本发明涉及环境科学与工程领域，特别涉及一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法。
背景技术：
农业生产中大量含氮、磷肥料的生产和使用，以及食品、畜产品加工等工业废水和城市生活废水的排放，特别是含磷洗涤剂产生的污水未经处理即排放到河道中，使得河水富含氮、磷等植物营养物质，因而造成水体富营养化。在富营养化的水体中，由于养料充足，藻类等浮游植物大量繁殖，从而过度消耗水中氧气，造成其他水生植物和动物的死亡，使生态平衡受到破坏。因此，必须采取措施进行预防和综合治理，以降低水体富营养化进程，使水质趋向好转。
人工湿地是一种利用功能上相互作用的基质、微生物和植物去除污染物的生态系统，具有投资少、耗能低、维护方便和环境经济效益好等特点，因此，利用人工湿地去除废水中氮磷污染物的技术在我国废水处理中得到了广泛的应用。在中国专利CN104032707A“一种脱氮除磷高效型水平潜流湿地的建筑方法”依次从下而上铺设有大理石屑、中层基质和大理石屑，并种植水生植物芦苇或香蒲宿根以达到去除氮磷污染物，该专利通过铺设三层基质以提供一个微生物生长繁殖的环境，利用硝化细菌和亚硝化细菌去除氮，同时利用水生植物进一步提高氮磷废水的处理能力，然而该专利在实际应用于人工湿地建设时，还存在着以下缺点：微生物生长繁殖的需氧环境不够理想，往往会处于无氧条件下；废水体系pH值不适合微生物的生长繁殖；水生植物芦苇或香蒲宿根的氮磷废水处理能力弱。
技术实现要素：
本发明提供一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，以解决现有技术中的上述缺陷，本发明通过在下层基质中加入铁矿渣，以调节废水体系的pH，通过铺设无毒橡胶颗粒层和通气管，提供一个需氧微生物生长繁殖的需氧环境；并通过种植适用能力、吸收能力和净化能力均更强的柳树或水杉，以提高氮磷废水的处理能力。
本发明的技术方案如下：
一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，包括以下步骤：
(1)河床清理
将原有用于排放污水的河道排干后，清除河底污泥，并平整河床，使其纵向向下坡度为1～3％；
(2)混料与铺料
按质量比为1000：1～3选取大理石石子和铁矿渣，并充分混合后得到混料，所述的混料铺设在清理完成的河床上，高度低于河岸20-40cm，形成河道；
(3)植物种植
在铺设的混料上，种植柳树或水杉，并在混料的表面上再铺设一层厚度为10-30cm，粒径为2-4cm的橡胶颗粒；
(4)插设通气管
选取若干通气管，所述的通气管的壁上设有若干孔，然后将所述的通气管插入到铺设有橡胶颗粒的河道上，即完成所述的潜流湿地的建设，所述的通气管的上端露出橡胶颗粒层。
进一步的优选，所述的大理石石子的粒径为3～5cm；所述的铁矿渣的粒径为1～5cm。
进一步的优选，所述的柳树或水杉为3～5年生，种植时剪去地上部分茎叶，种植其宿根。
进一步的优选，所述的通气管为内径5～10cm，长度比步骤(2)铺设混料的厚度多10-20cm的直管。
进一步的优选，所述的通气管壁上的孔的孔径为3～5mm，孔的密度为0.3～0.8个孔/cm2。
进一步的优选，所述的通气管的上端露出橡胶颗粒层5～15cm。
进一步的优选，插入的所述的通气管的密度为每平方米河道插设0.3-1根。
进一步的优选，所述的通气管的材料为聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，通过在水平潜流湿地的上层铺设橡胶颗粒层，形成潜流湿地的不饱和层，同时插设壁上开有孔的通气管，以提供一个更加良好的供养机制，有利于需氧硝化细菌和亚硝化细菌的生长繁殖和氨氮的转化；
二、本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，通过在水平潜流湿地的下层铺设含CaCO3的大理石石子作为饱和层，可以为厌氧的厌氧氨氧化细菌提供一个低氧环境，因此，与上层的硝化细菌和亚硝化细菌在功能上的结合，使湿地的脱氮功能增强，同时下层的铁矿渣可调节废水体系的pH；
三、本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，种植了生长旺盛、根系输氧能力和适应能力更强的柳树或水杉，以进一步提高氮磷废水的吸收能力和净化能力，此外木本植物的发达根系为需氧和厌氧细菌提供碳源；
四、本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，具有投资少、耗能低、维护方便和环境经济效益好等优点，可在富营养化水体的净化和修复中大力推广。
当然，实施本发明的任一方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明的技术方案如下：
本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，包括以下步骤：
(1)河床清理
将原有用于排放污水的河道排干后，清除河底污泥，并平整河床，使其纵向向下坡度为1～3％；
(2)混料与铺料
按质量比为1000：1～3选取大理石石子和铁矿渣，并充分混合后得到混料，所述的混料铺设在清理完成的河床上，高度低于河岸20-40cm，形成河道，所述的大理石石子的粒径为3～5cm；所述的铁矿渣的粒径为1～5cm；
(3)植物种植
在铺设的混料上，种植3～5年生的柳树或水杉，剪去地上部分茎叶，种植其宿根，并在混料的表面上再铺设一层厚度为10-30cm，粒径为2-4cm的橡胶颗粒；
