一、基本原理

　　功能型精準濕地—礦物天然自凈化污水處理技術(shù)是在潛流人工濕地基礎上發(fā)展而成的具有污水處理功能的濕地技術(shù)，通過植物、微生物及礦物功能填料的協(xié)同作用實現(xiàn)污水的凈化。該技術(shù)通過污染負荷和水力負荷精準計算，保證了濕地負荷安全；通過均壓通氣布水系統(tǒng)、出水收集系統(tǒng)和高滲透基質(zhì)的應用，濕地水力和供氧條件改善，布水均勻度提高；通過低滲透基質(zhì)、固磷基質(zhì)和微生物基質(zhì)的配比和應用，使污染物去除效率明顯提高；通過隔離層基質(zhì)、液位調(diào)節(jié)裝置和微生物基質(zhì)的應用，起到保溫隔熱、防止結(jié)冰和提高微生物活性的作用。

　　濕地去除的污染物主要包括有機氮和氨氮、磷、有機物、懸浮物和病原菌等。污水中的有機氮和氨氮主要通過植物和微生物同化吸收，界面揮發(fā)以及濕地內(nèi)部連續(xù)好氧-厭氧反應單元中的硝化/反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮氣而去除；磷主要通過植物和微生物同化吸收，聚磷菌的固定以及填料的吸附沉淀作用去除；有機物主要通過根際氧化還原反應轉(zhuǎn)化為二氧化氮，以及植物吸收等方式去除；懸浮物顆粒物主要通過填料過濾和重力沉積去除；在微生物、植物根際微生物的共同作用下，污水中的致病微生物也得以去除。通過加入高碳礦物質(zhì)形成半導體，促進產(chǎn)電菌的形成，進而增加孔隙率，加速微生物和化學反應，形成礦物、植物、微生物之間的協(xié)同作用，提高系統(tǒng)的凈化效率。

　　二、工藝流程

　　功能型精準濕地污水處理系統(tǒng)由沉淀池、調(diào)節(jié)池、濕地植物床、均壓通氣布水系統(tǒng)、出水收集系統(tǒng)、液位調(diào)節(jié)井、及控制系統(tǒng)等構(gòu)成。污水經(jīng)由沉淀池去除固體有機物和雜質(zhì)后，存儲于調(diào)節(jié)池中，由水泵定時提升至濕地植物床。污水在植物床下滲過程中，污染物被去除，凈化過的水通過出水收集系統(tǒng)收集并溢流出濕地，出水可作為中水或景觀水回用。

　　（1）沉淀池采用鋼筋混凝土地埋結(jié)構(gòu)，用于去除污水中的固體懸浮物和顆粒有機物。

　　（2）調(diào)節(jié)池采用鋼筋混凝土地埋結(jié)構(gòu)，有效容積為平均水力負荷的4倍。調(diào)節(jié)池內(nèi)置有潛污泵，每天啟動四次，每次啟動20分鐘，將存儲的污水通過均壓通氣布水系統(tǒng)泵入濕地。

　　（3）濕地植物床為土壩結(jié)構(gòu)，深度0.8米~2米，由下自上依次布設抗?jié)B膜、土工布、高滲透基質(zhì)、固磷基質(zhì)、低滲透基質(zhì)、微生物基質(zhì)、保溫基質(zhì)及濕地植物。濕地植物床是污染物去除的主要場所，為污染物的物理吸附、生化降解及植物吸收創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。污水在濕地植物床平均停留2天。

　　（4）均壓通氣布水系統(tǒng)位于濕地植物床表面20cm以下，為HDPE雙壁波紋多孔管、均壓結(jié)構(gòu)，可保證濕地布水的均勻，兼具向濕地輸送氧氣的功能。

　　（5）出水收集系統(tǒng)設于濕地植物床底部，為HDPE雙壁波紋多孔管結(jié)構(gòu)，凈化后的水于此處收集，利用液位差流出濕地。

　　（6）液位調(diào)節(jié)井為鋼筋混凝土地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)設有液位調(diào)節(jié)裝置，可調(diào)節(jié)濕地液位高度。

　　（7）控制系統(tǒng)用于控制調(diào)節(jié)池潛污泵的啟動和停止。

　　三、關鍵技術(shù)

