CN101054237A - 复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法及其处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,该方法是污水经过两级串联的垂直下行流人工湿地进行处理,两级垂直下行流人工湿地均包括床体、“王”字形布水管和处理介质,在第一级垂直下行流人工湿地的底部布有内碳源污水管,污水在第一级垂直下行流人工湿地的顶部经由“王”字形的布水管均匀进入第一级垂直下行流人工湿地的底部,经过第一级垂直下行流人工湿地处理后的污水与底部的内碳源污水混合后进入第二级垂直下行流人工湿地进行处理。本发明处理成本低、占地面积小、脱氮除磷效果较好。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域,具体涉及一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法及其处理系统。
背景技术
目前污水复合垂直流人工湿地处理方法主要为下行流与上行流的复合。由下行池和上行池组成,两池中间设有隔墙,底部连通,床体高50~60cm,污水从下行流经底部通道流向上行流。下行池表面中央为一根下半部钻有小孔的穿孔布水管,使进水均匀分布到湿地表面,两池底部为相连的连通管,下钻小孔,以收集下行池出水并均匀分布上行池的进水,上行池利用“H”型管道收集系统出水。下行池和上行池均填有一定粒径的砂和砾石作为处理介质,上行流和下行流都种有植物,如芦苇、风车草、美人蕉和香根草等。存在的不足之处有:(1)下行流-上行流复合形式的人工湿地系统对污染物的去除效果并不十分理想,容易造成水流通不畅,填料渗透系数减少,水渗透速率下降会延长水力停留时间,造成在下行流池表面形成积水层阻碍了空气中的氧气进入基质层,使得复合垂直流中的好氧微生物活性下降。(2)系统整体缺氧,充氧能力较低。虽然间歇式进水改善了氧状况,但进水中的溶解氧在下行池即已消耗至很低的水平,不能提供良好的硝化作用环境条件,不能产生大量硝酸盐作为反硝化作用的底物,使硝化-反硝化途径不畅通,限制了总氮去除率。(3)反硝化过程中所需要的碳源得不到充分的保证进一步抑制了总氮的去除效果。(4)基质的除磷效果不很理想。
发明内容
为了克服现有污水复合垂直流人工湿地处理方法的不足,本发明的首要目的是提供一种处理成本低、占地面积小、脱氮除磷效果较好的复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法。
本发明的另一目的是提供实现上述方法的复合垂直下行流人工湿地处理系统。
本发明的目的通过下述技术方案来实现:一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,包括如下步骤:污水先经集水井收集后由污水泵提升进入初沉池去除砂粒和悬浮颗粒物质,然后依次经过两级串联的垂直下行流人工湿地进行处理,两级垂直下行流人工湿地均包括床体、“王”字形布水管和处理介质,在第一级垂直下行流人工湿地的底部布有内碳源污水管;经初沉池处理的污水在第一级垂直下行流人工湿地的顶部经由“王”字形布水管均匀投配在第一级垂直下行流人工湿地,然后通过处理介质的渗滤到达底部,再将经过第一级垂直下行流处理后的污水进入第二级垂直下行流人工湿地的“王”字形布水管,均匀投配在第二级垂直下行流人工湿地,再通过处理介质的渗滤到达底部,最后通过出水管排出;所述的处理介质是底部为砾石层和上部为基质层。
为了更好地实现本发明,经过第一级垂直下行流处理后的污水还可以与内碳源污水(未经处理的污水)在其底部混合后进入第二级垂直下行流人工湿地的“王”字形布水管,均匀进入第二级垂直下行流人工湿地进行处理。
