[发明专利]一种耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地和运行方法、应用

权利要求书

1.一种耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：包括基质区和出水区，出水区位于基质区的一侧，基质区的底部出水口连接倒U型的虹吸管，虹吸管位于出水区内，虹吸管与基质区的高度相同；

基质区内包括砂石层，砂石层的内部填充铁矿石和微生物基质、砂石；

基质区与虹吸管连接，虹吸管实现基质区内被水浸没和排空两个阶段不断反复进行，这样铁矿石在基质中，在两个不同的阶段发挥不同的作用，在被水浸没阶段，铁矿石中的Fe（Ⅲ）在铁还原菌的作用下还原为Fe（Ⅱ），与此同时，反硝化细菌可以利用Fe（Ⅱ）为电子供体，将硝酸盐转化为氮气，水位排空后，大气进入到基质层中，增加了湿地的溶解氧浓度，厌氧状态产生的Fe（Ⅱ）再次被氧化成Fe（Ⅲ），在基质层中，Fe（Ⅱ）与Fe（Ⅲ）与虹吸管耦合促进硝化和反硝化过程。

2.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：砂石层的砂石为卵石、砾石、碎石、沸石、砂砾、沙子中的一种；

或，砂石层由上至下粒径为1-3cm、3-5cm，或从上而下粒径为0.4-0.8cm、1-3cm、3-5cm；0.4-0.8cm的砂石层对应的厚度为20-25cm，1-3cm的砂石层对应的厚度为60-65cm，3-5cm的砂石层对应的厚度为20-25cm；

或，铁矿石为磁铁矿、赤铁矿、针铁矿中的一种或几种混合。

3.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：基质区的顶部设置湿地植物，湿地植物的根系底部伸入砂石层中，湿地植物为芦苇、菖蒲、鸢尾、美人蕉；

基质区还包括水层，水层部分位于砂石层的内部，部分位于砂石层的上方，水层的高度为0.6-1.2m。

4.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：铁矿石与砂石的体积比为1:1-4。

5.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：铁矿石与砂石的体积比为1:1或1:2或1:3或1:4。

6.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：铁矿石的粒径为0.4-0.8cm。

7.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：人工湿地还包括进水区，进水区位于基质区远离出水区的一侧，进水区的底部设置进水孔，进水孔与基质区相通。

8.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：基质区的底部与放空管连接，放空管位于人工湿地的外侧。

9.如权利要求1所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地，其特征在于：潮汐周期性运行的周期为20-30h；

或，微生物基质包括硝化细菌和反硝化细菌、聚磷菌、枯草杆菌、链霉菌、光合细菌。

10.权利要求1-9任一所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地的运行方法为：

进水淹没阶段：通过进水区的进水孔向基质区内充入污水，污水与基质区内的微生物基质、铁矿石、有机碳源进行微生物反应；

出水排空阶段：当虹吸管内水位升高到虹吸管的顶部高度时，虹吸管开始进行排水，基质区内的水位不断下降，铁矿石被氧化；

重复进行进水淹没阶段和出水排空阶段。

11.权利要求1-9任一所述的耦合铁矿石强化脱氮的人工湿地在废水处理中的应用 。