[發明專利]潮汐流-水平潛流組合人工濕地強化脫氮的方法及其系統

無效

• 申請號: 201210487252.2
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102923860A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 吳樹彪;董仁杰
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/30
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 徐林

1.一種潮汐流-水平潛流組合人工濕地強化脫氮系統，其特征在于：該系統依次包括非動力自動進水裝置（8）、潮汐流人工濕地床、非動力自動排水裝置（2）以及水平潛流人工濕地床，其中，

所述非動力自動進水裝置（8）鄰近且高于潮汐流人工濕地床，通過虹吸進水管（9）與潮汐流人工濕地床連通，其可實現潮汐流人工濕地床在非動力運行條件下周期性自動進水；

所述潮汐流人工濕地床從上到下依次為潮汐流濕地布水礫石層（7）、潮汐流濕地好氧砂層（5）以及潮汐流濕地排水礫石層（4），潮汐流人工濕地床上種植有濕地植物（1）且所述濕地植物（1）布置為植物帶，在所述潮汐流濕地布水礫石層（7）中布置有與虹吸進水管（9）連通的潮汐流濕地進水布水管（6），位于植物帶中間的潮汐流濕地進水布水管（6）下方設置有強化復氧溝（20）；

所述非動力自動排水裝置（2）鄰近且高于水平潛流人工濕地床，所述非動力自動排水裝置（2）與所述潮汐流人工濕地床通過潮汐流濕地排水礫石層（4）連通，非動力自動排水裝置（2）通過虹吸排水管（3）與水平潛流人工濕地床連通，其可實現潮汐流人工濕地床在非動力運行條件下周期性自動排水；

所述水平潛流人工濕地床從鄰近非動力自動排水裝置（2）的一端至遠離非動力自動排水裝置（2）的一端依次為水平潛流濕地進水布水礫石區（14）、水平潛流濕地緩釋碳源強化區（15）、水平潛流濕地砂層區和水平潛流濕地排水礫石區（16），且水平潛流人工濕地床上種植有濕地植物（1），所述水平潛流濕地砂層區中設置有回流井（19），回流井（19）通過回流管與非動力自動進水裝置（8）連通；系統排水渠（17）通過水平潛流濕地排水管（18）與水平潛流濕地排水礫石區（16）連通。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述強化復氧溝（20）的形狀為倒梯形，填有1-3cm的礫石。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述潮汐流濕地好氧砂層（5）所采用的基質選自沸石、石英砂或粉煤灰。

4.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述非動力自動進水裝置（8）為設有虹吸進水管（9）的儲水裝置，所述虹吸進水管（9）為一倒“U”形管，具有設置在儲水裝置內部的進水口、設置在儲水裝置外部的排水口以及頂部，虹吸進水管（9）的進水口與進水停止液面（11）齊平，虹吸進水管（9）的頂部與虹吸進水管的工作液面（10）齊平。

5.如權利要求1或4所述的系統，其特征在于：所述非動力自動進水裝置（8）內的進水停止液面（11）至進水工作液面（10）之間的水體積等于所述潮汐流濕地床的有效孔隙體積。

6.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述非動力自動排水裝置（2）為設有虹吸排水管（3）的儲水裝置，所述虹吸排水管（3）為一倒“U”形管，具有設置在儲水裝置內部的進水口、設置在儲水裝置外部的排水口以及頂部，虹吸排水管（3）的進水口與排水停止液面（13）齊平，虹吸進水管（9）的頂部與排水工作液面（12）齊平。

7.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述水平潛流濕地緩釋碳源強化區（15）設置在所述水平潛流濕地床的前1/3部分，填充的基質為樹根碎片。

8.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述回流井（19）按照一定回流比將水平潛流人工濕地床體中的水回流至非動力自動進水裝置（8）。

9.一種使用權利要求1所述的系統進行潮汐流-水平潛流組合人工濕地強化脫氮的方法，其特征在于：該方法具體包括潮汐流人工濕地階段和水平潛流人工濕地階段，其中，

潮汐流人工濕地階段利用潮汐運行方式，每個運行周期包括淹水反應階段和排空復氧階段，其中，

淹水反應階段：在虹吸作用下，污水從非動力自動進水裝置（8）通過虹吸進水管（9）進入潮汐流濕地進水布水管（6）中，在重力作用下自上而下非飽和滲流，潮汐流人工濕地床體浸潤面逐漸上升，此過程中，污水充分與基質、基質表面附著的微生物膜及濕地植物（1）的根系接觸，強化基質、微生物及濕地植物（1）對污染物的吸收去除；

排空復氧階段：當非動力自動排水裝置（2）從排水停止液面（13）上升至排水工作液面（12），即污水浸潤面上升至潮汐流濕地好氧砂層（5）的頂部時，在虹吸作用下，污水通過與潮汐流濕地排水礫石層（4）相連通的非動力自動排水裝置（2）的虹吸排水管（3）排出潮汐流人工濕地床并排入水平潛流人工濕地床，使浸潤面重新回到潮汐流人工濕地床體的底部，排水過程中，由于基質空隙水吸力作用，將大氣中的氣態氧迅速吸入床體中，增大床體的氧傳輸量和氧的有效利用率，進而促進有機物分解和硝化作用對氨氮的氧化去除；

潮汐流人工濕地階段利用水平潛流人工濕地床的缺氧條件，為潮汐流人工濕地床出水中含有的大量硝酸鹽提供還原環境，由虹吸排水管（3）排出的污水排入水平潛流濕地進水布水礫石區（14），流經水平潛流濕地緩釋碳源強化區（15），為反硝化過程提供碳源，然后經水平潛流濕地砂層區至水平潛流濕地排水礫石區（16），最后經水平潛流濕地排水管（18）排入系統排水渠（17），其中，水平潛流濕地砂層區中設置了回流井（19），部分水平潛流濕地床中的水回流至非動力自動進水裝置（8）中，以避免和降低碳源的二次污染。