一种以玄武岩为基质的人工湿地生态处理系统的制作方法

1.本实用新型属于废水处理技术领域，涉及一种人工湿地处理系统，具体涉及一种以改性玄武岩为基质的上流式垂直替流人工湿地处理系统，可广泛应用于尾水处理。


背景技术：

2.据了解，基于玄武岩纤维的废水处理技术已经在日本、中国、加拿大等国得到了广泛的研究和应用。以玄武岩为生物载体填料已经在工业废水处理、生活污水净化和污染水体修复等领域取得较好的成效。公开号为cn210595438u的中国专利公开了一种 以改性玄武岩纤维为载体的生物接触氧化污水处理系统，该系统采用改性玄武岩纤维作为生物填料，能够有效改善现有传统填料存在的不足，缩短了系统挂膜时间，提高了填料的使用寿命和系统的污染物处理效果 。
3.然而，现有的玄武岩纤维废水处理技术存在以下问题：
4.一是玄武岩纤维为无机纤维，其表面粗糙，具有疏水性和电负性，这些表面性质会影响微生物初期粘附和生物膜形成，进而影响玄武岩作为新型填料在人工湿地的应用效果；
5.二是以玄武岩为基质的人工湿地处理系统，因其填充方式和结构组成不同，导致微生物在其上的附着难，且微生物的数量也会有所差异，进而影响载体上生物膜对污水处理的效果。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种设计巧妙、效果良好的以玄武岩为基质的人工湿地生态处理系统。
7.为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种以玄武岩为基质的人工湿地生态处理系统，包括从下至上依次相连的布水区、人工湿地主体区和集水区，将所述人工湿地主体区划分为上、中、下三层，其中上层为石英砂层，中层为细砾石层，下层为粗砾石层，在所述粗砾石层填充有改性玄武岩纤维。
8.本实用新型针对玄武岩纤维填料表面粗糙度、亲水性和表面电位等关键性能，用聚丙烯酰胺对玄武岩纤维进行改性，强化其在人工湿地废水处理中的效果。另外，人工湿地是植物、微生物、基质为主要成分的的复杂生态系统，其中基质一方面承担着载体供植物和微生物生长的作用，另一方面其自身也可通过吸附沉淀以及络合等作用去除污染物，因此基质的选择对于人工湿地的净化效果至关重要。本实用新型将聚丙烯酰胺改性的玄武岩纤维作为基质填充至上流式垂直潜流人工湿地中，并确定了其最佳运行工况和优异的填充方式。
9.进一步的，所述粗砾石层的厚度为0.15米，粗砾石粒径为10～20mm；所述细砾石层的厚度为0.2米，细砾石粒径为5～8mm；所述石英砂层的厚度为0.2米，石英砂粒径为1～2mm。
10.进一步的，所述改性玄武岩纤维与尾水的质量比为1:38。
11.进一步的，在所述细砾石层与石英砂层之间、所述细砾石层与粗砾石层之间分别设置有隔板。
12.进一步的，在所述布水区内铺设有厚度0.15米、粒径10～20mm的粗砾石。
13.进一步的，在所述人工湿地主体区的粗砾石层与布水区的粗砾石层之间设置有隔板。
14.更进一步的，所述分隔板上制有一组分布均匀的通孔。
15.采用隔板不仅可以防止不同尺寸的填料混合，提高每层填料的使用效果，还能采用隔板进行均匀布水，同时防止填料被水冲走，节约成本，还防止填料堵塞进出水管。
16.进一步的，在所述石英砂层的顶部设有一组湿地植物，所述湿地植物为黄菖蒲。
17.进一步的，所述布水区的下部设有尾水进水管，所述集水区的上部设有出水管。
18.本实用新型的优点如下：
19.1、选择聚丙烯酰胺改性玄武岩为基层，能够有效改善现有玄武岩基层的不足，增加生物亲和性，增大玄武岩表面粗糙度，使其表面带有更多的活性官能团，强化系统的污染物处理效果；
