專利名稱：一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于人工濕地領域，特別涉及一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器。
背景技術：
目前在所有的廢水處理技術中，成本最為低廉的是生態(tài)處理技術，而最為典型和具有代表性的是人工濕地技術。人工濕地技術低投資、低能耗、易于操作管理的獨特優(yōu)點在農村污水處理領域得到廣泛的研究及應用，經人工濕地處理的生活污水水質從感官和理化指標上得到了很大改善，并能回用于農田灌溉、雜用水，非常適合于資金和管理人才相對缺乏的農村地區(qū)。然而，人工濕地大范圍應用于印染廢水等工業(yè)廢水處理的工程范例尚不多見，相關研究報道大多為實驗室小試研究，在小試中易于通過調控D0、碳源、HRT等邊界條件對難降解印染廢水獲得較好效果。但在實際工程中，卻不可能采用人工曝氣充氧、外加商業(yè)碳源等方式，否則難以保持人工濕地低運行成本之特性。人工濕地技術雖然符合當前印染廢水低成本處理的要求，但印染廢水可生化性差的水質特征，成為使用人工濕地技術的潛在限制性因素。此外，印染廢水水質特征已不局限于高有機物的情況，氨氮也逐步成為一個普遍性的污染指標，而人工濕地技術難以在一個單元內完成有機物降解及脫氮的要求。盡管人工濕地低成本、低投資的特性較為適合當前印染廢水的處理及回用，但仍需要對傳統(tǒng)人工濕地進行技術革新，以適應高氨氮、難降解印染廢水水質特征。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，該反應器能夠有效實現印染廢水中有機物、氨氮的分級去除，克服傳統(tǒng)一個人工濕地單元難以同時實現好氧降解有機物、硝化及反硝化的不足，提高常規(guī)水處理工藝的運行效果，增強水安全性，具有良好的應用前景。本實用新型的一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，所述反應器設置為三級串聯形式，依次包括:一級表面流人工濕地、二級垂直潛流人工濕地和三級反硝化水平潛流人工濕地；每級之間設有中隔導流墻，每級底層均為防滲層。所述一級人工濕地一側設有進水總管，上部水體構建有植物、藻類、細菌共生生態(tài)系統(tǒng)及復合反應器，下層鋪設礫石填料。所述碌石填料的粒徑為50mm-100mm。所述植物為蘆葦。所述二級垂直潛流人工濕地的上部水體種植有濕地植物，下層設置礫石碎石床分別構成排水層、過渡層、濾料層和覆蓋層，濕地植物上方設有噴淋布水系統(tǒng)。所述濕地植物為美人蕉。所述三級反硝化水平潛流人工濕地包括進水區(qū)和出水區(qū)，上部水體種植濕地植物，底部為碎石床濾料層；此外，一側還設有出水總管。所述濕地植物為香蒲。所述防滲層為防滲混凝土。本實用新型采用三級人工濕地串聯形式，包括一級表面流人工濕地，二級垂直潛流人工濕地和三級反硝化水平潛流人工濕地，每一級底層均采用防滲混凝土構成防滲層。在一級表面流人工濕地中利用上部水體，構建植物、藻類、細菌共生生態(tài)系統(tǒng)及復合反應器，其中藻類死亡體可作為內碳源補充后續(xù)反硝化所需，藻類在生長代謝過程中產生的氧氣可補充有機物氧化的需氧量，并能補充后續(xù)反硝化所需堿度。在一級表面流人工濕地下層，鋪設一定厚度的礫石填料，形成淹沒式生物膜載體，在底部缺氧的環(huán)境中，印染廢水中難降解有機物經水解酸化后可生化性得以提高。在一級表面流人工濕地中，印染廢水可生化性和溶解氧得以改善，后續(xù)反硝化碳源得到一定程度補充。此外，表面流人工濕地本身就是一個面積較大的平流沉淀池，可有效去除印染廢水中懸浮固體，作為后續(xù)潛流人工濕地預處理可確保濕地不發(fā)生堵塞現象。一級表面流人工濕地出水進入二級潛流人工濕地。在二級垂直潛流人工濕地中設置礫石碎石床，布水系統(tǒng)擯棄傳統(tǒng)穿孔管布水，采用曝氣充氧效果較好的噴淋布水系統(tǒng)，形成好氧生物膜，使溶解氧基本達到污水好氧生物反應器的富氧水平，為好氧硝化及有機物氧化創(chuàng)造良好的溶解氧條件。為進一步增加反硝化碳源，以人工濕地產生的植物作為生物質內碳源，而不需投加低分子碳水化合物等商業(yè)碳源，投加植物生物質還可改善印染廢水可生化性。二級垂直潛流人工濕地出水進入三級水平潛流人工濕地，該單元不采用任何人工充氧措施。在三級水平潛流人工濕地碎石床底部，形成缺氧環(huán)境，對進水中NOpNO2-進行反硝化脫氮。
_5] 有益.效果本實用新型能夠有效實現印染廢水中有機物、氨氮的分級去除，克服傳統(tǒng)一個人工濕地單元難以同時實現好氧降解有機物、硝化及反硝化的不足，提高常規(guī)水處理工藝的運行效果，增強水安全性，具有良好的應用前景。

