本发明涉及环保设备技术领域，特别涉及一种基于人工湿地的氨氮废水处理系统。
背景技术：
人工湿地技术是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如砾石、第三代活性生物滤料等)混合组成填料床，使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好，成活率高，抗水性强，生长周期长，美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇，蒲草等)形成一个独特的动植物生态体系。人工湿地技术去除的污染物范围广泛，包括氮、磷、硫、有机物、微量元素、病原体等。
将人工湿地技术应用于养殖废水的处理，能够对养殖废水中的氮、磷、重金属、饲料有机物等实现一定的处理效果，但是目前的废水处理系统还存在去除效果较差且去除综合效率差的问题。因此，开发一种简单且高效去除污染物的废水处理系统具有重要的现实意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于人工湿地的氨氮废水处理系统，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于人工湿地的氨氮废水处理系统，包括依次通过管道连通的絮凝沉淀池、一级人工湿地填料床及二级人工湿地填料床；
其中，所述一级人工湿地填料床的壳体通过环形隔板分割成出水环区、复合填料环区及蓄积区，所述复合填料环区围绕于所述蓄积区，所述蓄积区通过管道与所述絮凝沉淀池连接，所述蓄积区的底部设置有曝气装置，所述蓄积区与所述复合填料环区连通，所述复合填料环区与所述出水环区连通；所述复合填料环区从上至下依次设置有粗砾石层、环形填料层及种植层，所述环形填料层从内至外依次设置有有机质净化层、吸附层及细砾石层，所述有机质净化层与所述吸附层之间设置有渗滤板，所述吸附层与所述细砾石层之间设置有阻隔板，所述阻隔板的下端与所述复合填料环区的底板固定连接，所述阻隔板的上端延伸至所述种植层的上表层，所述阻隔板位于所述环形填料层的部分均匀分布有若干渗滤通孔；所述种植层上种植有一级湿地植物；
所述二级人工湿地填料床通过隔板分割成金水区、垂直流填料区及出水区，所述垂直流填料区位于所述进水区和所述出水区之间，所述垂直流填料区从上至下依次设置有天然土壤层、高岭土层、复合生物填料层、陶粒层及海泡石层，所述天然土壤层上种植有二级湿地植物。
优选的，所述蓄积区的上部设置有进水口，所述进水口与所述复合填料环区连通，所述进水口位于所述种植层的上方，所述出水环区的侧壁底部设置有出水口，所述出水口与所述复合填料环区连通。
优选的，所述有机质净化层由以下重量份数计的原料混合均匀而成：沸石30～50份、竹炭20～40份、硝化细菌0.5～2份，其中，沸石和竹炭的粒径均为3～8mm。
优选的，所述吸附层为沸石层，所述吸附层在水平方向上的厚度为10～20cm，所述吸附层的粒径为5～10mm。
优选的，所述复合填料环区在竖直方向上的厚度为30～50cm。
优选的，所述种植层在竖直方向上的厚度为15～20cm。
优选的，所述粗砾石层在竖直方向上的厚度为10～20cm，粒径为30～40mm。
优选的，所述一级湿地植物为黑麦草。
优选的，所述进水区的上部设置进水孔，所述进水孔位于所述天然土壤层的上方且与所述垂直流填料区连通，所述出水区的侧壁底部设置有出水孔35，所述出水孔35与所述垂直流填料区连通。
优选的，所述天然土壤层的厚度为20～30cm；所述复合生物填料层的粒径为3～5mm，厚度为15～30cm；所述陶粒层的粒径为5～10mm，厚度为20～30cm；所述海泡石层5的粒径为10～25mm，厚度为30～40cm。
优选的，所述高岭土层由以下重量份数计的原料混合均匀而成：糖醛渣40～60份、高岭土20～40份、竹炭粉10～20份、反硝化细菌0.5～5份。
优选的，所述垂直流填料区设置有至少三个平行的渗滤板，所述渗滤板沿着水平方向等间距分布。
优选的，所述二级湿地植物为芦苇。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的基于人工湿地的氨氮废水处理系统在使用过程中操作非常方便、简单；本发明通过植物、填料、微生物等模拟出的人工湿地结构，通过微生物、填料和植物三者复杂的物理、化学和生物作用，协同完成对污水的净化处理，不仅具有良好的污染物去除效果，还具有可观的经济效益和比较广的适用性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，附图说明用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明实施例提供的基于人工湿地的氨氮废水处理系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一级人工湿地填料床的纵剖图；
图3是本发明实施例提供的一级人工湿地填料床的壳体的俯视图；
