[发明专利]一种人工湿地复合砾石床

说明书

一种人工湿地复合砾石床，本发明涉及人工湿地砾石床。本发明是要解决现有的人工湿地砾石床截留效果差，无法去除污水中氮磷的问题。本发明的人工湿地复合砾石床由生长基质层和填料层组成，生长基质层位于填料层上方，生长基质层是土壤和蛭石的混合物，填料层从进水端向出水端方向依次由砂砾段、沸石段和火山岩砂砾混合段组成。该人工湿地复合砾石床的COD去除率高于50％，总氮总磷的去除率也均在60％以上，可用于人工湿地中进行污水的截污。

技术领域

本发明涉及人工湿地砾石床及铺设方法。

背景技术

人工湿地是通过人为控制实现自然湿地自行降解污水中污染物的一种污水处理方法，进入人工湿地的污水沿着流动的方向通过吸附、截留、微生物降解、沉淀、植物根系吸收等作用实现水体净化。水体的净化主要依靠湿地种植水生植物的截留吸收、湿地砾石床的过滤吸附、微生物的分解，其中砾石床除了具有截留颗粒污染物和吸附部分污染物的作用，上部还作为植物生长的基质为植物的正常生长提供场所，砾石床基质的表面还作为微生物生长的载体供微生物生长繁殖。

中国专利“ZL200510047935.6”公开了一种复合流人工湿地，该人工湿地由垂直流人工湿地单元和水平流砾石床上下组合而成，垂直流人工湿地单元位于系统上部，水平流砾石床位于系统下部。砾石床的进水端和出水端采用的是10～20mm的大砾石，其余部分采用的是1～10mm的砂砾，此方法将垂直流人工湿地和水平流砾石床结合，有效去除污水中TSS、BOD、TN，只发挥了砾石床反硝化除氮的作用，对于磷的去除并未涉及，并且由于选择砂砾作为砾石床填料，对于污染物的吸附作用差。整个人工湿地对于氮磷的整体去除率低，无法满足对于污水的高效截污要求。

发明内容

本发明是要解决现有的人工湿地砾石床截留效果一般，且容易堵塞，无法去除污水中氮磷的问题，而提供一种人工湿地复合砾石床。

本发明的人工湿地复合砾石床由生长基质层和填料层组成，生长基质层位于填料层上方，生长基质层是土壤和蛭石的混合物，填料层从进水端向出水端方向依次由砂砾段、沸石段和火山岩砾石混合段组成。

本发明的人工湿地复合砾石床按照垂直方向分为上下两层，上层的生长基质层作为水生植物的生长基质，下层的填料层从进水端向出水端依次铺设砾石段、沸石段、火山岩砾石混合段，作为人工湿地的过滤以及吸附主体，并为微生物的生长繁殖提供载体。

其中生长基质层是由土壤和蛭石是按照体积比2:1～1.2均匀混合而成。蛭石能有效提高土壤中矿物质的含量，促进植物快速生长，同时蛭石还可以帮助植物固定根系。

下层填料层中的火山岩砾石混合段是由火山岩和砾石石按照体积比1:1～1.5均匀混合而成。火山岩丰富的比表面积适合微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜，微生物无害无抑制，不影响其活性，并且对污水中的氮和磷吸附能力较强。

本发明选用土壤、蛭石、砾石、沸石、火山岩作为砾石床的组成基质，在水平以及垂直方向进行基质分层，经过设计的砾石床具有以下特点：

1、在土壤中掺入蛭石，提高了生长基质层的透气性和含水性，能够长时间稳定提供植物生长所需的水分和营养；同时也能够有效防止生长基质层的pH值骤变，起到很好的缓冲作用，减小水质冲击对人工湿地植物的影响；另外由于蛭石自身还含有K、Mg、Ca、Fe等矿物质，能提高生长基质层供植物生长所需的矿物质的含量，为生长基质层的植物在生长初期提供充足矿物质，使植物幼苗能够稳定发育。

2、填料层中设有沸石段，沸石是一种天然、无害、无污染的环境友好型材料，具有较好的机械性能；沸石，主要含Na和Ca离子，其中CaO能促进磷的沉淀去除，所以对于污水中磷的去除有很好的效果，同时沸石对于氮有非常好的吸附性能，可到达1.6mol·kg^-1。