一種用生物膜強化的表面流人工溼地系統的方法
2023-07-09 10:37:16 1
專利名稱：一種用生物膜強化的表面流人工溼地系統的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用生物膜強化的表面流人工溼地系統的方法，具體是一種將表面流人工溼地與生物膜載體相結合的新型溼地汙水處理方法。屬於資源環境保護技術領域。
背景技術：
人工溼地在實際運行中均存在一定的優缺點。其中，表面流人工溼地具有建設成本低、不會堵塞、對高SS含量廢水處理效果好、後續運行管理容易等優點。但是與潛流人工溼地相比較，表面流人工溼地單位面積去除汙染物的效率較低，往往需要較大的土地面積才能滿足汙水處理的要求。潛流人工溼地佔地面積較小，且具有較高的淨化能力，但是在實際運行中也存在著一定的缺點1.溼地施工時採用大粒徑的填料，基質的孔隙率較大，水力停留時間短，導致基質表面的微生物不能有效地去除汙染物，且由於基質的持水率較差， 對溼地內植物的生長也會產生不利的影響。2.施工時採用小粒徑的填料，儘管提高了對汙染物的去除效果，但是隨著人工溼地的長期運行，最終會發生堵塞。從而產生堵塞所引起的一系列問題系統的滲透係數明顯變小，基質表面嚴重壅水，同時隔絕了外界氧氣向基質內的傳輸，進而降低了汙染物(主要指有機物和氨氮等)的去除效果，引發惡臭，惡化運行環
^Ml O
發明內容
本發明提出的是一種用生物膜強化的表面流人工溼地系統的方法，其目的旨在克服現有技術所存在的上述缺陷，通過在表面流人工溼地的表層加覆一定厚度的附著於載體上面的生物膜的方式，加強人工溼地的淨化能力，同時避免潛流人工溼地濾料堵塞情況的發生。本發明的技術解決方案在進水布水管與出水集水管間設置溼地的植物系統，並在植物根部間隙區內設置生物膜載體。用生物膜進行強化的表面流人工溼地系統的方法，其特徵是包括如下工藝步驟
一、表面流溼地構建
按照表面流人工溼地的設計參數進行溼地系統的建設，施工時系統的底部用可壓實的粘土或膨潤土進行防水，以預防汙水滲透至地下水，導致水質汙染，後上覆適合植物生長的土壤，土壤厚度一般為30 40cm即可。溼地內部的土壤表層與進水管和出水管相連接的為進水布水管與出水集水管；
二、植物栽培，生長
選擇淨化能力強，抗逆性較高的溼地植物，如香蒲，蘆葦菖蒲等，種植於表流溼地土壤中，植株密度為30 35棵/m2;
三、生物膜載體的選擇
可選擇市場上常見的生物膜載體，如用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等製成的波紋板式、斜管式和蜂窩式的載體，也可以選用聚氯乙烯、聚丙烯的紗網，將其加工成球形並用線串接在一起，鋪設於溼地的表面；
四、生物膜載體的布置與固定
生物膜載體的布置採用與植物相間的方式。在表流溼地系統內，植物的根部間隙區內鋪設生物膜載體；生物膜的固定，鋪設於溼地表面的生物膜載體的厚度為20 30cm，在溼地內每間隔50 IOOcm打樁，樁高20 30cm，樁打好後，用線串接後將生物膜載體懸掛線上；
五、溼地運行生物膜載體鋪設好後，進行溼地的預運行。預運行期間，一開始進水濃度低於溼地的正常進水濃度，以利於載體上微生物的附著、生長，生物膜的形成，後慢慢提高進水濃度至正常進水濃度。溼地內載體上的掛膜一般需要7 10天的時間，其中，為防止衝刷生物膜，導致生物膜的脫落，影響微生物生長和附著，在溼地運行過程中水力負荷應控制在 400 600mm/d。本發明的優點在於克服了傳統的表面流和潛流人工溼地的缺點，將人工溼地與生物膜的優點相結合，在保持傳統表面流人工溼地各種優點及生態服務功能的同時，提高了表面流人工溼地的淨化能力。利用生物膜增加微生物的生物量，提高了溼地系統的淨化能力，同時，表面流人工溼地的水深和植物的作用均可滿足生物膜對氧氣的需求，降低了傳統生物膜法處理過程中曝氣所需費用。本發明的關鍵在於生物膜的培養以及溼地運行的管理。溼地設計及實際運行時，不能採用過大的水力負荷，會對微生物的附著，生長和生物膜的厚度產生不利地影響，進而降低系統的水處理效率。同時，溼地的設計水深不宜太深，避免造成厭氧環境，削弱系統的處理能力；由此，本發明將表流人工溼地與生物膜簡單巧妙地運用到一起，提高了溼地的淨化能力，同時，避免了潛流人工溼地的填料堵塞問題的發生。 本發明的方法可廣泛的應用於分散型農村生活汙水和河、湖的面源處理等方面，在維持溼地生態功能的同時，可有效降低汙染對環境的影響。
