【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机污(废)水处理，具体涉及一种适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统。
技术介绍
1、人工湿地(constructedwetlands，cws)是一种建设成本和运营成本较低，同时兼具可持续性和生态效益的成熟的生态污水处理技术。其将大型植物、微生物和湿地基质相结合，联合物理、化学和生物多重协同作用，多途径、全方面地实现污水高效处理。另一方面，水平潜流式人工湿地还具有操作简单、成本低廉、耐冲击负荷等优点。因此，人工湿地广泛应用于生活污水、工农业废水、矿山污水和垃圾渗滤液等各种污染水体的净化以去除常规污染物。此外，通过植物的吸收、细菌的生物积累和底物的吸附作用，人工湿地还可有效去除一般污水处理厂中不易降解的新型持久性污染物。
2、现阶段对人工湿地的应用更多体现在污水处理厂深度处理，即尾水处理方面。由于尾水的水质相对污水较好，营养物质较贫乏，则在后续进一步处理的过程中可能因碳源不足而导致人工湿地处理效率降低。因此，在尾水人工湿地的前端添加稳定持续、容易降解的生物碳源(如植物碳源秸秆等)具有提高进水碳氮比、促进污染物降解、强化尾水处理人工湿地运行性能的作用。
3、玄武岩纤维(basalt fiber，bf)是一种兼具经济效益和生态效益的高性能纤维，其具有较大的比表面积，优良的化学稳定性、生物稳定性，耐高温、抗腐蚀性且无二次污染。现阶段，玄武岩纤维因其诸多优势开始应用于污水处理领域。而玄武岩纤维生物巢形成一种多重溶氧梯度的三维结构，即外围好氧，核心缺氧，从而提供大量的生物量并建立丰富的微环境，最终提高
4、但现有的玄武岩纤维人工湿地中，大多将玄武岩纤维用作湿地填料，并没有将玄武岩纤维接触氧化池和人工湿地串联的组合形式，也没有引入可更换型缓释碳源以缓解尾水碳源不足的问题。
5、中国专利cn115124188a公开了改性混凝土氮磷去除滤床串联大水面的阶式湿地及方法，对于污水厂尾水水质提升的生态湿地，相对于《人工湿地水质净化技术指南》推荐的表流水力负荷值的2～5倍，适用于城镇污水厂尾水低碳氮比，其中骨架滤坝使用了粒径15-25mm玄武岩砾石，但该设计串联了改性混凝土滤床，是基于表面流湿地的优化升级，占地面积较大；同时滤床中的改性填料不能再生，后期运行稳定性和可持续性有待提升，现有技术略显不足。本申请是将接触氧化池与水平潜流式人工湿地相串联的组合设计，占地面积较小，适用于污水处理厂的处理模块；分区进水的设计方式更能灵活应多不同进水碳氮比情况，且植物缓释碳源可更换再生，系统的可持续性较优；此外，悬挂的生物巢式改性玄武岩纤维能大幅提升填料的生物富集性能，不仅能处理常规污染物，还具有抵御持久性有机物等新型污染物的潜力。
技术实现思路
1、解决的技术问题：针对现有技术中存在的不同种类污废水碳氮比不同，部分尾水处理营养物缺乏、净化效率低等问题，本专利技术提供了一种适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统。技术方案：
2、一种适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，由接触氧化区和人工湿地过滤区组成，所述接触氧化区和人工湿地过滤区之间设有带孔隔板，所述接触氧化区顶部设有盖板，接触氧化区底部设有底板，盖板底部和底板上表面均装有可拆卸式不锈钢丝网，所述盖板底部和底板上的可拆卸式不锈钢丝网之间固设一组捆扎式改性玄武岩纤维束；所述捆扎式改性玄武岩纤维束上下两端打结固定在可拆卸式不锈钢丝网上；所述捆扎式改性玄武岩纤维束上捆扎若干个预制的玄武岩纤维生物巢；
3、所述盖板底部的可拆卸式不锈钢丝网下方连接布水管，布水管上开有小孔，底板顶部的可拆卸式不锈钢丝网上方设有进水管a；所述接触氧化区左右两侧设有缓释碳源槽，缓释碳源槽底部设有进水管b，缓释碳源槽顶部与布水管相连；低碳氮比污水从所述缓释碳源槽两侧底部进水管b进入，通过布水管，由小孔进入接触氧化区，高碳氮比污水直接从进水管a进入。
