[实用新型]强化人工湿地高氨氮废水的处理装置

说明书

一种强化人工湿地高氨氮废水的处理装置，在垂直流人工湿地系统内部由下至上依次铺设底部非导电填料层、阳极导电填料层、非导电隔离绝缘层及阴极导电填料层，湿地植物种植在阴极导电填料层中，阴极导电填料层和阳极导电填料层分别通过导线与直流电源的负极、正极连接组成闭合回路；本实用新型通过填埋阳极导电填料层、阴极导电填料层，以及引入直流电源，形成了生物电化学技术和人工湿地相耦合的装置，该装置通过直流电源利用直流电源调节阳极导电填料层电势使其生物膜上的微生物发生电极依赖型厌氧氨氧化过程，以此实现湿地内部供氧不足条件下氨氮的高效氧化过程，从而提高垂直流人工湿地处理高氨氮废水的处理能力。

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理装置，具体是一种强化人工湿地高氨氮废水的处理装置，属于废水处理技术领域。

背景技术

人工湿地（CW）作为一项低成本、高效率的人造污水生态处理技术，区别于传统的污水生物处理技术，它主要依靠湿地系统内部的基质、植物以及驯化成熟的微生物参与多种物理、化学和生物反应来实现对受污染水体中污染物的降解，最终使污水无害化、资源化。经过近些年来人工湿地处理技术的广泛应用，它在污水处理领域的经济性和有效性已获得普遍认可。与传统的污水二级处理技术相比，人工湿地的吨水基建投资额只有传统二级处理技术的1/3～1/2，吨水处理运行费用仅为传统二级处理的1/10～1/5，同时在运行维护成本、处理效果、应用范围以及对污水负荷的适应能力等方面均表现优异。然而，污水处理湿地的应用通常因其对氮的去除效率低而受到一定限制。许多长期运行的人工湿地显示对氮的去除效率往往低于50%。

人工湿地主要是依靠基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、以及植物的吸收和微生物的硝化反硝化等途径共同实现对含氮污染物的降解。一般认为，微生物脱氮是湿地最主要的脱氮途径。微生物参与的脱氮过程主要包括硝化反应(氨氧化过程)及反硝化反应，系统的氨氧化过程决定着湿地的脱氮效率，而硝化过程效率的高低取决于是否有充而硝化过程效率的高低取决于是否有充足溶解氧，除进水中的溶解氧外，湿地的氧气来源主要为植物根系的泌氧。以往的经验表明，单纯依靠植物根系泌氧远远不足以满足湿地处理高氨氮废水时氨氧化的需氧量，这也说明湿地供氧不足是限制人工湿地脱氮的主要因素。

目前，人工湿地提高硝化效率的方式主要围绕如何使湿地内部增氧，其方式主要有以下几种：1）在湿地内增设通气管，增强湿地的大气复氧作用，提高湿地内的溶解氧浓度；2）优化运行方式以提高湿地复氧，如开发出潮汐流、多点进水、出水回流、人工曝气、跌水曝气等多种运行方式；3）采取组合流湿地强化湿地的硝化作用，进而提高湿地的脱氮效率；4）采用机械曝气的方式，可大幅提升了人工湿地内部的溶解氧的浓度。前三种方法，虽然提升了人工湿地内部的溶解氧浓度，但是增氧效果有限，处理系统的脱氮效率仍不理想，第四种机械曝气的方式虽然增氧效果显著，但成本较高，限制了其应用。此外，上述这些方式都是建立在传统的硝化理论基础上，其根本都是提高湿地内部可用氧以提高氨氧化效率，因此，无法摆脱湿地对氧气的依赖。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种强化人工湿地高氨氮废水的处理装置，结构简单，成本低廉，可提高人工湿地对高氨氮废水的去除。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种强化人工湿地高氨氮废水的处理装置，在垂直流人工湿地系统内部由下至上依次铺设底部非导电填料层、阳极导电填料层、非导电隔离绝缘层及阴极导电填料层，湿地植物种植在阴极导电填料层中，阴极导电填料层、阳极导电填料层分别通过导线对应与直流电源的负极、正极连接组成闭合回路。

作为本实用新型的进一步改进，底部非导电填料层和非导电隔离绝缘层内填料为砂石、无烟煤、生物陶粒中的一种；湿地植物为千屈菜、美人蕉、水甜茅、香蒲、菖蒲、芦苇、象草、花叶芦荻、鸢尾中的一种或几种。

作为本实用新型的进一步改进，阳极导电填料层内填料为颗粒活性炭、石墨颗粒、生物炭中的一种，阴极导电填料层内导电填料为石墨颗粒、活性炭、石墨毡、不锈钢材质中的一种。