圖1為使用生物膜進行強化的表面流人工溼地系統的俯視圖。圖2為使用生物膜進行強化的表面流人工溼地系統的剖面圖。圖中的1是進水布水管、2是生物膜區、3是植物區、4是出水集水管。
具體實施例方式對照附圖1、2，其結構是進水布水管1與出水集水管4間設置溼地的植物系統，並在植物根部間隙區內設置生物膜載體。
實施例按照本發明的工藝步驟，進行實施。在5m長，1.5m寬的表流人工溼地內，將聚氯乙烯的紗網加工成直徑15cm左右的球形，用線串聯將其鋪設於溼地內植物的根部間隙區，載體厚度為25 30cm。溼地進水為生活汙水，進水濃度為:C0Dcr:400mg/L, TN :16. 5 mg/L，SS :180 mg/ L，水力負荷為5cm/d。進水7天左右後，溼地內生物膜掛膜成功，系統出水水質穩定，載體上生物膜的總重達到0. 0395g/g，多糖含量0. 502g/g，蛋白質含量5. 006mg/g。正常運行期間，生物膜載體加入後，表流溼地對汙染物TN、TDN、SS的去除率可達到92. 70%,92. 22%、 94. 34%，相較於未加入載體前的TN、TDN、SS的去除率81. 64%,80. 26%,85. 37%，去除率有了明顯提高。 本發明還可以有其他變化的實施方式。例如，生物膜載體可以採用別的形式，生物膜載體的布置位置也可以多樣化，凡是將表面流人工溼地與生物膜相結合的水處理方式或者等同替換、等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1. 一種用生物膜強化的表面流人工溼地系統的方法，其特徵是在進水布水管與出水集水管間設置溼地的植物系統，並在植物根部間隙區內設置生物膜載體；該方法包括如下工藝步驟一、表面流溼地構建按照表面流人工溼地的設計參數進行溼地系統的建設，施工時系統的底部用可壓實的粘土或膨潤土進行防水，以預防汙水滲透至地下水，導致水質汙染，後上覆適合植物生長的土壤，土壤厚度一般為30 40cm即可，溼地內部的土壤表層與進水管和出水管相連接的為進水布水管與出水集水管；二、植物栽培，生長選擇淨化能力強，抗逆性較強的溼地植物，如香蒲、蘆葦、菖蒲，種植於表流溼地土壤中，植株密度為30 35棵/m2;三、生物膜載體的選擇可選擇市場上常見的生物膜載體，用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等製成的波紋板式、 斜管式和蜂窩式的載體，或選用聚氯乙烯、聚丙烯的紗網，將其加工成球形並用線串接在一起，鋪設於溼地的表面；四、生物膜載體的布置與固定生物膜載體的布置採用與植物相間的方式，在表流溼地系統內，植物的根部間隙區內鋪設生物膜載體；生物膜載體的固定，鋪設於溼地表面的生物膜載體的厚度為20 30 cm, 在溼地內每間隔50 100 cm打樁，樁高20 30cm，樁打好後，用線串接後將生物膜載體懸掛線上；五、溼地運行生物膜載體鋪設好後，進行溼地的預運行，預運行期間，一開始進水濃度低於溼地的正常進水濃度，以利於載體上微生物的附著、生長，生物膜的形成，後慢慢提高進水濃度至正常進水濃度；溼地內載體上的掛膜一般需要7 10天的時間，其中為防止衝刷生物膜， 導致生物膜的脫落，影響微生物生長和附著，在溼地運行過程中水力負荷應控制在400 600mm/do
全文摘要
本發明是一種用生物膜強化的表面流人工溼地系統的方法，在系統的進水布水管與出水集水管間設置溼地的植物系統,並在植物根部間隙區內設置生物膜載體。其方法包括如下步驟一、表面流人工溼地構建；二、植物栽培，生長；三、生物膜載體的選擇；四、載體的布置與固定；五、溼地運行。本發明的優點將表流溼地與生物膜相結合，在保持傳統表面流人工溼地各種優點及生態服務功能的同時，大大提高了表流溼地的淨化能力，同時不會出現潛流溼地濾料堵塞的情況。利用生物膜增加微生物的生物量提高了表流溼地系統的淨化能力。本發明可廣泛的應用於分散型農村生活汙水及河、湖的面源處理等方面，在維持溼地生態功能的同時，可有效降低汙染對環境的影響。
文檔編號C02F3/34GK102259985SQ20111018372
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者張雲慧, 朱偉, 趙聯芳, 陳夢銀, 黃靖宇 申請人:河海大學