4、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述带孔隔板顶端开设一排孔，其余全部密封，所述人工湿地过滤区通过带孔隔板顶端孔洞从接触氧化区进水，人工湿地过滤区底部设有出水管，人工湿地过滤区从底部的出水管出水。
5、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述捆扎式改性玄武岩纤维束悬挂固定于接触氧化区内，两端固定确保捆扎式改性玄武岩纤维束不会被水平向水流冲刷至脱落，预制的玄武岩纤维生物巢采用聚多巴胺改性。
6、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述接触氧化区左右两侧的缓释碳源槽槽壁密封，下端连接两侧进水管b，上端连接接触氧化区的布水管，所述缓释碳源槽顶部两端设有挂钩；所述缓释碳源槽内部设有可更换型网袋，网袋固定于缓释碳源槽顶部两端的挂钩处，网袋内填充有缓释植物碳源；所述缓释植物碳源为秸秆和/或玉米芯碎屑。
7、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述盖板底面和底板顶面四周边缘设有用于固定可拆卸式不锈钢丝网的突出结构，所述可拆卸式不锈钢丝网通过螺丝钉固定在所述突出结构上。
8、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述缓释碳源槽顶部不封顶，所述盖板和底板上的可拆卸式不锈钢丝网为可拆卸式。
9、作为本专利技术的一种优选技术方案：捆扎式改性玄武岩纤维束的制备包括如下步骤：
10、第一步：制备聚多巴胺改性玄武岩纤维
11、1)称取40g玄武岩纤维浸没至500ml丙酮溶液中，放入超声波清洗仪清洗3h，取出后用去离子水反复清洗干净，105℃环境下烘干4h；
12、2)配制0.5mol/lnaoh溶液，将玄武岩纤维浸泡在naoh溶液中，2h后取出，用去离子水冲洗多次至中性，烘干备用；
13、3)配制tris-hcl缓冲液：采用三羟甲基氨基甲烷溶液制得浓度为15mmol/l的tris溶液，再加入hcl，调节ph至8.0～8.5；
14、4)配制多巴胺改性溶液：采用多巴胺和过硫酸铵溶解到tris-hcl缓冲液中，制得初始浓度均为2mg/ml的多巴胺改性溶液；
15、5)将步骤2)中的玄武岩纤维浸泡在步骤4)中的多巴胺改性溶液中，20～25℃条件下放置于摇床中振荡24h后取出，40～50℃环境下烘干2h，制得聚多巴胺改性玄武岩纤维；
16、第二步：捆扎式改性玄武岩纤维束制备
17、步骤1，聚多巴胺改性玄武岩纤维捆扎成巢状制得预制的玄武岩纤维生物巢，再将预制的玄武岩纤维生物巢捆扎制得捆扎式改性玄武岩纤维束，从污水厂中采集种子污泥和污水用以驯化微生物；
18、步骤2，将捆扎式改性玄武岩纤维束悬挂在预培养的接触氧化装置中，控制装置ph为7.5±0.3，控制溶解氧在1～2mg/l，保持温度在25.0±3.0℃；
19、步骤3，装置进水营养比例c:n:p＝100:5:1，混合液体悬浮物(mlss)浓度为5200mg/l，混合液体挥发性悬浮物与mlss之比(mlvss/mlss)为0.68；种子污泥和污水的混合物按1:1的比例加入到每个反应器中；
20、步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：由接触氧化区(4)和人工湿地过滤区(11)组成，所述接触氧化区(4)和人工湿地过滤区(11)之间设有带孔隔板(9)，所述接触氧化区(4)顶部设有盖板(5)，接触氧化区(4)底部设有底板(6)，盖板(5)底部和底板(6)上表面均装有可拆卸式不锈钢丝网(17)，所述盖板(5)底部和底板(6)上的可拆卸式不锈钢丝网(17)之间固设一组捆扎式改性玄武岩纤维束(7)；所述捆扎式改性玄武岩纤维束(7)上下两端打结固定在可拆卸式不锈钢丝网(17)上；所述捆扎式改性玄武岩纤维束(7)上捆扎若干个预制的玄武岩纤维生物巢(8)；
2.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述带孔隔板(9)顶端开设一排孔，其余全部密封，所述人工湿地过滤区(11)通过带孔隔板(9)顶端孔洞从接触氧化区(4)进水，人工湿地过滤区(11)底部设有出水管(13)，人工湿地过滤区(11)从底部的出水管(13)出水。
