[发明专利]潮汐流-水平潜流组合人工湿地强化脱氮的方法及其系统

权利要求书

1.一种潮汐流-水平潜流组合人工湿地强化脱氮系统，其特征在于：该系统依次包括非动力自动进水装置（8）、潮汐流人工湿地床、非动力自动排水装置（2）以及水平潜流人工湿地床，其中，

所述非动力自动进水装置（8）邻近且高于潮汐流人工湿地床，通过虹吸进水管（9）与潮汐流人工湿地床连通，其可实现潮汐流人工湿地床在非动力运行条件下周期性自动进水；

所述潮汐流人工湿地床从上到下依次为潮汐流湿地布水砾石层（7）、潮汐流湿地好氧砂层（5）以及潮汐流湿地排水砾石层（4），潮汐流人工湿地床上种植有湿地植物（1）且所述湿地植物（1）布置为植物带，在所述潮汐流湿地布水砾石层（7）中布置有与虹吸进水管（9）连通的潮汐流湿地进水布水管（6），位于植物带中间的潮汐流湿地进水布水管（6）下方设置有强化复氧沟（20）；

所述非动力自动排水装置（2）邻近且高于水平潜流人工湿地床，所述非动力自动排水装置（2）与所述潮汐流人工湿地床通过潮汐流湿地排水砾石层（4）连通，非动力自动排水装置（2）通过虹吸排水管（3）与水平潜流人工湿地床连通，其可实现潮汐流人工湿地床在非动力运行条件下周期性自动排水；

所述水平潜流人工湿地床从邻近非动力自动排水装置（2）的一端至远离非动力自动排水装置（2）的一端依次为水平潜流湿地进水布水砾石区（14）、水平潜流湿地缓释碳源强化区（15）、水平潜流湿地砂层区和水平潜流湿地排水砾石区（16），且水平潜流人工湿地床上种植有湿地植物（1），所述水平潜流湿地砂层区中设置有回流井（19），回流井（19）通过回流管与非动力自动进水装置（8）连通；系统排水渠（17）通过水平潜流湿地排水管（18）与水平潜流湿地排水砾石区（16）连通。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述强化复氧沟（20）的形状为倒梯形，填有1-3cm的砾石。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述潮汐流湿地好氧砂层（5）所采用的基质选自沸石、石英砂或粉煤灰。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述非动力自动进水装置（8）为设有虹吸进水管（9）的储水装置，所述虹吸进水管（9）为一倒“U”形管，具有设置在储水装置内部的进水口、设置在储水装置外部的排水口以及顶部，虹吸进水管（9）的进水口与进水停止液面（11）齐平，虹吸进水管（9）的顶部与虹吸进水管的工作液面（10）齐平。

5.如权利要求1或4所述的系统，其特征在于：所述非动力自动进水装置（8）内的进水停止液面（11）至进水工作液面（10）之间的水体积等于所述潮汐流湿地床的有效孔隙体积。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述非动力自动排水装置（2）为设有虹吸排水管（3）的储水装置，所述虹吸排水管（3）为一倒“U”形管，具有设置在储水装置内部的进水口、设置在储水装置外部的排水口以及顶部，虹吸排水管（3）的进水口与排水停止液面（13）齐平，虹吸进水管（9）的顶部与排水工作液面（12）齐平。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述水平潜流湿地缓释碳源强化区（15）设置在所述水平潜流湿地床的前1/3部分，填充的基质为树根碎片。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述回流井（19）按照一定回流比将水平潜流人工湿地床体中的水回流至非动力自动进水装置（8）。

9.一种使用权利要求1所述的系统进行潮汐流-水平潜流组合人工湿地强化脱氮的方法，其特征在于：该方法具体包括潮汐流人工湿地阶段和水平潜流人工湿地阶段，其中，

潮汐流人工湿地阶段利用潮汐运行方式，每个运行周期包括淹水反应阶段和排空复氧阶段，其中，

淹水反应阶段：在虹吸作用下，污水从非动力自动进水装置（8）通过虹吸进水管（9）进入潮汐流湿地进水布水管（6）中，在重力作用下自上而下非饱和渗流，潮汐流人工湿地床体浸润面逐渐上升，此过程中，污水充分与基质、基质表面附着的微生物膜及湿地植物（1）的根系接触，强化基质、微生物及湿地植物（1）对污染物的吸收去除；

排空复氧阶段：当非动力自动排水装置（2）从排水停止液面（13）上升至排水工作液面（12），即污水浸润面上升至潮汐流湿地好氧砂层（5）的顶部时，在虹吸作用下，污水通过与潮汐流湿地排水砾石层（4）相连通的非动力自动排水装置（2）的虹吸排水管（3）排出潮汐流人工湿地床并排入水平潜流人工湿地床，使浸润面重新回到潮汐流人工湿地床体的底部，排水过程中，由于基质空隙水吸力作用，将大气中的气态氧迅速吸入床体中，增大床体的氧传输量和氧的有效利用率，进而促进有机物分解和硝化作用对氨氮的氧化去除；

潮汐流人工湿地阶段利用水平潜流人工湿地床的缺氧条件，为潮汐流人工湿地床出水中含有的大量硝酸盐提供还原环境，由虹吸排水管（3）排出的污水排入水平潜流湿地进水布水砾石区（14），流经水平潜流湿地缓释碳源强化区（15），为反硝化过程提供碳源，然后经水平潜流湿地砂层区至水平潜流湿地排水砾石区（16），最后经水平潜流湿地排水管（18）排入系统排水渠（17），其中，水平潜流湿地砂层区中设置了回流井（19），部分水平潜流湿地床中的水回流至非动力自动进水装置（8）中，以避免和降低碳源的二次污染。