一种处理农业面源污染的上升流垂直人工湿地系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环境工程污水生态处理技术领域，具体是一种处理农业面源污染的上升流垂直人工湿地系统，其不仅针对农业面源污染中的氮磷污染控制，而且对农业面源污染径流中携带的农药成分进行有效降解，避免农药二次污染的形成。
【背景技术】
[0002]农药作为一种重要的农业生产资料，在保护农业生产、提高农业综合生产能力、保护农业生态环境、促进粮食稳定增产和农民持续增收上，发挥着极其重要的作用。我国既是农药生产大国又是农药使用大国。农药的大量使用一方面为农业生产做出了重要贡献，然而农药的利用率只有10%?20%,其余可随雨水或灌溉水向水体迀移或者在农药使用过程中形成雾滴或粉尘微粒随风漂移沉降进入水体。由于农药毒性强、残留量大、残毒期和生物学半衰期长、能经过食物链浓集，并且能在环境中循环和积蓄，给生态环境造成了严重污染。
[0003]农业生产中的农药通过农业径流对水环境造成面源污染影响，其废水产生的机制复杂，传统的处理技术难以适用，各国对人工湿地治理因农田径流带来的面源污染问题己经开展了诸多的研究及应用。人工湿地是20世纪70年代发展起来的新型污水处理和水环境修复技术，常为由土壤或人工填料(如碎石等)和生长在其上的水生植物所组成的独特的土壤-植物-微生物-动物生态系统。人工湿地系统中微生物的分解、利用、异化，基质的吸附、过滤，及植物的吸收、转化等过程都有可能对水体中的农药污染物起到净化的作用。
[0004]虽然人工湿地作为处理农业废水的一种有效方式，经过多年的逐步改进，许多应用实例也都表明用人工湿地可有效处理农业径流中的杀虫剂和除草剂。人工湿地系统有效去除农药的机理之一就是截留农业径流中吸附农药的悬浮颗粒，根据农药不同的生物可降解性，农药成份在人工湿地系统沉积物中残留累积量随之变化。有机氯农药和含硫有机磷农药如甲基对硫磷、甲基嘧啶磷、丙溴磷、乐果、马拉硫磷等不易被微生物降解，可生化性差，生物学半衰期长。这些特性决定了农药污染物可长期积蓄在人工湿地沉积物中，尤其是厌氧状态的沉积物中。在雨季时，暴雨会把累积的难降解农药的沉积物冲刷出人工湿地系统，造成对环境的二次污染。此外，富含农药的农业废水具有较大的生物毒性，难降解、成分复杂。
[0005]近年来，人工湿地系统和其它处理技术的优化组合成为新型废水处理技术的研究热点。以零价铁(如海绵铁、铁肩、铁刨花)作为人工湿地部分基质层，和砾石、砂、红壤等基质层构建零价铁耦合人工湿地系统；还有以铁肩、粉煤灰、炉渣组成微电解填料组成人工湿地基质，形成微电解和人工湿地系统的结合，实现了有效去除废水中污染物的目的。然而此类零价铁层和微电解填料层易于板结和钝化，从而造成人工湿地基质层堵塞，极大的影响人工湿地的正常运行，给维护带来较高的成本。
[0006]微电解法污水处理技术是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺。它充分利用铁-炭体系形成的微原电池对水中难降解污染物进行处理，提高难降解有机物的可生化性。其机理主要包括:(I)铁肩的吸附作用；(2) Fe的还原作用；(3)微电解产物Fe'氢的还原作用；(4) Fe2+ /Fe3+的絮凝作用。铁碳微电解法处理农药废水时主要机理有:电化学富集、氧化还原、物理吸附、铁离子混凝。铁碳微电解法能有效去除农药混合废水的色度、气味和悬浮物，对化学需氧量COD的去除率可达42%左右，降低后续处理成本及负荷。如向铁碳体系中加入一定量的Mn2+和Zn'使之吸附于活性炭表面，会产生一定催化氧化有机物的作用，有利于产生絮凝作用，取得良好的试剂效果。铁碳微电解法对乙草胺和久效磷农药废水的处理也十分有效，废水的CODot去除率可达67%以上。采用铁肩和焦炭为填料的微电解法处理农药废水，C0D&、色度、As、氨氮、有机磷和总磷去除率分别可达 76.2%、80%、69.2%、55.7%、82.7% 和 62.8%，废水的 B0D5/C0D& (可生化性)从 0.29提尚到0.5。
[0007]如果以铁碳微电解填料作为人工湿地的基质成分的一部分，将微电解和人工湿地工艺耦合，可增强微电解人工湿地联合体系对农药污染物的净化能力，利用微电解技术破坏有机农药的化学结构，实现有机污染物的开环、断链，提高废水的可生化降解性。同时利用人工湿地中植物、微生物协同作用将剩余有机物彻底降解。此外，微电解过程产生铁离子能促进微生物繁殖和酶的分泌，不仅可显著提高生物脱氮效果，还有利于净化污水中的磷。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种处理农业面源污染的上升流垂直人工湿地系统，采用铁碳陶粒作为人工湿地基质的组成部分，可有效避免湿地基质中铁碳层易于板结、钝化所带来的问题，以铁碳陶粒构建耦合微电解人工湿地，为农业面源污染的有效治理提供一种新方法。
[0009]实现本实用新型目的的技术方案是:
[0010]一种处理农业面源污染的上升流垂直人工湿地系统，包括上升流垂直人工湿地和与其出水口连接的储水箱，所述上升流垂直人工湿地的填料从下到上依次为:碎石填料层、铁碳陶粒微电解填料层和砾石填料层，砾石填料层上种植有挺水植物；
[0011 ] 所述上升流垂直人工湿地的进水口设在湿地池体的底部，出水口设在湿地池体的顶部。
[0012]所述储水箱用于存储经过人工湿地处理后的废水，由进水管，出水管、浮球及箱体组成，进水管设在箱体上部，其上连接有四通管，水平管的一端与人工湿地的出水口连接，另一端通向受纳水体，垂直管向下的管口设有浮球网篮，浮球设在网篮内；箱体的底部设有出水管与农业排灌系统相连。
[0013]所述碎石填料层的高度为15?20cm，碎石粒径为4?5cm ;铁碳陶粒微电解填料层的高度为30?35cm，铁碳陶粒微电解填料的粒径为I?2cm ;砾石填料层的高度为25?35cm，烁石粒径为0.5?1cm。
[0014]所述的挺水植物为芦苇、香蒲、美人蕉、扇形草等湿地植物。
[0015]所述铁碳陶粒是以高