(4)插设通气管
选取若干通气管，所述的通气管为内径5～10cm，长度比步骤(2)铺设混料的厚度多10-20cm的直管，插入的密度为每平方米河道插设0.3-1根，所述的通气管的壁上设有若干孔，孔径为3～5mm，孔的密度为0.3～0.8个孔/cm2，然后将所述的通气管插入到铺设有橡胶颗粒的河道上，即完成所述的潜流湿地的建设，所述的通气管的上端露出橡胶颗粒层5～15cm，所述的通气管的材料为聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯的一种或几种。
本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，通过在水平潜流湿地的上层铺设橡胶颗粒层，形成潜流湿地的不饱和层，同时插设壁上开有孔的通气管，以提供一个更加良好的供氧机制，有利于需氧硝化细菌和亚硝化细菌的生长繁殖和氨氮的转化；通过在水平潜流湿地的下层铺设含CaCO3的大理石石子作为饱和层，可以为厌氧的厌氧氨氧化细菌提供一个低氧的生长环境，因此，与上层的硝化细菌和亚硝化细菌在功能上的结合，使得本发明的湿地的脱氮功能增强，同时下层的铁矿渣可调节废水体系的pH，本发明还种植了生长旺盛、根系输氧能力和适应能力更强的柳树或水杉，以进一步提高氮磷废水的吸收能力和净化能力，此外木本植物的发达根系为细菌提供碳源。综上所述，本发明具有投资少、耗能低、维护方便和环境经济效益好等优点，可在富营养化水体的净化和修复中大力推广。
为了更好的说明和阐述本发明，以下通过三个具体实施例来介绍本发明可能的实施方式，但又不限于以下实施例。
实施例1
本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，包括以下步骤：
(5)河床清理
将原有用于排放污水的河道排干后，清除河底污泥，并平整河床，使其纵向向下坡度为1％；
(6)混料与铺料
按质量比为1000：1选取大理石石子和铁矿渣，并充分混合后得到混料，所述的混料铺设在清理完成的河床上，高度低于河岸20cm，形成河道，所述的大理石石子的粒径为3cm；所述的铁矿渣的粒径为1cm；
(7)植物种植
在铺设的混料上，种植3年生的柳树或水杉，剪去地上部分茎叶，种植其宿根，并在混料的表面上再铺设一层厚度为10cm，粒径为2cm的橡胶颗粒；
(8)插设通气管
选取若干通气管，所述的通气管为内径5cm，长度比步骤(2)铺设混料的厚度多10cm的直管，插入的密度为每平方米河道插设0.3根，所述的通气管的壁上设有若干孔，孔径为5mm，孔的密度为0.3个孔/cm2，然后将所述的通气管插入到铺设有橡胶颗粒的河道上，即完成所述的潜流湿地的建设，所述的通气管的上端露出橡胶颗粒层5cm，所述的通气管的材料为聚氯乙烯。测得本实施例1的水平潜流湿地比现有湿地的脱氮效率提高了30％～50％。
实施例2
本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，包括以下步骤：
(1)河床清理
将原有用于排放污水的河道排干后，清除河底污泥，并平整河床，使其纵向向下坡度为2％；
(2)混料与铺料
按质量比为1000：2选取大理石石子和铁矿渣，并充分混合后得到混料，所述的混料铺设在清理完成的河床上，高度低于河岸30cm，形成河道，所述的大理石石子的粒径为4cm；所述的铁矿渣的粒径为3cm；
(3)植物种植
在铺设的混料上，种植4年生的柳树或水杉，剪去地上部分茎叶，种植其宿根，并在混料的表面上再铺设一层厚度为20cm，粒径为3cm的橡胶颗粒；
(4)插设通气管
选取若干通气管，所述的通气管为内径8cm，长度比步骤(2)铺设混料的厚度多15cm的直管，插入的密度为每平方米河道插设0.5根，所述的通气管的壁上设有若干孔，孔径为4mm，孔的密度为0.5个孔/cm2，然后将所述的通气管插入到铺设有橡胶颗粒的河道上，即完成所述的潜流湿地的建设，所述的通气管的上端露出橡胶颗粒层10cm，所述的通气管的材料为聚乙烯。测得本实施例1的水平潜流湿地比现有湿地的脱氮效率提高了30％～50％。
实施例3
本发明的一种高效脱氮型水平潜流湿地的建设方法，包括以下步骤：
(1)河床清理
将原有用于排放污水的河道排干后，清除河底污泥，并平整河床，使其纵向向下坡度为3％；
(2)混料与铺料
按质量比为1000：3选取大理石石子和铁矿渣，并充分混合后得到混料，所述的混料铺设在清理完成的河床上，高度低于河岸40cm，形成河道，所述的大理石石子的粒径为5cm；所述的铁矿渣的粒径为5cm；
(3)植物种植
在铺设的混料上，种植5年生的柳树或水杉，剪去地上部分茎叶，种植其宿根，并在混料的表面上再铺设一层厚度为30cm，粒径为4cm的橡胶颗粒；
(4)插设通气管
选取若干通气管，所述的通气管为内径10cm，长度比步骤(2)铺设混料的厚度多20cm的直管，插入的密度为每平方米河道插设1根，所述的通气管的壁上设有若干孔，孔径为5mm，孔的密度为0.8个孔/cm2，然后将所述的通气管插入到铺设有橡胶颗粒的河道上，即完成所述的潜流湿地的建设，所述的通气管的上端露出橡胶颗粒层15cm，所述的通气管的材料为聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯的一种或几种。测得本实施例1的水平潜流湿地比现有湿地的脱氮效率提高了30％～50％。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。