圖1為本實用新型流程框圖；圖2為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1根據圖2所示，本實施例提供的一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，將人工濕地設置為三級串聯形式，一級人工濕地I設置進水總管16，利用上部水體構建植物(蘆葦)、藻類、細菌共生生態(tài)系統(tǒng)及復合反應器4，下層鋪設礫石填料3;在二級人工濕地5中，上部水體種植濕地植物(美人蕉)10，下層設置礫石碎石床分別構成排水層6、過渡層7、濾料層8、覆蓋層9，布水系統(tǒng)采用曝氣充氧效果較好的噴淋布水系統(tǒng)11 ;三級人工濕地12包括進水區(qū)13和出水區(qū)15，不采用任何人工充氧措施，上部水體種植濕地植物(香蒲)14，碎石床濾料層8底部，形成缺氧環(huán)境。此外，三級人工濕地12設置出水總管17，每級之間設置中隔導流墻18，每一級底層均采用防滲混凝土構成防滲層2。印染廢水在進入人工濕地前先進行生化前處理，即依次經水解酸化池、缺氧池、接觸氧化好氧池和沉淀池后進入人工濕地。人工濕地內部填充礫石均采用卵石或天然沸石(或就地取材)，粒徑選取50mm-100mm。一級表面流人工濕地有效容積為195m3，水力停留時間為0.98d。一級表面流人工濕地出水進入二級潛流人工濕地。二級美人蕉水平潛流人工濕地有效容積為288m3，水力停留時間為9d，濕地采用自動充氧式潛流人工濕地，上部設置通氣管道，內置多孔充氧管和布水管以及多孔集水管。二級垂直潛流人工濕地出水進入三級水平潛流人工濕地，三級香蒲垂直潛流人工濕地有效容積為288m3，水力停留時間為2.9d，濕地采用上部穿孔管布水系統(tǒng)和底部芽孔管集水系統(tǒng)。
權利要求1.一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，其特征在于:所述反應器設置為三級串聯形式，依次包括:一級表面流人工濕地(I)、二級垂直潛流人工濕地(5)和三級反硝化水平潛流人工濕地(12);每級之間設有中隔導流墻(18)，每級底層均為防滲層(2)。
2.根據權利要求1所述的一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，其特征在于:所述一級人工濕地(I) 一側設有進水總管(16)，上部水體構建有植物、藻類、細菌共生生態(tài)系統(tǒng)及復合反應器(4 )，下層鋪設礫石填料(3 )。
3.根據權利要求2所述的一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，其特征在于:所述碌石填料(3)的粒徑為50mm-100mm。
4.根據權利要求1所述的一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，其特征在于:所述二級垂直潛流人工濕地(5)的上部水體種植有濕地植物(10)，下層設置礫石碎石床分別構成排水層(6)、過渡層(7)、濾料層(8)和覆蓋層(9)，濕地植物(10)上方設有噴淋布水系統(tǒng)(11)。
5.根據權利要求1所述的一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，其特征在于:所述三級反硝化水平潛流人工濕地(12)包括進水區(qū)(13)和出水區(qū)(15)，上部水體種植濕地植物(14)，底部為碎石床濾料層(8);此外，一側還設有出水總管(17)。
6.根據權利要求1所述的一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，其特征在于:所述防滲層(2)為防滲混凝土。
專利摘要本實用新型涉及一種內碳源-富氧梯級組合人工濕地工程化反應器，反應器設置為三級串聯形式，依次包括一級表面流人工濕地(1)、二級垂直潛流人工濕地(5)和三級反硝化水平潛流人工濕地(12)；每級之間設有中隔導流墻(18)，每級底層均為防滲層(2)。本實用新型能夠有效實現印染廢水中有機物、氨氮的分級去除，克服傳統(tǒng)一個人工濕地單元難以同時實現好氧降解有機物、硝化及反硝化的不足，提高常規(guī)水處理工藝的運行效果，增強水安全性，具有良好的應用前景。
文檔編號C02F9/14GK203021402SQ20122071716
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者薛罡, 宋新山, 林杰, 高品, 劉亞男, 劉振鴻, 胡麗霞, 任金濤, 李侃竹, 吳立樂, 王凱, 吳筱, 徐青青 申請人:東華大學