3.根据权利要求2所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述捆扎式改性玄武岩
4.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述接触氧化区(4)左右两侧的缓释碳源槽(14)槽壁密封，下端连接两侧进水管B(3)，上端连接接触氧化区(4)的布水管(2)，所述缓释碳源槽(14)顶部两端设有挂钩(19)；所述缓释碳源槽(14)内部设有可更换型网袋(15)，网袋(15)固定于缓释碳源槽(14)顶部两端的挂钩(19)处，网袋(15)内填充有缓释植物碳源(16)；所述缓释植物碳源(16)为秸秆和/或玉米芯碎屑。
5.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述盖板(5)底面和底板(6)顶面四周边缘设有用于固定可拆卸式不锈钢丝网(17)的突出结构(18)，所述可拆卸式不锈钢丝网(17)通过螺丝钉固定在所述突出结构(18)上。
6.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述缓释碳源槽(14)顶部不封顶，所述盖板(5)和底板(6)上的可拆卸式不锈钢丝网(17)为可拆卸式。
7.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：捆扎式改性玄武岩纤维束的制备包括如下步骤：
8.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述人工湿地过滤区(11)内填充基质(12)，基质(12)上方种植挺水植物(10)。
9.根据权利要求8所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述基质(12)为单层或多层，根据进水水质情况选择，基质(12)为砂石、砾石、蛭石、陶粒、活性炭中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述挺水植物(10)为多年生黄菖蒲。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：由接触氧化区(4)和人工湿地过滤区(11)组成，所述接触氧化区(4)和人工湿地过滤区(11)之间设有带孔隔板(9)，所述接触氧化区(4)顶部设有盖板(5)，接触氧化区(4)底部设有底板(6)，盖板(5)底部和底板(6)上表面均装有可拆卸式不锈钢丝网(17)，所述盖板(5)底部和底板(6)上的可拆卸式不锈钢丝网(17)之间固设一组捆扎式改性玄武岩纤维束(7)；所述捆扎式改性玄武岩纤维束(7)上下两端打结固定在可拆卸式不锈钢丝网(17)上；所述捆扎式改性玄武岩纤维束(7)上捆扎若干个预制的玄武岩纤维生物巢(8)；
2.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述带孔隔板(9)顶端开设一排孔，其余全部密封，所述人工湿地过滤区(11)通过带孔隔板(9)顶端孔洞从接触氧化区(4)进水，人工湿地过滤区(11)底部设有出水管(13)，人工湿地过滤区(11)从底部的出水管(13)出水。
3.根据权利要求2所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述捆扎式改性玄武岩纤维束(7)悬挂固定于接触氧化区(4)内，两端固定确保捆扎式改性玄武岩纤维束不会被水平向水流冲刷至脱落，预制的玄武岩纤维生物巢(8)采用聚多巴胺改性。
4.根据权利要求1所述的适用于不同进水碳氮比的人工湿地优化系统，其特征在于：所述接触氧化区(4)左右两侧的缓释碳源槽(14)槽壁密封，下端连接两侧进水管b(3)，上端连接接触氧化区(4)的布水...
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