图4是本发明实施例提供的二级人工湿地填料床的纵剖图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的基于人工湿地的氨氮废水处理系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的一级人工湿地填料床的纵剖图；图3是本发明实施例提供的一级人工湿地填料床的壳体的俯视图；图4是本发明实施例提供的二级人工湿地填料床的纵剖图。
如图1～4所示，本发明实施例提供的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，包括依次通过管道连通的絮凝沉淀池1、一级人工湿地填料床2及二级人工湿地填料床3。
在一具体实施例中，一级人工湿地填料床2的壳体通过环形隔板分割成出水环区21、复合填料环区22及蓄积区23，复合填料环区22围绕于蓄积区23，蓄积区23通过管道与絮凝沉淀池1连接，蓄积区23的底部设置有曝气装置4，蓄积区23与复合填料环区22连通，复合填料环区22与出水环区21连通。
复合填料环区22从上至下依次设置有粗砾石层221、环形填料层及种植层225，环形填料层从内至外依次设置有有机质净化层224、吸附层223及细砾石层222，有机质净化层224与吸附层223之间设置有渗滤板226，吸附层223与细砾石层222之间设置有阻隔板226，阻隔板226的下端与复合填料环区22的底板固定连接，阻隔板226的上端延伸至种植层225的上表层，阻隔板226位于环形填料层的部分均匀分布有若干渗滤通孔(图中未示出)；种植层225上种植有一级湿地植物。
具体的，蓄积区23的上部设置有进水口25，进水口25与复合填料环区22连通，进水口25位于种植层225的上方，出水环区21的侧壁底部设置有出水口24，出水口24与复合填料环区22连通。
具体的，有机质净化层224由以下重量份数计的原料混合均匀而成：沸石30～50份、竹炭20～40份、硝化细菌0.5～2份，其中，沸石和竹炭的粒径均为3～8mm。有机质净化层224中的沸石和竹炭能够吸附氨氮和有机质等污染物，被吸附的氨氮在有机质净化层224中被硝化细菌进一步转化为硝酸盐和亚硝酸盐。
具体的，吸附层223为沸石层，吸附层223在水平方向上的厚度为10～20cm，吸附层223的粒径为5～10mm。
具体的，复合填料环区22在竖直方向上的厚度为30～50cm。
具体的，种植层在竖直方向上的厚度为15～20cm。
具体的，粗砾石层221在竖直方向上的厚度为10～20cm，粒径为30～40mm。粗砾石层221位于复合填料环区22的底部，既能有效支撑作用，又能起到过滤集水的作用。
具体的，一级湿地植物为黑麦草。
在一具体实施例中，二级人工湿地填料床3通过隔板分割成金水区33、垂直流填料区32及出水区31，垂直流填料区32位于进水区33和出水区31之间，垂直流填料区32从上至下依次设置有天然土壤层321、高岭土层322、复合生物填料层323、陶粒层324及海泡石层325，天然土壤层321上种植有二级湿地植物。
具体的，进水区33的上部设置进水孔34，进水孔34位于天然土壤层321的上方且与垂直流填料区32连通，出水区31的侧壁底部设置有出水孔35，出水孔35与垂直流填料区32连通。
具体的，天然土壤层321的厚度为20～30cm；复合生物填料层323的粒径为3～5mm，厚度为15～30cm；陶粒层的粒径为5～10mm，厚度为20～30cm；海泡石层325的粒径为10～25mm，厚度为30～40cm。
具体的，高岭土层322由以下重量份数计的原料混合均匀而成：糖醛渣40～60份、高岭土20～40份、竹炭粉10～20份、反硝化细菌0.5～5份。通过反硝化细菌将亚硝酸盐还原成氮气或者氮氧化合物等无毒无害的物质。
具体的，垂直流填料区32设置有至少三个平行的渗滤板326，渗滤板326沿着水平方向等间距分布。
具体的，二级湿地植物为芦苇。
在上述技术方案，废水经絮凝沉淀池1絮凝沉淀后，经管道流入一级人工湿地填料床2的蓄积区23中，启动曝气装置4对蓄积区23内的废水充氧，待蓄积区23内的废水漫过进水口25后进入复合填料环区22，通过三层填料对废水中的污染物进行吸附、净化及转化后经粗砾石层流入出水环区21，出水环区21内的废水通过抽水泵和管道排入二级人工湿地填料床3的进水区33内，进而在垂直流填料区32中缓慢流动，从下至上依次流经天然土壤层321、高岭土层322、复合生物填料层323、陶粒层324及海泡石层325，其中，反硝化细菌在缺氧的条件下将亚硝酸盐还原成氮气或者氮氧化合物等无毒无害的物质，最后经过两级处理后的废水从出水区31排出。
本发明通过植物、填料、微生物等模拟出的人工湿地结构，通过微生物、填料和植物三者复杂的物理、化学和生物作用，协同完成对污水的净化处理，不仅具有良好的污染物去除效果，还具有可观的经济效益和比较广的适用性。
