本發(fā)明涉及人工濕地，具體涉及一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)。

背景技術：

1、傳統(tǒng)的人工濕地-生態(tài)塘組合技術利用人工濕地自身的厭氧/缺氧-好氧過程實現(xiàn)硝化過程的氨氮去除和反硝化過程的硝氮去除，同時利用基質的吸附作用，將磷固定于基質中，而后利用生態(tài)塘內的植物吸收作用，進一步去除污水中的氮、磷污染物。

2、然而，由于人工濕地長期被污水淹沒，其內部溶解氧嚴重不足，經常導致出水氨氮過高，而生態(tài)塘多用作生態(tài)景觀，依賴植物吸收去除的氮、磷不足10％，使得人工濕地-生態(tài)塘組合技術氮、磷去除效率較低。通過向生態(tài)塘中安置曝氣裝置或噴泉能夠一定程度上改善溶解氧較低的問題，然而，該方式需要投入較多的成本且給工藝維護帶來了復雜度。

3、因此，本發(fā)明提出一種多級人工濕地-生態(tài)塘系統(tǒng)，一方面通過回流的方式構建出“缺氧-好氧-缺氧”的環(huán)境，另一方面調整復合基質，實現(xiàn)氮、磷、cod等的同步強化去除，并大大的降低投入以及維護成本，具有廣闊的應用前景。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的人工濕地系統(tǒng)對氨氮去除效率較低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，包括依次連接的第一級人工濕地、第二級生態(tài)塘以及第三級人工濕地；

3、所述的第一級人工濕地以及第三級人工濕地中種植有濕地植物，第二級生態(tài)塘中種植有生態(tài)塘植物；

4、所述的第一級人工濕地中設置有第一礫石層以及第一基質層，第一基質層為火山石、沸石以及菱鎂礦的混合物；

5、所述的第二級生態(tài)塘中設置有第二礫石層，在第二級生態(tài)塘的上方固定有無紡布以及浮閥，在無紡布上富集有微藻，生態(tài)塘植物種植在浮閥上；

6、所述的第三級人工濕地中設置有第三礫石層以及第二基質層，第二基質層為火山石以及沸石的混合物；

7、所述的第二級生態(tài)塘的出水部分回流至第一級人工濕地的前端。

8、進一步地，所述的第一級人工濕地、第二級生態(tài)塘以及第三級人工濕地的面積比為1:0.5～1:0.5～1；在第一級人工濕地以及第三級人工濕地中，水位控制在基質層下方0～10cm；水力停留時間24～48h；第二級生態(tài)塘出水回流的回流比為100～200％。

9、進一步地，所述的第一礫石層、第二礫石層以及第三礫石層中礫石的粒徑均為2～3cm；第一基質層中火山石、沸石以及菱鎂礦的粒徑均為1～2cm，火山石、沸石以及菱鎂礦的體積比為1:1:1；第二基質層中火山石以及沸石的粒徑均為1～2cm，火山石與沸石的體積比為1:1。

10、進一步地，所述的濕地植物扎根于基質層中，濕地植物包括有黃菖蒲、鳶尾、蘆葦以及美人蕉，種植密度為90～110株/m2。

11、進一步地，所述的生態(tài)塘植物的根系透過無紡布扎根于水中，生態(tài)塘植物包括有香蒲、鳶尾以及菖蒲，種植密度為40株/m2。

12、進一步地，所述的第一級人工濕地在進水側與出水側分別設置有第一擋板與第二擋板，第一礫石層以及第一基質層位于第一擋板與第二擋板之間，第一擋板與第二擋板為帶孔擋板；在第二級生態(tài)塘的進水側以及出水側分別設置第三擋板與第四擋板，第二礫石層位于第三擋板進水側的后方，第四擋板位于第二礫石層的上方，第三擋板為帶孔擋板，第四擋板為無孔擋板；在第三級人工濕地的進水側以及出水側分別設置第五擋板以及第六擋板，第三礫石層以及第二基質層位于第五擋板以及第六擋板之間，第五擋板為帶孔擋板，第六擋板下側為帶孔擋板，上側為無孔擋板，第六擋板下側帶孔擋板的高度與第三礫石層的高度一致。

13、進一步地，所述的第一級人工濕地的進水口位于進水側的中部，出水口位于出水側的上方，出水跌落至第二級生態(tài)塘中；第二級生態(tài)塘進水口位于進水側的上方，出水口位于出水側的上方，出水跌落至第三級人工濕地中；第三級人工濕地的進水口位于進水側的上方，出水口位于出水側的上方。

14、進一步地，所述的人工濕地系統(tǒng)的氨氮去除率可達98.8％、硝氮去除率可達99.2％、總氮去除率可達99.0％、cod去除率可達93.52％、總磷去除率可達94.0％。

