[發明專利]活性基質強化型人工潛流濕地裝置

無效

• 申請號: 201110009745.0
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN102173511A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 李春杰;吳德意
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34;C02F3/30
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種環境保護技術領域的裝置，具體是一種活性基質強化型人工潛流濕地裝置。

背景技術

隨著我國社會經濟的不斷快速發展，環境問題日益嚴重，水環境保護和飲用水源地的安全保障在我國已經是一項十分緊迫的工作。在此背景下，目前環保部門要求各地污水處理廠升級改造到一級A標準，其處理后的尾水才能排放到非封閉型的水體中，如長江等。然而，即使達到一級A標準的尾水按照國家地表水標準衡量仍然屬于劣五類水質，會造成封閉性水體的富營養化問題。事實上，我國水環境問題日益嚴峻，不僅存在污水處理廠的尾水問題，不少通向封閉性水體的河流，例如入湖河流也屬于劣五類水質。因此，為了保護湖泊海灣，污水處理廠尾水及入湖河流河水等低污染水的深度處理技術亟待開發。

污水處理廠經二級生化處理后的尾水及入湖河流等低污染水的主要污染指標為氨氮、總氮和總磷。這些污染指標均為生源物質，進入流動性差的水體時將導致富營養化問題，然而它們又是植物生長所必需的營養元素，因此特別適合采用水生植物人工濕地進行生態處理。

人工濕地(Constructed?Wetland，CW)是根據天然濕地凈化污水的機理，由人工設計和建造一定長寬比并經過防滲處理的水池或濕地槽，并且填充一定深度的土壤或基質層，并且在表層土壤(基質)中種植一些水生植物的生態系統。人工濕地污水處理技術是將污水由濕地的一端通過布水管渠進入，以推流方式與濕地系統中布滿生物膜的介質表面和溶解氧充分的植物根區接觸，在物理、化學、生物共同作用下，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等來實現水質凈化的生態處理技術。

人工濕地有兩種，一種是表面流濕地(WFS濕地)，另一種是潛流型濕地(SF濕地)。前者具有投資少、操作簡單、運行費用低等優點。后者雖投資較高，但與污水接觸的表面積大，占地面積小、污染物去除率高、冬季不影響運行，且沒有臭味。目前發達國家的人工濕地污水處理系統主要為潛流式，占90％以上。

然而，盡管人工濕地系統具有良好的水質凈化效能，針對污水處理廠尾水及入湖河流河水水量大，處理后需要達到的排放水質要求高，必須考慮建設成本問題和用地面積可獲得性問題。盡管潛流濕地比表面流濕地水處理效果更好，但如果按照傳統的潛流濕地工藝，仍需要大量建設用地。因此，傳統的潛流濕地工藝很難實際用于低污染水的深度處理，迫切需要進行技術革新，開發具有更高處理效能的、符合污水處理廠尾水及低污染水體處理要求的新型潛流濕地。

現有關于改進傳統潛流濕地的技術主要涉及濕地床的構造和布局的改良，通過改進水流的流態和氧氣供應狀況等工藝條件以提高污染物處理效果。目前的技術廣泛采用礫石，沙粒或煤渣等對營養鹽幾乎不具吸附性能的惰性基質，或者即使偶爾涉及針對污水中某種污染物的活性基質的采用，也沒有全盤考慮在濕地系統中布局針對不同污染物的多種吸附基質，更沒有涉及針對低污染水實際情況的多種活性基質的優化配置及與工藝條件的匹配，因此很難全面大幅度地提高潛流濕地的污水處理效能。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN101007673公開了一種多組份填料基質潛流濕地凈化處理設備及潛流濕地凈化方法，即在潛流濕地的中部設置分隔池壁從而將濕地床分隔成下行池和上行池，池內均勻組合充填不同粒徑滲濾材料，使池內的沿程滲透系數不同，形成波浪式的水流運行形態，污水在凈化處理過程中反復經過厭氧和好氧的過程，從而提高脫氮效果。填充基質層中揉入了高效去磷層以強化脫磷效果。該技術的不足之處在于：1)填充基質層中沒有吸附氮的活性基質，不能形成氮的高濃度區，因此氮去除速率慢；2)盡管滲透系數高的粗粒徑層易于形成好氧環境，而滲透系數低的中粒徑層易于形成厭氧環境，但由于沒有人工輔助下的供氧，位于中粒徑層之后的粗粒徑層事實上并不會呈現很好的好氧狀態；3)不同粒徑和材料的基質層分層填充且采用不同形狀(梯形和倒梯形)的填充方式給施工及施工后的維護帶來不便；4)盡管揉入了高效去磷層，但依靠其中含有的豐富鐵離子和鋁離子來促進污水中的磷形成絮凝沉淀，隨著運行時間的推移該絮凝沉淀物必將很快引起堵塞問題。尤其在連通下行池和上行池的裝置底部的狹窄通道更是如此。況且形成絮凝沉淀需要反應物濃度高，如果污水中磷濃度較低，但對于環境來說仍形成污染，除磷效果勢必有限。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種活性基質強化型人工潛流濕地裝置，在裝置中分段設置不同的污染物凈化功能區，在不同段填充不同的活性基質且配置相應的工藝條件，實現低污染水中污染物處理效能的全面大幅度提高。