在本发明一具体实施例中，采用上述结构的处理系统对养殖废水进行处理，具体的，在一级人工湿地填料床2中，有机质净化层224由以下重量份数计的原料混合均匀而成：沸石48份、竹炭32份、硝化细菌1份，其中，沸石和竹炭的粒径均为5mm；吸附层223为沸石层，吸附层223在水平方向上的厚度为15cm，吸附层223的粒径为8mm；复合填料环区22在竖直方向上的厚度为45cm，种植层在竖直方向上的厚度18cm；粗砾石层221在竖直方向上的厚度为15cm，粒径为35mm。在二级人工湿地填料床3中，天然土壤层321的厚度为20～30cm；复合生物填料层323的粒径为4mm，厚度为25cm；陶粒层的粒径为8mm，厚度为24cm；海泡石层325的粒径为22mm，厚度为25cm；高岭土层322由以下重量份数计的原料混合均匀而成：糖醛渣55份、高岭土30份、竹炭粉15份、反硝化细菌2份。
经检测得到有机物的去除率为98.2％，总氮的去除率为97.1％，总磷的去除率96.1％。
需要说明，在本发明的具体实施方式中，所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
1.一种基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，包括依次通过管道连通的絮凝沉淀池、一级人工湿地填料床及二级人工湿地填料床；
其中，所述一级人工湿地填料床的壳体通过环形隔板分割成出水环区、复合填料环区及蓄积区，所述复合填料环区围绕于所述蓄积区，所述蓄积区通过管道与所述絮凝沉淀池连接，所述蓄积区的底部设置有曝气装置，所述蓄积区与所述复合填料环区连通，所述复合填料环区与所述出水环区连通；所述复合填料环区从上至下依次设置有粗砾石层、环形填料层及种植层，所述环形填料层从内至外依次设置有有机质净化层、吸附层及细砾石层，所述有机质净化层与所述吸附层之间设置有渗滤板，所述吸附层与所述细砾石层之间设置有阻隔板，所述阻隔板的下端与所述复合填料环区的底板固定连接，所述阻隔板的上端延伸至所述种植层的上表层，所述阻隔板位于所述环形填料层的部分均匀分布有若干渗滤通孔；所述种植层上种植有一级湿地植物；
所述二级人工湿地填料床通过隔板分割成金水区、垂直流填料区及出水区，所述垂直流填料区位于所述进水区和所述出水区之间，所述垂直流填料区从上至下依次设置有天然土壤层、高岭土层、复合生物填料层、陶粒层及海泡石层，所述天然土壤层上种植有二级湿地植物。
2.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述蓄积区的上部设置有进水口，所述进水口与所述复合填料环区连通，所述进水口位于所述种植层的上方，所述出水环区的侧壁底部设置有出水口，所述出水口与所述复合填料环区连通。
3.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述有机质净化层由以下重量份数计的原料混合均匀而成：沸石30～50份、竹炭20～40份、硝化细菌0.5～2份，其中，沸石和竹炭的粒径均为3～8mm。
4.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述吸附层为沸石层，所述吸附层在水平方向上的厚度为10～20cm，所述吸附层的粒径为5～10mm。
5.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述复合填料环区在竖直方向上的厚度为30～50cm。
6.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述种植层在竖直方向上的厚度为15～20cm；所述粗砾石层在竖直方向上的厚度为10～20cm，粒径为30～40mm。
7.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述进水区的上部设置进水孔，所述进水孔位于所述天然土壤层的上方且与所述垂直流填料区连通，所述出水区的侧壁底部设置有出水孔35，所述出水孔35与所述垂直流填料区连通。
8.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述天然土壤层的厚度为20～30cm；所述复合生物填料层的粒径为3～5mm，厚度为15～30cm；所述陶粒层的粒径为5～10mm，厚度为20～30cm；所述海泡石层5的粒径为10～25mm，厚度为30～40cm。
9.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述高岭土层由以下重量份数计的原料混合均匀而成：糖醛渣40～60份、高岭土20～40份、竹炭粉10～20份、反硝化细菌0.5～5份。
10.根据权利要求1所述的基于人工湿地的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述垂直流填料区设置有至少三个平行的渗滤板，所述渗滤板沿着水平方向等间距分布。
技术总结