20.2、选择在上流式垂直潜流人工湿地的下层填充改性玄武岩纤维，能够有效提高对尾水的净化效果，在污染负荷条件（cod=200mg/l，tn=25mg/l，tp=3mg/l）下，对nh4
+-n的去除率达95%以上，对tp的去除率为73.92
±
13.73%。
附图说明
21.图1为本实用新型的结构示意图。
22.图2为本实用新型中隔板的示意图。
23.图中：a.集水区，b.人工湿地主体区，c.布水区；1. 粗砾石层，2.粗砾石夹杂改性玄武岩纤维层，3.细砾石层，4.石英砂层，5.湿地植物，6.隔板，7.出水管，8.进水管。
具体实施方式
24.实施例1
25.本实施例提供的一种以玄武岩为基质的人工湿地生态处理系统，包括蓄水池，蓄水池可以为圆柱形或其他不规则形状。蓄水池内从下至上依次设有布水区c、人工湿地主体区b和集水区a，其中人工湿地主体区b内设有上、中、下三层填料，上层填料为石英砂，中层填料为细砾石，下层填料为粗砾石和改性玄武岩纤维。人工湿地主体区b的粗砾石夹杂改性玄武岩纤维层2的厚度为15cm，粗砾石粒径10～20mm；细砾石层3的厚度为20cm，细砾石粒径5～8mm；石英砂层4的厚度为20cm，石英砂粒径1～2mm。布水区c内填充有粗砾石，该粗砾石层1d的厚度为15cm，粗砾石粒径10～20mm。在细砾石层3与石英砂层4之间、细砾石层3与粗砾石夹杂改性玄武岩纤维层2之间、粗砾石夹杂改性玄武岩纤维层2与粗砾石层1之间分别设置有一隔板6，该隔板6的形状与蓄水池的形状相匹配，隔板6上制有一组分布均匀的通孔，不同隔板6上的通孔孔径不同，以方便隔离两层之间填料。
26.布水区c，采用下进水方式，尾水通过设置在布水区c下部的进水管8进入布水区c内部，布水区c内部铺设粗砾石层1，厚度0.15米，粗砾石粒径10～20mm，并且布水区c采用穿
孔布水墙方式用于均匀布水。
27.人工湿地主体区b，其内设置有填料，分为三层，填料采用分级配置，下层为粗砾石夹杂玄武岩纤维层2，厚度0.15米，粗砾石粒径10～20mm，粗砾石之间填充长30cm纤维段状的改性玄武岩纤维，改性玄武岩纤维与尾水的质量比为1:38；中层为细砾石层3，厚度0.2米，粒径5～8mm；上层为石英砂层4，厚度0.2米，粒径1～2mm；石英砂层4的顶部设有湿地植物5，湿地植物5为黄菖蒲。
28.集水区a，集水区a的上部设有出水管7。人工湿地主体区b出水进入集水区a，集水区a通过出水管7最终出水。湿地植物5生长在集水区a。
29.工作时，尾水首先从进水管8进入布水区c，在布水区c采用穿孔布水墙均匀布水，布水区c的出水通过隔板6穿孔进入上流式垂直潜流人工湿地主体区b，主体区共分为三层，填料采用分级配置，下层为粗砾石并填充30cm纤维段状的改性玄武岩纤维，用来对尾水进行处理，中层为细砾石，上层为石英砂，相邻两层之间采用多孔板分隔，尾水均匀分布，顶部为湿地植物层，植物为黄菖蒲。上流式垂直潜流人工湿地主体区b的上部出水通过隔板6通孔进入集水区a，集水区a通过出水管7最终出水。
30.本实用新型中，玄武岩纤维的原材料是天然的玄武岩，选用聚丙烯酰胺改性处理后的玄武岩作为上流式垂直潜流人工湿地的基层，与天然的玄武岩相比，能够有效增加基层内生物亲和性，增大玄武岩表面粗糙度，使其表面带有更多的活性官能团，强化系统的污染物处理效果。在上流式垂直潜流人工湿地的下层填充改性玄武岩，与填充在上层相比，整体的脱氮效果更好，更好的去除污染物。同时，上流式垂直潜流人工湿地主体选用下进水上出水的方式，有利于污染物的去除；中间层用多孔板分隔，使尾水均匀分布，与砾石层充分接触。
31.除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。