[发明专利]一种复合炭基强化的模块化折流生物渗滤系统及其方法

权利要求书

1.一种利用复合炭基强化的模块化折流生物渗滤系统的农业面源污水处理方法，其特征在于，所述复合炭基强化的模块化折流生物渗滤系统，包括沿水流方向依次连通的集水预处理区（1）、一级反应单元、二级反应单元和三级反应单元；集水预处理区（1）和一级反应单元之间设有溢流堰（8），水流能从集水预处理区（1）溢流至一级反应单元；所述一级反应单元、二级反应单元和三级反应单元结构相同，均包括由上至下连通设置的植物层（2）、上覆层（3）、主填料模块和承托层（5）；所述主填料模块包括竖直连通的若干功能填料模块，相邻功能填料模块之间通过挡流板（9）拦截使水流呈弓形流动；一级反应单元和二级反应单元的承托层（5）之间通过导流管（10）连通，二级反应单元和三级反应单元之间设有溢流堰（8），三级反应单元的承托层（5）末端设有用于排水的出水管（11）；

所述农业面源污水处理方法具体如下：

待处理的农业面源污水首先通过集水预处理区（1）进行收集，污水在集水预处理区（1）内经初步沉淀以去除大颗粒杂质和部分悬浮物，随后经溢流堰（8）从上方进入一级反应单元；植物层（2）能主动摄取并转化污水中的营养物质，并释放根际分泌物提升渗滤系统微生物代谢活性；上覆层（3）中的农业废弃物作为缓释碳源，在微生物作用下能转化为小分子有机碳，并作为反硝化的电子供体强化脱氮效果；一级反应单元的主填料模块应用高生物相容性的炭基材料富集功能微生物，利用缓释碳源完成异养反硝化脱氮；经一级反应单元处理后的污水通过导流管（10）进入二级反应单元；二级反应单元的主填料模块通过多功能炭基材料级配，兼顾吸附容量与吸附动力学，对污水中的微污染物实现深度去除；经二级反应单元处理后的污水通过溢流堰（8）从上方进入三级反应单元，三级反应单元的主填料模块配置针铁矿与高生物相容性的炭基材料定殖铁还原菌，释放Fe²⁺/Fe³⁺与PO₄^3-共沉淀，实现深度除磷，进而实现农业面源污水的处理；

所述一级反应单元的主填料模块高度为1000~1200 mm，包括若干功能填料模块，每个功能填料模块由上至下依次连通并共同构成能使水流呈弓形流动的第一主填料层（4）；第一主填料层（4）中功能填料模块内填充的填料为生物炭和农业废弃物的混合物，生物炭和农业废弃物的质量比为（5~10）：1；所述生物炭为木质生物炭、秸秆类生物炭和壳类生物炭的一种或任意几种混合而成，制备温度为400~500℃，粒径为1~2 mm；农业废弃物为稻草、秸秆、木屑、玉米棒、高粱秆中一种或任意几种的组合，经晾干粉碎后过30目筛所得；

所述二级反应单元的主填料模块高度为700~900 mm，包括若干功能填料模块，每个功能填料模块由上至下依次连通并共同构成能使水流呈弓形流动的第二主填料层（6）；第二主填料层（6）中功能填料模块内填充的填料为生物炭在350~450℃或600~800℃两种制备温度下得到的混合物，生物炭为木质生物炭、秸秆类生物炭和壳类生物炭的一种或任意几种，粒径为1~2 mm；

所述三级反应单元的主填料模块高度为500~700 mm，包括若干功能填料模块，每个功能填料模块由上至下依次连通并共同构成能使水流呈弓形流动的第三主填料层（7）；第三主填料层（7）中功能填料模块内填充的填料为生物炭和针铁矿的混合物，生物炭和针铁矿的质量比为（1~3）：1；所述生物炭为木质生物炭、秸秆类生物炭和壳类生物炭的一种或任意几种混合而成，制备温度为400~500℃，粒径为1~2 mm；针铁矿的粒径为2~5 mm。

2.根据权利要求1所述的农业面源污水处理方法，其特征在于，所述植物层（2）为株高500~1500 mm的美人蕉、香蒲、水葱、茭白中一种或任意几种的组合，种植密度为10~20 株/平方米。

3.根据权利要求1所述的农业面源污水处理方法，其特征在于，所述上覆层（3）包括砾石、石英砂和农业废弃物，砾石、石英砂和农业废弃物的混合质量比为5：10：（1~3）；砾石和石英砂的粒径均为5~10 mm；农业废弃物为稻草、秸秆、木屑、玉米棒、高粱秆中一种或任意几种的组合，经晾干粉碎后过30目筛所得；所述上覆层（3）的厚度为200~400 mm。