一種植物濾床生態工藝的製作方法

2023-08-05 22:08:51

本發明屬於汙水處理領域，具體涉及一種汙水的人工溼地處理技術。

技術背景：

隨著農村經濟的發展，農村生產、生活所排放的汙水量日益增加，嚴重的汙染不僅危害農民生命、農業生產安全，最終也將影響城市的水環境安全。但是由於農村汙水具有排水量小，日變化係數大，有機物濃度偏低、間歇排放且不易收集集中處理的特點，農村地區水汙染問題一直沒有得到有效的解決，所以在我國廣大農村地區，急需尋找一種低投資，低能耗，低成本，方便推廣的汙水處理工藝，改善農村地區日益嚴重的水域汙染問題。

技術實現要素：
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為了解決上述問題，本公司依據國外用於水體富營養化治理的水耕植物過濾法，並結合本公司多年的人工溼地工程經驗，建立一套新型的植物濾床處理工藝。該工藝在溼地中依次建設厭氧區、好氧區和缺氧區，在高效除碳的過程中有針對性的提高水體有機氮的去除效果。同時，在植物吸收除磷的基礎上，增加物理化學方法，即設置方解石填料區，當水流流過該區域時，水體中的磷酸根與方解石中的碳酸鈣成分發生化學反應，形成穩定的磷酸鹽沉澱，實現去除水體中的磷汙染，強化人工溼地的除磷效果。

本發明的工藝技術流程為：穩定塘+植物濾床+深度淨化塘+強化除磷單元，包括步驟如下。

1)汙水首先進入穩定塘，進行初步預處理，穩定塘中水體流速較慢，深度較深，底部基本上呈厭氧狀態，為微生物的厭氧反應創造條件，其有益效果是一方面能夠去除水體中的部分懸浮物，降低後續潛流溼地堵塞的風險，另一方面有利於有機氮轉變為氨氮，為後續硝化反應創造條件，同時實現將水中的大分子有機物水解轉化小分子有機物，提高可生化性。

2)植物濾床，作為該工藝的核心單元，主要作用是深度淨化汙水中的汙染物，同時依靠植物群落的水體增氧效果，提高氧氣的利用率，促進植物濾床水體內部的硝化反應，將氨氮轉化為硝態氮，為後續反硝化反應創造條件。和傳統人工溼地比較，該單元具有以下優點：首先該單元不需要填料基質，避免了填料堵塞的問題，方便運行管理，易於調整空間配置，從而節約了建設周期和資金成本，有利於快速的推廣運用。其次，單元內部密集發達的植物根系形成濃密的淨化濾床，本公司培育的馴化微生物依附在根系上形成生物膜，同步高效除碳脫氮，降解藻類及藻毒素。第三，單元內投加的一定數量的景觀魚強化植物濾床的生物多樣性，提高淨水效果。

3)深度淨化塘深較穩定塘淺，較表流溼地深，一般塘內底部水體為缺氧環境，其有益效果是能夠為反硝化反應創造良好條件，將硝態氮轉化為氮氣，從而實現從水體中的去除。

4)強化除磷單元是本項技術中除磷的主要單元，單元內設置有方解石填料，其有益效果是汙水中的 正磷酸鹽能與方解石中的Ca2離子反應生成磷酸鈣或羥基磷灰石沉澱而得以去除，提高溼地的除磷效果。

附圖說明：

圖1工藝流程示意圖

圖2單元布置示意圖

編號：①穩定塘 ②植物濾床 ③深度淨化塘 ④強化除磷單元

人工水草 方解石填料。

具體實施方式：

以圖2為例，汙水首先進入穩定塘①，深度為2～3m，塘內可以鋪設人工水草為微生物提供附著點，形成生物膜；為實現更好的處理效果，布水方式最好採用頂部進水底部出水。在穩定塘①內部分有機氮轉化為氨氮、大分子有機物水解為小分子有機物，懸浮物得到一定的去除，大大提高後續系統的穩定性和處理效率。

穩定塘①出水進入植物濾床②中，其內部形成一個由水生動、植物及共生微生物構成的高效生態淨化系統，其主要作用是將水中的懸浮性汙染物和藻類過濾去除，脫碳除磷，同時進行硝化作用，將氨氮轉化為硝態氮。

植物濾床②後端設置深度淨化塘③，深度一般為1.5～2.0m，水力停留時間一般為3-7天，塘內可設置挺水植物、浮葉植物、沉水植物等，也可增設人工水草提高處理效率，其主要作用是進一步去除COD，同時將硝態氮轉化為氮氣，使之進入大氣環境從而實現水體氮源汙染的去除。

深度淨化塘③出水進入強化除磷單元④，單元內設置有方解石填料填料可以埋沒於水面下方，也可以壩的形式使汙水從其縫隙中流過。方解石填料對磷酸鹽具有較強的固定能力，具有無毒無害、價格便宜、比表面積大、吸附性好的特點，汙水中的正磷酸鹽能與方解石中的Ca2+離子反應生成磷酸鈣或羥基磷灰石沉澱而得以去除。