在第一级垂直下行流人工湿地的底部布设内碳源污水管。内碳源污水管设在第一级垂直下行流人工湿地的底部,通过调节进水阀门来控制内碳源污水的量调节第二级垂直下行流人工湿地进行反硝化作用时的碳氮比值。所述内碳源污水(未经处理的污水)通过第一级垂直下行流人工湿地底部的内碳源污水管导入,与经过第一级垂直下行流人工湿地处理后的污水进行充分混合,所述内碳源污水与第一级垂直下行流人工湿地处理后的污水体积比为1∶1~1∶3。这样做的目的是利用污水中的有机物(BOD)作为碳源,解决第二级下行流人工湿地反硝化过程中碳源不足的问题,进一步促进第二级垂直下行流人工湿地反硝化脱氮过程。同时第二级垂直下行流人工湿地进一步完成对NH4 +-N、COD和BOD5的去除。内碳源污水通过第一级垂直下行流人工湿地的底部直接进入第二级垂直下行流人工湿地,可以降低第一级垂直下行流人工湿地所承受的污染负荷,减少系统堵塞以及壅水现象的发生。
所述第一级垂直下行流人工湿地中填充的处理介质是底部为砾石层和上部为基质层,砾石层高为10cm、砾石直径为3~5cm,基质层高为110cm;基质层填充的处理基质为高炉渣、瓜米石或者高炉渣和中粗砂组成混合基质等,所述高炉渣与中粗砂按1∶4~3∶1的体积比例配制。所述第二级垂直下行流人工湿地中填充的处理介质是底部为砾石层和上部为基质层:砾石层高为10cm、砾石直径为3~5cm,基质层高度为100cm,基质层填充的处理基质为中粗砂、高炉渣或者煤灰渣等。第一级垂直下行流人工湿地的作用主要是去除大部分的好氧有机物、悬浮物和总磷,以及对污水进行硝化作用,还有就是进行部分的反硝化作用去除部分总氮。第二级垂直下行流人工湿地的作用主要是去除大部分的好氧有机物、悬浮物和总磷、以及对污水进行硝化和反硝化作用。
所述的砾石直径为3~5cm,高炉渣直径为0.1~0.5cm,瓜米石的直径为0.5~1.0cm,中粗砂的直径为0.05~0.2cm,煤灰渣的直径为0.1~2.0cm。
在第一级垂直下行流人工湿地中种植风车草,在第二级垂直下行流人工湿地中种植美人蕉。利用风车草和美人蕉的植物吸收作用去除部分的氮和磷。
本发明还可处理与城市污水和生活污水等类似水质的污水。
实现上述方法的复合垂直下行流人工湿地处理系统,包括初沉池、第一级垂直下行流人工湿地和第二级垂直下行流人工湿地,所述初沉池通过污水管与第一级垂直下行流人工湿地连接,第一级垂直下行流人工湿地通过布水主管与第二级垂直下行流人工湿地的出水管相连,两级垂直下行流人工湿地均设置有“王”字形布水管,并填充有处理介质,在第一级垂直下行流人工湿地的底部布有内碳源污水管。
所述“王”字形布水管分布在基质层表面以下10cm处,两级垂直下行流湿地的“王”字形布水管均由布水主管和多条布水支管组成,两级垂直下行流人工湿地的布水主管均分布在床体的中间,其长度与床体长度相当,其中一端密封,布水支管固定连接在布水主管的两旁,另一端密封,其长度为床体宽度的一半,布水支管向下部位开有小孔。
所述第一级垂直下行流人工湿地的布水主管与内碳源污水管通过三通管与污水管相连接。
所述第一级垂直下行流人工湿地与第二级垂直下行流人工湿地间的落差为20~50cm。该落差是为了使第一级垂直下行流人工湿地的表层处于好氧状态,有利于去除有机物、除磷和实现对污水的硝化作用。
所述复合垂直下行流人工湿地处理城市污水中有机物和脱氮方法是:将两级垂直下行流人工湿地进行串联,在第一级垂直下行流人工湿地的底部布设内碳源污水管用以调节第二级垂直下行流人工湿地进水的碳源和氮源的比例。城市污水先进入初沉池去除部分SS(砂粒和较大颗粒的悬浮物)后,然后自流进入第一级垂直下行流人工湿地通过“王”字形的布水管进行均匀布水,经过第一级垂直下行流人工湿地处理后,去除大部分SS、COD、BOD5,并进行废水的硝化作用,接着流向底部与内碳源污水(将初沉池的部分出水直接引入第一级垂直下行流湿地作为内碳源污水)进行充分混合,利用第二级垂直下行流人工湿地完成对有机物的大部分去除,在有适当的碳氮比的条件下通过反硝化作用和水生植物等的吸收完成对氮的部分去除。
所述复合垂直下行流人工湿地系统去除城市污水中磷方法是:利用上述有机物和脱氮方法的工艺流程,在去除有机物和脱氮的同时完成对废水中磷的去除。具体方法是:在两级垂直下行流人工湿地系统中填充对磷有一定吸附作用的处理基质。具体为:在所述的第一级垂直下行流人工湿地中填充砾石、高炉渣或者混合基质,在所述的第二级垂直下行流人工湿地中填充高炉渣、中粗砂或者煤灰渣。利用两级垂直下行流人工湿地系统中基质的作用以及湿地植物(第一级垂直下行流人工湿地为风车草,第二级垂直下行流人工湿地为美人蕉)的吸收作用可以有效的去除污水中的磷。
本发明与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:
①利用第一级垂直下行流人工湿地去除部分TN(总氮)、TP(总磷)、COD(化学需氧量)、BOD5(五日生化需氧量)、SS(悬浮物),利用第二级垂直下行流人工湿地完成COD、BOD5、SS和TP的部分去除功能,通过调节所添加内碳源污水的量,控制第二级垂直下行流人工湿地进水的碳氮比保持在一定的水平,促进第二级垂直下行流人工湿地系统反硝化作用的进行,进一步提高总氮的去除效果。同时也相应的提高了整套系统对BOD5和COD的去除能力,在一定程度上降低了第一级垂直下行流人工湿地的污染负荷,防止了管道堵塞以及壅水现象的发生。
在水力负荷分别为0.6m3/m2·d,1.2m3/m2·d,2.4m3/m2·d时,经过复合垂直下行流人工湿地系统处理的城市污水出水COD均小于50mg/L、BOD5除当水力负荷达到2.4m3/m2·d部分大于10mg/L外其余均小于10mg/L,系统出水COD、BOD5均达到城市污水处理厂一级排放标准。系统出水NH4 +-N浓度均小于30mg/L,达到城市污水处理厂二级排放标准。
②利用两级垂直下行流人工湿地系统中的基质对磷的吸附固定作用以及两级垂直下行流人工湿地系统中所种植的风车草和美人蕉的吸收作用,可以使复合垂直下行流人工湿地系统对磷的去除率在水力负荷为2.4m3/m2·d,1.2m3/m2·d和0.6m3/m2·d时达到70%以上。且处理出水中的TP浓度均小于1mg/L,达到了城市污水处理厂一级排放标准。
③在第一级垂直下行流底部布设的内碳源污水管通过控制添加的内碳源污水的量可以有效的调节第二级垂直下行流进水的碳氮比,使得第二级垂直下行流进行反硝化作用时既有充足的硝酸盐态氮作为底物,又为微生物进行反硝化作用提供了充足的碳源,充分促进了总氮的去除。
附图说明
图1为复合垂直下行流人工湿地系统工艺流程图;
图2为复合垂直下行流人工湿地系统平面图;
图3为复合垂直下行流人工湿地系统剖面图。
图中:1—集水井、2—污水泵、3—初沉池、4—污水管、5—第一级垂直下行流水量控制阀门、6—水表、7—第一级垂直下行流人工湿地布水主管、8—第一级垂直下行流人工湿地布水支管、9—第一级垂直下行流人工湿地出水管、10—第二级垂直下行流人工湿地布水主管、11—第二级垂直下行流人工湿地布水支管、12—内碳源污水管水量控制阀门、13—内碳源污水管水表、14—内碳源污水管、15—系统出水管、16—出水管阀门、17-砾石层、18—基质层。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本发明复合垂直下行流人工湿地处理系统包括初沉池3、第一级垂直下行流人工湿地和第二级垂直下行流人工湿地,初沉池3、第一级垂直下行流人工湿地、第二级垂直下行流人工湿地等单元结构是由管道连接而成的。初沉池3通过污水管4与第一级垂直下行流人工湿地连接、第二级垂直下行流人工湿地通过第二级垂直下行流人工湿地布水主管10与第一级垂直下行流人工湿地出水管9相连。
垂直下行流人工湿地系统由床体和“王”字形布水管、处理介质组成,床体的床壁用不渗漏材料做成,床壁为水泥抹面的砖结构,底部为混凝土结构。
复合垂直下行流人工湿地处理系统的第一级垂直下行流人工湿地设计尺寸长×宽×高为100cm×100cm×130cm,第二级垂直下行流人工湿地设计尺寸长×宽×高为100cm×100cm×110cm,整套系统都为砖结构水泥抹面。第一级垂直下行流人工湿地的床体底部填充10cm高、直径为3~5cm的砾石层17,上部基质层18高度为110cm;第二级垂直下行流人工湿地的床体底部同样填充10cm高、直径为3~5cm的砾石层17,基质层18高度为100cm。由于两级垂直下行流人工湿地的布水管均位于基质层表面以下10cm处,所以第一级垂直下行流人工湿地有效基质层高度为90cm,第二级垂直下行流人工湿地有效基质层高度为80cm。
本实施例1中第一级垂直下行流人工湿地基质层填充的基质为高炉渣(直径0.1~0.5cm),第二级垂直下行流人工湿地基质层填充的基质为中粗砂(直径0.05~0.2cm);在第一级垂直下行流人工湿地床体中种植深根的有利于硝化作用植物风车草,第二级垂直下行流人工湿地基质中种植美人蕉。
