[发明专利]人工湿地污水处理系统及应用

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种农村生活污水的人工湿地处理污水系统及应用。

背景技术

农村生活污水主要生活废料和人的排泄物，一般不含有毒物质，往往含有氮、磷等营养物质，还有大量的细菌、病毒和寄生虫卵，可生化性较好，易处理。农村生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业，农产品加工等小作坊加工厂产生的高浓度有机废水，其特点为水利用率低，杂质颗粒较大，水量小且不均匀，水质大部分可生化性较好，这些废水往往与生活污水混杂在一起无法区分处理。

人工湿地（Constructed Wetland）是近二十多年来发展起来的一种废水处理新技术。自前西德首先建造人工湿地以来，该技术在美国、欧洲及澳大利亚一些发达国家得到迅速发展，十多年前国内亦建成了人工湿地污水处理实验工程。

湿地去除污染物的机理是极其复杂的，不是靠单一因素实现的，而是综合了物理、化学和生物各方面的因素。人工湿地净化污水的物理、化学以及生物过程除了具有土地处理的基本反应和相互作用的一般功能外，更重要的是湿地中长有的水生植物的发达根系为微生物提供了大量繁殖、栖息的场所，植物、微生物、污染物的相互作用是湿地去除污染物的关键所在。

植物是人工湿地的重要组成部分, 按生态类型可分为湿生植物、挺水植物、漂浮植物和沉水植物。已经发现有很多种类对有机污染和重金属污染具有很强的净化能力。人工湿地中多采用挺水植物。国际上公认的湿地淡水水生植物优势品种有宽叶香蒲 (Typha latifoli a )、 芦苇 (Phragmites austra -lis)、苦草 ( Vallisneria americana )、软水草 (H yd rill a verticilla -ta)、 狐尾藻(My riophyll um sp icatum )、 茭白 (Z izanira caduci flo-ra )、 灯芯草 ( Juncus e ffucus )等。在应用中，应针对性地根据农村生活污水的污染物特征，选取对氮、磷、有机物污染等处理效果好的植物构建人工湿地植物系统。

茭白是我国特有的水生蔬菜。世界上把茭白作为蔬菜栽培的只有我国和越南。茭白有秋产单季茭和秋夏双季茭两类。这两者均用分株繁殖，长江流域单季茭在清明至谷雨分墩定植，夏秋双季茭可分春秋两季，春栽在谷雨前后，秋栽在立秋前后。地下都在土中越冬。

雄茭，即是一种光长叶、不结茭的茭白。和正常植株比较，雄茭植株高大，生长势强，叶长而宽，茎秆圆不膨大，长茎中空，薹管高，其各方面的耐受力较强。

唐翀鹏等人在《沸石-茭白复合床技术脱氮中试研究》（《环境污染治理技术与设备》2004年2月第5卷第2期）一文中，得出如下结论：(1)以沸石为基质构造的人工湿地在脱氮效果上优于普通人工湿地,在水力负荷为0.4m3/ m2.d，总氮负荷为12. 7gN/ m2.d条件下，总氮的去除率可达81%；(2) 沸石-茭白复合床对氨氮有稳定的去除率，保持在70% -85%左右，而对硝态氮的去除受水中碳源的影响；(3)有植物栽种的床体在改善脱氮的环境方面优于无植物的床体, 就总氮去除率而言, 可提高 5%-15%左右。( 4) 沸石-茭白床的脱氮主要集中在床体的前部，床体前0.7m 处总氮的去除率达到40%。但是其实际应用仍未解决，如受气候、茭白品种、沸石粒径等等实际操作。但是其没有设定合理的复合床的布局，仅对空白和种植茭白床进行了简单对照，但其结果的有效性对本发明起了较大启发。

袁俊吉等人在《农村污水加入对模拟稻田生态系统中氮、磷的影响》（2010年10月第24卷第5期）提到外源污水的加入对土壤中 ＴＮ、ＴＰ等全量养分的含量影响较小，但碱解氮、Ｏｌｓｅｎ－Ｐ、ＮＨ＋４ －Ｎ、ＮＯ3-－Ｎ等有显著变化，相同施肥条件下 垄作较平作能够获得更高的粮食产量 这意味着能够通过植物带走更多的氮、磷。本发明中引进了垄作湿地的应用，更加提高了污水处理及效率。

周上博等人在《关于水葫芦生态系统处理农村污水的研究》（《中国环境管理》2010年6月）一文中对运用水葫芦生态系统集中处理农村生活污水的可行性进行了论述，对水葫芦生态系统进行模式化设计，并对生态池的生态效应和可行性进行了分析。虽然对生态池进行了严格控制进行了阐述，以避免水葫芦外逃，防止水葫芦破坏生态池外界的水生态系统等，但是一旦有恶劣天气，仍然难以防止各类意外状况发生，故本发明选择既能作为经济作物，又有较好吸附能力的茭白作为生态系统处理中的重要植物。