一種處理農業面源污染的上升流垂直人工濕地系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于環境工程污水生態處理技術領域，具體是一種處理農業面源污染的上升流垂直人工濕地系統，其不僅針對農業面源污染中的氮磷污染控制，而且對農業面源污染徑流中攜帶的農藥成分進行有效降解，避免農藥二次污染的形成。
【背景技術】
[0002]農藥作為一種重要的農業生產資料，在保護農業生產、提高農業綜合生產能力、保護農業生態環境、促進糧食穩定增產和農民持續增收上，發揮著極其重要的作用。我國既是農藥生產大國又是農藥使用大國。農藥的大量使用一方面為農業生產做出了重要貢獻，然而農藥的利用率只有10%?20%,其余可隨雨水或灌溉水向水體迀移或者在農藥使用過程中形成霧滴或粉塵微粒隨風漂移沉降進入水體。由于農藥毒性強、殘留量大、殘毒期和生物學半衰期長、能經過食物鏈濃集，并且能在環境中循環和積蓄，給生態環境造成了嚴重污染。
[0003]農業生產中的農藥通過農業徑流對水環境造成面源污染影響，其廢水產生的機制復雜，傳統的處理技術難以適用，各國對人工濕地治理因農田徑流帶來的面源污染問題己經開展了諸多的研究及應用。人工濕地是20世紀70年代發展起來的新型污水處理和水環境修復技術，常為由土壤或人工填料(如碎石等)和生長在其上的水生植物所組成的獨特的土壤-植物-微生物-動物生態系統。人工濕地系統中微生物的分解、利用、異化，基質的吸附、過濾，及植物的吸收、轉化等過程都有可能對水體中的農藥污染物起到凈化的作用。
[0004]雖然人工濕地作為處理農業廢水的一種有效方式，經過多年的逐步改進，許多應用實例也都表明用人工濕地可有效處理農業徑流中的殺蟲劑和除草劑。人工濕地系統有效去除農藥的機理之一就是截留農業徑流中吸附農藥的懸浮顆粒，根據農藥不同的生物可降解性，農藥成份在人工濕地系統沉積物中殘留累積量隨之變化。有機氯農藥和含硫有機磷農藥如甲基對硫磷、甲基嘧啶磷、丙溴磷、樂果、馬拉硫磷等不易被微生物降解，可生化性差，生物學半衰期長。這些特性決定了農藥污染物可長期積蓄在人工濕地沉積物中，尤其是厭氧狀態的沉積物中。在雨季時，暴雨會把累積的難降解農藥的沉積物沖刷出人工濕地系統，造成對環境的二次污染。此外，富含農藥的農業廢水具有較大的生物毒性，難降解、成分復雜。
[0005]近年來，人工濕地系統和其它處理技術的優化組合成為新型廢水處理技術的研究熱點。以零價鐵(如海綿鐵、鐵肩、鐵刨花)作為人工濕地部分基質層，和礫石、砂、紅壤等基質層構建零價鐵耦合人工濕地系統；還有以鐵肩、粉煤灰、爐渣組成微電解填料組成人工濕地基質，形成微電解和人工濕地系統的結合，實現了有效去除廢水中污染物的目的。然而此類零價鐵層和微電解填料層易于板結和鈍化，從而造成人工濕地基質層堵塞，極大的影響人工濕地的正常運行，給維護帶來較高的成本。
[0006]微電解法污水處理技術是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進行處理的良好工藝。它充分利用鐵-炭體系形成的微原電池對水中難降解污染物進行處理，提高難降解有機物的可生化性。其機理主要包括:(I)鐵肩的吸附作用；(2) Fe的還原作用；(3)微電解產物Fe'氫的還原作用；(4) Fe2+ /Fe3+的絮凝作用。鐵碳微電解法處理農藥廢水時主要機理有:電化學富集、氧化還原、物理吸附、鐵離子混凝。鐵碳微電解法能有效去除農藥混合廢水的色度、氣味和懸浮物，對化學需氧量COD的去除率可達42%左右，降低后續處理成本及負荷。如向鐵碳體系中加入一定量的Mn2+和Zn'使之吸附于活性炭表面，會產生一定催化氧化有機物的作用，有利于產生絮凝作用，取得良好的試劑效果。鐵碳微電解法對乙草胺和久效磷農藥廢水的處理也十分有效，廢水的CODot去除率可達67%以上。采用鐵肩和焦炭為填料的微電解法處理農藥廢水，C0D&、色度、As、氨氮、有機磷和總磷去除率分別可達 76.2%、80%、69.2%、55.7%、82.7% 和 62.8%，廢水的 B0D5/C0D& (可生化性)從 0.29提尚到0.5。
[0007]如果以鐵碳微電解填料作為人工濕地的基質成分的一部分，將微電解和人工濕地工藝耦合，可增強微電解人工濕地聯合體系對農藥污染物的凈化能力，利用微電解技術破壞有機農藥的化學結構，實現有機污染物的開環、斷鏈，提高廢水的可生化降解性。同時利用人工濕地中植物、微生物協同作用將剩余有機物徹底降解。此外，微電解過程產生鐵離子能促進微生物繁殖和酶的分泌，不僅可顯著提高生物脫氮效果，還有利于凈化污水中的磷。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的是克服現有技術的不足，而提供一種處理農業面源污染的上升流垂直人工濕地系統，采用鐵碳陶粒作為人工濕地基質的組成部分，可有效避免濕地基質中鐵碳層易于板結、鈍化所帶來的問題，以鐵碳陶粒構建耦合微電解人工濕地，為農業面源污染的有效治理提供一種新方法。
[0009]實現本實用新型目的的技術方案是:
[0010]一種處理農業面源污染的上升流垂直人工濕地系統，包括上升流垂直人工濕地和與其出水口連接的儲水箱，所述上升流垂直人工濕地的填料從下到上依次為:碎石填料層、鐵碳陶粒微電解填料層和礫石填料層，礫石填料層上種植有挺水植物；
[0011 ] 所述上升流垂直人工濕地的進水口設在濕地池體的底部，出水口設在濕地池體的頂部。
[0012]所述儲水箱用于存儲經過人工濕地處理后的廢水，由進水管，出水管、浮球及箱體組成，進水管設在箱體上部，其上連接有四通管，水平管的一端與人工濕地的出水口連接，另一端通向受納水體，垂直管向下的管口設有浮球網籃，浮球設在網籃內；箱體的底部設有出水管與農業排灌系統相連。
[0013]所述碎石填料層的高度為15?20cm，碎石粒徑為4?5cm ;鐵碳陶粒微電解填料層的高度為30?35cm，鐵碳陶粒微電解填料的粒徑為I?2cm ;礫石填料層的高度為25?35cm，爍石粒徑為0.5?1cm。
[0014]所述的挺水植物為蘆葦、香蒲、美人蕉、扇形草等濕地植物。
[0015]所述鐵碳陶粒是以高