如图1、图2和图3所示,“王”字形布水管分布在基质层表面以下10cm处,系统两级串联的垂直下行流人工湿地“王”字形布水管均由布水主管和多条布水支管组成,布水主管均分布在床体的中间,其长度与床体长度相当,其中一端密封,布水支管固定连接在布水主管的两旁,另一端密封,其长度为床体宽度的一半,布水支管向下部位开有小孔。第一级垂直下行流人工湿地的布水主管7与内碳源污水管14通过三通管直接与污水管4相连接,第二级垂直下行流人工湿地的布水主管10与第一级垂直下行流人工湿地的出水管9相连,即第一级垂直下行流人工湿地的出水与内碳源污水混合后成为第二级垂直下行流人工湿地的进水。
在第一级垂直下行流人工湿地的布水主管7上装有第一级垂直下行流水量控制阀门5和水表6,利用阀门和水表的共同作用控制第一级垂直下行流人工湿地的进水和内碳源污水的量,进而控制整个系统的水力负荷。
内碳源污水管14通过三通管与污水管4相连,管道上装有内碳源污水管水量控制阀门12和内碳源污水管水表13,利用阀门和水表的作用控制内碳源污水的量,进而调节第二级垂直下行流人工湿地进水的碳氮比。
在第二级垂直下行流人工湿地的出水管15从下到上依次设有两个出水管阀门16,分别距池底为40cm和80cm,用来调节系统运行时浸润线的高度。
本系统设计日处理水量为1.2~4.8m3。
运行方式:本处理系统采用5∶2的湿干比(系统连续灌水5天后排空停止运行2天),通过水表和阀门的共同作用控制污水的进水量,所采用的水力负荷分别为0.6m3/m2·d、1.2m3/m2·d和2.4m3/m2·d。
本发明是这样实现:城市污水自流至集水井1再经污水泵2提升进入初沉池3,除去污水中的砂粒和悬浮颗粒物质,然后沿着污水管4进入第一级垂直下行流人工湿地布水主管7,在布水主管上设有控制水量控制阀门5和计量水表6,第一级垂直下行流人工湿地布水支管8位于基质层表面以下10cm处,污水通过第一级垂直下行流人工湿地布水支管8均匀开设的小孔投配在第一级垂直下行流人工湿地床体内的基质中,污水经过基质层18垂直向下渗流,由于基质的过滤截留和吸附作用以及植物根系的摄取作用完成对耗氧有机物和TP的大部分去除,同时使得污水内的总氮通过基质内的氧的浓度梯度差依次进行硝化反硝化作用进而得以去除。第一级下行流人工湿地处理后的污水或者经过第一级垂直下行流处理后的污水与内碳源污水(未经处理的污水)在底部进行充分混合后进入第二级垂直下行流人工湿地的“王”字形布水管,均匀进入第二级垂直下行流人工湿地进行处理。第二级垂直下行流人工湿地布水支管11位于基质层表面以下10cm处,污水通过第二级垂直下行流人工湿地布水支管11均匀开设的小孔投配在第二级垂直下行流人工湿地床体内的基质中,污水经过基质层18垂直向下渗流,利用第二级垂直下行流人工湿地完成对有机物的大部分去除,在有适当的碳氮比的条件下通过反硝化作用和水生植物等的吸收完成对氮的部分去除。
利用两级垂直下行流人工湿地间的落差20~50cm,第一级垂直下行流人工湿地的出水(包括经过处理的污水和未经处理直接通过内碳源污水管14导入的内碳源污水)通过第一级垂直下行流人工湿地出水管9和第二级垂直下行流人工湿地布水主管10直接进入第二级垂直下行流人工湿地,成为第二级垂直下行流人工湿地的进水。第二级垂直下行流人工湿地床体内的污水处理过程与第一级垂直下行流人工湿地的处理过程基本相同,区别在于进水是由经过第一级下行流人工湿地处理的污水和内碳源污水,或者第一级下行流人工湿地处理后的污水构成。
第二级垂直下行流人工湿地的进水分别为第一级下行流人工湿地处理后的污水、内碳源污水与第一级垂直下行流人工湿地处理后的污水体积比为1∶1、内碳源污水与第一级垂直下行流人工湿地处理后的污水体积比为1∶3。
本实施例中系统处理效果(mg/L,%)如表1、表2、表3、表4和表5所示。表1、表2、表3、表4和表5分别为城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后,污水中的COD、BOD5、NH4 +-N、TP、TN浓度变化情况。
实施例2
在本实施例中,第一级垂直下行流人工湿地基质层填充的基质为瓜米石(直径为0.5~1.0cm)。第二级垂直下行流人工湿地基质层填充的基质也为高炉渣(直径0.1~0.5cm)。