15、本發(fā)明的有益效果：

16、1、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的人工濕地氨氮去除效率低的問題；過程中一方面增加了人工濕地系統(tǒng)的溶解氧，有助于氨氮的硝化反應，另一方面還對氨氮進行沉淀，進一步的實現(xiàn)了對氨氮的去除；

17、2、本發(fā)明系統(tǒng)實現(xiàn)了對水體中硝酸鹽氮的深度脫除，過程中通過回流的方式，使得硝酸鹽氮在缺氧的條件下發(fā)生反硝化反應，實現(xiàn)深度脫氮的過程；

18、3、本發(fā)明通過在生態(tài)塘中種植生態(tài)塘植物并富集微藻，實現(xiàn)了復氧的過程中，實現(xiàn)了氮磷的強化去除，并大大的降低投入以及維護成本，具有廣闊的應用前景。

技術特征：

1.一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：包括依次連接的第一級人工濕地、第二級生態(tài)塘以及第三級人工濕地；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一級人工濕地、第二級生態(tài)塘以及第三級人工濕地的面積比為1:0.5～1:0.5～1；在第一級人工濕地以及第三級人工濕地中，水位控制在基質層下方0～10cm；水力停留時間24～48h；第二級生態(tài)塘出水回流的回流比為100～200％。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一礫石層、第二礫石層以及第三礫石層中礫石的粒徑均為2～3cm；第一基質層中火山石、沸石以及菱鎂礦的粒徑均為1～2cm，火山石、沸石以及菱鎂礦的體積比為1:1:1；第二基質層中火山石以及沸石的粒徑均為1～2cm，火山石與沸石的體積比為1:1。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的濕地植物扎根于基質層中，濕地植物包括有黃菖蒲、鳶尾、蘆葦以及美人蕉，種植密度為90～110株/m2。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的生態(tài)塘植物的根系透過無紡布扎根于水中，生態(tài)塘植物包括有香蒲、鳶尾以及菖蒲，種植密度為40株/m2。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一級人工濕地在進水側與出水側分別設置有第一擋板與第二擋板，第一礫石層以及第一基質層位于第一擋板與第二擋板之間，第一擋板與第二擋板為帶孔擋板；在第二級生態(tài)塘的進水側以及出水側分別設置第三擋板與第四擋板，第二礫石層位于第三擋板進水側的后方，第四擋板位于第二礫石層的上方，第三擋板為帶孔擋板，第四擋板為無孔擋板；在第三級人工濕地的進水側以及出水側分別設置第五擋板以及第六擋板，第三礫石層以及第二基質層位于第五擋板以及第六擋板之間，第五擋板為帶孔擋板，第六擋板下側為帶孔擋板，上側為無孔擋板，第六擋板下側帶孔擋板的高度與第三礫石層的高度一致。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一級人工濕地的進水口位于進水側的中部，出水口位于出水側的上方，出水跌落至第二級生態(tài)塘中；第二級生態(tài)塘進水口位于進水側的上方，出水口位于出水側的上方，出水跌落至第三級人工濕地中；第三級人工濕地的進水口位于進水側的上方，出水口位于出水側的上方。

8.根據(jù)權利要求1-7任意一項所述的一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)，其特征在于：所述的人工濕地系統(tǒng)的氨氮去除率可達98.8％、硝氮去除率可達99.2％、總氮去除率可達99.0％、cod去除率可達93.52％、總磷去除率可達94.0％。

技術總結
本發(fā)明涉及人工濕地技術領域，具體涉及一種自然復氧強化脫氮、除磷的梯級人工濕地系統(tǒng)。在本發(fā)明中設置有依次跌落連接的第一級人工濕地、第二級生態(tài)塘以及第三級人工濕地；在第一級人工濕地與第三級人工濕地中種植有濕地植物；在第二級生態(tài)塘中以浮筏種植有生態(tài)塘植物，在浮筏的下方設置有無紡布，在無紡布上富集有微藻；在第一級人工濕地中設置火山巖、沸石以及菱鎂礦的混合基質，在第三級人工濕地中設置火山巖與沸石的混合基質，第二級生態(tài)塘出水部分回流至第一級人工濕地的前端。本發(fā)明通過一系列的處理方式，強化了氮磷的去除，氨氮、硝氮、總氮、COD以及總磷的去除率分別可達98.8％、99.2％、99.0％、93.52％和94.0％，具有廣闊的應用前景。

技術研發(fā)人員：何忠坤,常承艷,許長歡,尚可,蔣巖初,潘一霄
受保護的技術使用者：河南水谷創(chuàng)新科技研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24