30%。
[0016]進(jìn)一步地，所述第二上行流池底部為蓄水池，中層為生物炭層，所述生物炭層上鋪設(shè)有濾料層，濾料層上覆蓋有礫石層。
[0017]進(jìn)一步地，所述下行流池中間豎直設(shè)置有擋水板，擋水板高為250mm?350mm，擋水板底部距離濕地床底15mm?20mm，并在此區(qū)間設(shè)置內(nèi)部水槽。
[0018]優(yōu)選的是，所述進(jìn)水管、回流管、布水管均為PVC管。
[0019]濕地運(yùn)行時(shí)，原始進(jìn)水和回流液通過礫石層充分混合均勻，生物炭層將污水中顆粒物等雜質(zhì)有效截留，水中的硝態(tài)氮以進(jìn)水中有機(jī)物和生物炭緩慢釋放碳為碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，然后污水經(jīng)過跌流過程，溶解氧含量增加，在長(zhǎng)有濕地植物的好氧混合填料層，氨氮充分降解為硝態(tài)氮，隨后污水再次流經(jīng)生物炭層，利用生物炭緩慢釋放碳為碳源進(jìn)一步進(jìn)行反硝化反應(yīng)，最后經(jīng)過無紡布針刺氈過濾后流出，回流過程提高了氮的去除效果。生物炭對(duì)磷的吸附保證了污水中磷的有效去除，回流速度和進(jìn)水槽進(jìn)水速度均有泵和水閥控制。
[0020]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]所添加生物炭為系統(tǒng)中濕地植物秸桿熱解循環(huán)產(chǎn)物；前端生物炭層能有效截留進(jìn)水中的固體雜質(zhì)，使?jié)竦卮膊灰妆欢氯?；生物炭能緩慢釋放碳為反硝化過程提供碳源；生物炭對(duì)磷的吸附能力很強(qiáng)，污水中的磷可以被有效的去除；生物炭對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效捕捉對(duì)植物生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，進(jìn)而增加污染物的植物吸收作用；生物炭添加和回流裝置連用能大大增加氮去除效果；模塊化生物炭填料方便更換和反沖洗生物炭層模塊最上層均覆有礫石層，防止輕質(zhì)生物炭或?yàn)V料上?。桓呶徊妓軅?cè)面穿孔密度由高到低逐漸增加既實(shí)現(xiàn)了有效增加氧含量的水滴跌流方式又保證了水的順利流動(dòng)；擋水板和內(nèi)部水槽避免了中部下行流區(qū)域出現(xiàn)死水區(qū)，并保證水的順利流動(dòng)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明生物炭模塊化復(fù)合垂直流人工濕地剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明生物炭層模塊示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明尚位布水管不意圖。
[0025]其中，I為濕地床體，2為進(jìn)水槽，3為礫石層，4為生物炭層，5為濾料層，6為高位布水管，7為濕地植物，8為石英砂和生物炭混合填料層，9為礫石和生物炭混合填料層，10為生物炭層模塊，11為蓄水池，12為擋水板，13為內(nèi)部水槽。14為泵，15為回流裝置，16為模塊底面穿孔，17為模塊側(cè)面穿孔，18為高位布水管穿孔。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
[0027]實(shí)施例1
[0028]如圖1所示，濕地床體I前端底層為爍石層3，爍石粒徑為1mm?20mm，厚度為200mm，爍石層3上為生物炭層4，生物炭為條狀，長(zhǎng)為1mm?50mm，厚度為600mm，生物炭層4上為濾料層5，濾料選用無紡布針刺租，最上層覆有爍石層3，爍石粒徑為1mm?20mm，厚度為30mm ;濕地床體I中部下層為爍石和生物炭混合填料層9，爍石粒徑為1mm?30mm，厚度為450mm，上層為石英砂和生物炭混合填料層8，石英砂粒徑為2mm?4mm，厚度為200mm，生物炭投加體積比皆為10%?30%，石英砂和生物炭混合填料層8上種有濕地植物7，此區(qū)域設(shè)置擋水板12，高為250mm?350mm，擋水板12底部距離濕地床題I底15mm?20mm，并在此區(qū)間設(shè)置內(nèi)部水槽13 ;濕地床體I后端底層為蓄水池11，高為200mm?250mm，蓄水池11上為生物炭層4，生物炭為條狀，長(zhǎng)為1mm?50mm，厚度為250mm，生物炭層4上為濾料層