本实施例中系统处理效果(mg/L,%)如表1、表2、表3、表4和表5所示。表1、表2、表3、表4和表5分别为城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后,污水中的COD、BOD5、NH4 +-N、TP、TN浓度变化情况。
实施例3
在本实施例中,在水力负荷分别为0.6m3/m2·d时,第一级垂直下行流人工湿地基质层填充的基质体积比为1∶1的高炉渣(直径0.1~0.5cm)和中粗砂(直径0.05~0.2cm)充分混匀的混合基质,第二级垂直下行流人工湿地基质层填充的填料为煤灰渣(直径0.1~2.0cm)。
在水力负荷分别为1.2m3/m2·d时,第一级垂直下行流人工湿地基质层填充的基质体积比为1∶3的高炉渣(直径0.1~0.5cm)和中粗砂(直径0.05~0.2cm)充分混匀的混合基质,第二级垂直下行流人工湿地基质层填充的填料为煤灰渣(直径0.1~2.0cm)。
在水力负荷分别为2.4m3/m2·d时,第一级垂直下行流人工湿地基质层填充的基质体积比为4∶1的高炉渣(直径0.1~0.5cm)和中粗砂(直径0.05~0.2cm)充分混匀的混合基质,第二级垂直下行流人工湿地基质层填充的填料为煤灰渣(直径0.1~2.0cm)。
本实施例中系统处理效果(mg/L,%)如表1、表2、表3、表4和表5所示。表1、表2、表3、表4和表5分别为城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后,污水中的COD、BOD5、NH4 +-N、TP、TN浓度变化情况。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
表1 城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后COD浓度变化情况
水力负荷(m3/m2·d) | 内碳源污水∶处理后的污水 | 浸润线高度(cm) | 进水(mg/L) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | ||||||
出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | ||||
0.6 | 无内碳源污水 | 40 | 61.57 | 13.67 | 47.90 | 74.71% | 15.41 | 46.16 | 72.58% | 7.50 | 54.07 | 85.74% |
80 | 61.57 | 9.60 | 51.97 | 81.26% | 14.09 | 47.48 | 74.30% | 7.27 | 54.30 | 85.71% | ||
1∶1 | 40 | 200.07 | 23.79 | 176.28 | 84.74% | 22.68 | 177.39 | 84.78% | 13.73 | 186.33 | 90.86% | |
80 | 200.07 | 23.75 | 176.31 | 85.88% | 25.48 | 174.59 | 84.42% | 13.75 | 186.32 | 91.58% | ||
1∶3 | 40 | 145.73 | 19.71 | 126.02 | 84.39% | 22.00 | 123.73 | 83.17% | 7.59 | 138.13 | 93.91% | |
80 | 145.73 | 15.56 | 130.17 | 88.47% | 19.89 | 125.84 | 84.71% | 11.60 | 134.12 | 91.12% | ||
1.2 | 无内碳源污水 | 40 | 53.33 | 15.00 | 38.32 | 71.18% | 10.82 | 42.51 | 78.79% | 7.83 | 45.50 | 85.05% |
80 | 53.33 | 16.38 | 36.95 | 68.88% | 17.64 | 35.69 | 67.17% | 7.68 | 45.65 | 85.79% | ||
1∶1 | 40 | 60.82 | 25.16 | 35.66 | 56.50% | 23.00 | 37.82 | 58.30% | 15.04 | 45.79 | 74.18% | |
