[發明專利]一種用于畜禽養殖污水處理的模塊化填料濕地系統

有效

• 申請號: 201710976540.7
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107720967B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 劉琳;李杰;劉超翔
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F103/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于畜禽養殖污水處理的模塊化填料濕地系統，通過模塊化濕地填料構建標準型濕地系統用于畜禽養殖污水處理，實現工藝水力停留時間和孔隙率計算的準確性、減少人工濕地系統堵塞和吸附飽和的處理成本、提高污染物凈化效果與水體pH穩定性。本發明所述系統包括人工濕地池體、布水裝置、模塊化濕地填料和濕地植物，所述模塊化濕地填料為硅酸鹽水泥、紅壤、沙石和水按照比例混合組成，原料重量比例分別是硅酸鹽水泥/紅壤為1:1?1:5、硅酸鹽水泥/沙石為1:4?1:8、硅酸鹽水泥/水為0.5:1?2:1，模塊化濕地填料制備步驟為干混、濕混、定模、壓縮、脫模和養護。本發明專利制備工藝簡單、成本低廉，可大規模的工業化生產。

技術領域

本發明涉及污水處理系統，特別是涉及一種用于畜禽養殖污水處理的模塊化填料人工濕地系統。

背景技術

隨著我國畜禽養殖快速集約化發展，畜禽養殖污水也逐漸成為我國水體與土壤環境污染的主要源頭之一，根據2010年《全國第一次污染源普查公告》，畜禽養殖業排放的COD達到1268.26萬噸，占全國COD排放總量的41.9%；氮和磷排放量為102.48萬噸和16.04萬噸，分別占全國氮和磷排放總量的21.7%和37.9%。因此，對其有效處理成為我國政府與社會關注的重點問題。

人工濕地是20世紀70年代發展起來的一種污水生態處理工藝，它是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。人工濕地單元由植物、微生物、填料及動物組成，各組成成分分別起著不同的作用，并且相互協同作用，使得整個人工濕地生態系統平衡運轉，發揮良好的凈化功能。在這些單元中濕地填料起著決定性骨架作用，首先濕地填料具有過濾、沉淀、吸附和絮凝等作用，可以將水體中的懸浮物有效去除，其次濕地填料為植物和微生物的生長及氧傳輸提供了必備條件。目前，針對不同污水類型，多種物質已被選用為濕地填料，例如土壤、火山巖、煤渣、紅壤、磚塊、海蠣殼、沸石、陶粒、卵石等。

美國自然資源保護服務組織（NRCS）編訂了養殖污水處理指南，建議人工濕地的BOD₅負荷為73 kg?(ha?d)-1，水力停留時間至少為12 d。墨西哥灣項目（GMP）調查了68處共135個不同規模的生態處理系統，收集了大約1300個運行數據，并建立了養殖廢水生態處理數據庫。對污水進行充分的預處理和足夠的生態處理面積是保障生態生物群落和出水水質的重要因素。然而，在實際應用過程中，養殖污水的處理用地一般受到限制，此時可通過一系列優化措施來提高現有生態工藝的凈化能力。近年來，國內也在人工濕地凈化系統處理畜禽養殖污水方面進行了一些試驗研究與工程應用，為全面了解污水在生態工藝中的凈化機制，改善生態處理技術的處理效率，目前的研究熱點主要包括有：（1）對不同構造的人工濕地系統污水的流體力學特性進行研究，探討水力負荷、污水停留時間、出水速率、濕地容水體積（孔隙度）和出水量等與污水凈化效果之間的耦合關系，以揭示水力學特點對污水凈化效果的影響規律；（2）研究在提高生態工藝氧化、硝化能力的同時如何提高其反硝化能力，以解決有機物與總氮的同步去除問題；（3）深入研究人工濕地系統中溶解氧的分配和不同類型植物的輸氧能力對填料層中微生物生境的影響，及高性能除磷填料的篩選與特性研究；（4）研究各種人工濕地工藝改良技術，深入研究生態工藝技術在特殊廢水處理中的應用特性表征等。