　　1、濕地設計過程中確定了濕地負荷與填料理化性質(zhì)的相關關系，圍繞提高濕地運行穩(wěn)定性和污染物去除效率，進行了如下功能填料的開發(fā)：與北京大學礦物環(huán)境功能北京市重點實驗室合作，圍繞提高濕地運行穩(wěn)定性和污染去除效率、延長使用周期，進行功能填料的開發(fā)，形成了低滲透基質(zhì)、固磷基質(zhì)及微生物基質(zhì)等功能填料。

　　（1）低滲透基質(zhì)由天然礦物篩分級配而成，用于濕地功能層填充，粒徑0.15mm～4mm

　　（2）固磷基質(zhì)由高鈣、鐵及鎂礦物質(zhì)粉碎燒結(jié)膨化而成，用于功能層填充，Ca2+、Fe2+、Mg2+總有效濃度30%以上，粒徑0.2mm-3mm。

　　（3）微生物基質(zhì)包括厭氧微生物和好氧微生物兩類功能菌，用于濕地填料微生物接種和快速穩(wěn)定。通過對多種功能微生物性能試驗、篩選、配比而形成，有效活菌數(shù)≥2億/g。在現(xiàn)有基質(zhì)技術(shù)基礎上，通過對礦物和微生物進行指向性的篩選和開發(fā)，對現(xiàn)有指標進行進一步的提升。

　　2、圍繞改善濕地水力及供氧條件、提高布水均勻度，開發(fā)水力計算軟件1套、開發(fā)均壓通氣布水系統(tǒng)、出水收集系統(tǒng)以及應急檢修系統(tǒng)等濕地專用部件結(jié)構(gòu)。其中

　　（1）均壓補水系統(tǒng)采用自回水設計，通氣量5-8m3/㎡.d，布水量20-60l/㎡.h，依據(jù)位點、負荷流量可調(diào)節(jié)，布水均勻度±10%，壓力均勻度±10%，冬季運行空管率95%以上。

　　（2）出水收集系統(tǒng)：清水收集率95%以上，可通過粒徑＜0.1mm，收集量10-40l/㎡.h。

　　（3）應急檢修系統(tǒng)的反沖洗流量0.3-0.6m3/㎡.h；置換率80%以上。

　　3、通過結(jié)構(gòu)部件的研發(fā)、改良以及功能填料的應用，冬季濕地內(nèi)部溫度可保持在15℃左右，解決一般濕地在冬季北方結(jié)冰、無法周年運行的問題。

　　（1）濕地水位可調(diào)節(jié)，冬季保持低水位（50cm）運行，避免結(jié)冰的發(fā)生。

　　（2）濕地接種微生物并快速穩(wěn)定，微生物生理活動過程是熱量釋放的過程。

　　（3）濕地表面覆蓋隔離層基質(zhì)，起到保溫蓄熱作用。

　　4、通過濕地負荷的精準計算、功能填料的精確配比，解決傳統(tǒng)濕地負荷過載、水力不均造成的堵塞斷流問題，一般使用壽命可達到30年以上。北京地區(qū)常年監(jiān)測顯示，延慶區(qū)永寧鎮(zhèn)上磨村項目運行9年，-25℃仍可穩(wěn)定運行，平谷區(qū)大興莊鎮(zhèn)西柏店村項目運行4年，-20攝氏度運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達標。

　　四、水污染防治效果

　　功能型精準濕地可作為二級工藝或深度處理工藝，用于生活污水處理，主要污染物去除率為：BOD590%～97%、CODCr85%～94%、SS95%～98%、NH3-N88%～97%、TP85%～95%。功能型精準濕地用于城市雨洪水處理時，主要污染物CODCr、SS、NH3-N、TP的去除率可達到50%以上。用于高濃度廢水（如屠宰場廢水）深度處理時雖然去除率不高，但仍可達到BOD530mg/L、CODCr80mg/L、SS60mg/L、NH3-N15mg/L的國家標準。

　　五、適用范圍

　　適用于村鎮(zhèn)生活污水處理、城鎮(zhèn)污水處理廠升級改造、高濃度有機污水處理、河湖水體修復、雨水污染物控制以及農(nóng)村面源污染阻隔等領域。

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