80 | 60.82 | 19.76 | 41.06 | 64.70% | 22.24 | 38.58 | 62.54% | 16.06 | 44.76 | 71.81% | ||
1∶3 | 40 | 88.18 | 13.78 | 74.41 | 81.72% | 27.61 | 60.57 | 67.11% | 15.26 | 72.92 | 81.31% | |
80 | 88.18 | 16.42 | 71.76 | 79.28% | 15.33 | 72.86 | 80.84% | 16.43 | 71.75 | 81.56% | ||
2.4 | 无内碳源污水 | 40 | 57.65 | 17.43 | 40.22 | 68.49% | 16.13 | 41.52 | 70.57% | 15.82 | 41.83 | 71.17% |
80 | 57.65 | 25.61 | 32.04 | 55.16% | 21.01 | 36.64 | 63.31% | 12.02 | 45.63 | 79.52% | ||
1∶1 | 40 | 81.32 | 16.60 | 64.72 | 77.86% | 30.70 | 50.62 | 60.55% | 14.28 | 67.04 | 81.77% | |
80 | 81.32 | 19.88 | 61.45 | 74.90% | 25.29 | 56.03 | 68.67% | 25.24 | 56.08 | 69.41% | ||
1∶3 | 40 | 172.32 | 21.46 | 150.88 | 87.13% | 29.23 | 143.10 | 79.12% | 15.51 | 156.83 | 89.16% | |
80 | 172.32 | 34.74 | 137.60 | 77.55% | 30.58 | 141.76 | 77.08% | 28.42 | 143.91 | 80.51% |
表2 城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后BOD5浓度变化情况
水力负荷(m3/m2·d) | 内碳源污水∶处理后的污水 | 浸润线高度(cm) | 进水(mg/L) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | ||||||
出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | ||||
0.6 | 无内碳源污水 | 40 | 23.73 | 1.66 | 22.08 | 93.21% | 4.40 | 19.33 | 79.61% | 1.05 | 22.68 | 95.86% |
80 | 23.73 | 2.91 | 20.82 | 88.76% | 3.77 | 19.96 | 81.76% | 2.29 | 21.44 | 89.78% | ||
1∶1 | 40 | 38.56 | 10.45 | 28.11 | 73.51% | 7.78 | 30.78 | 80.01% | 8.08 | 30.48 | 78.48% | |
80 | 38.56 | 8.39 | 30.17 | 78.70% | 5.83 | 32.73 | 84.86% | 8.23 | 30.33 | 77.63% | ||
1∶3 | 40 | 28.55 | 5.75 | 22.80 | 80.16% | 6.00 | 22.55 | 79.02% | 5.38 | 23.17 | 80.68% | |
80 | 28.55 | 5.34 | 23.21 | 81.71% | 4.53 | 24.02 | 84.21% | 6.24 | 22.31 | 77.59% | ||
1.2 | 无内碳源污水 | 40 | 15.90 | 4.72 | 11.18 | 71.92% | 3.30 | 12.60 | 79.44% | 3.12 | 12.77 | 78.52% |
80 | 15.90 | 5.20 | 10.70 | 66.33% | 2.95 | 12.95 | 81.32% | 3.48 | 12.42 | 77.74% | ||
1∶1 | 40 | 21.80 | 5.04 | 16.76 | 77.56% | 5.87 | 15.93 | 72.16% | 3.70 | 18.10 | 83.55% | |
80 | 21.80 | 4.09 | 17.71 | 81.27% | 6.06 | 15.73 | 72.55% | 7.14 | 14.65 | 67.43% | ||
1∶3 | 40 | 26.53 | 4.49 | 22.04 | 82.06% | 4.77 | 21.76 | 81.44% | 3.56 | 22.97 | 86.12% | |
80 | 26.53 | 4.19 | 22.34 | 82.33% | 6.03 | 20.50 | 75.88% | 2.94 | 23.59 | 88.11% | ||
2.4 | 无内碳源污水 | 40 | 19.52 | 3.25 | 16.27 | 83.09% | 3.38 | 16.14 | 82.72% | 3.98 | 15.53 | 78.30% |
80 | 19.52 | 3.85 | 15.67 | 80.32% | 3.33 | 16.19 | 82.28% | 3.92 | 15.60 | 78.54% | ||
1∶1 | 40 | 36.44 | 6.19 | 30.25 | 82.42% | 7.45 | 28.99 | 79.23% | 6.40 | 30.04 | 81.80% | |
80 | 36.44 | 6.40 | 30.04 | 81.80% | 9.77 | 26.68 | 72.48% | 6.80 | 29.65 | 81.44% | ||
1∶3 | 40 | 35.69 | 9.56 | 26.13 | 73.41% | 12.75 | 22.94 | 64.34% | 6.16 | 29.53 | 82.83% | |
80 | 35.69 | 13.19 | 22.50 | 63.17% | 16.88 | 18.81 | 52.96% | 11.86 | 23.83 | 66.97% |
表3 城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后NH4 +-N浓度变化情况
水力负荷(m3/m2·d) | 内碳源污水∶处理后的污水 | 浸润线高度(cm) | 进水(mg/L) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | ||||||
出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | ||||
0.6 | 无内碳源污水 | 40 | 25.81 | 1.45 | 24.35 | 94.51% | 4.69 | 21.12 | 82.47% | 1.41 | 24.40 | 94.68% |
80 | 25.81 | 1.36 | 24.44 | 94.81% | 3.13 | 22.68 | 87.95% | 1.78 | 24.02 | 93.54% | ||
1∶1 | 40 | 37.19 | 13.11 | 24.08 | 64.94% | 6.84 | 30.36 | 81.80% | 13.03 | 24.16 | 64.76% | |
80 | 37.19 | 12.29 | 24.91 | 67.18% | 3.56 | 33.63 | 90.60% | 13.36 | 23.84 | 63.74% | ||
1∶3 | 40 | 26.70 | 3.16 | 23.54 | 87.78% | 5.29 | 21.42 | 80.41% | 4.30 | 22.40 | 84.24% | |
80 | 26.70 | 3.44 | 23.26 | 86.92% | 2.48 | 24.23 | 90.00% | 4.76 | 21.94 | 82.46% | ||
1.2 | 无内碳源污水 | 40 | 24.53 | 6.00 | 18.53 | 74.88% | 5.62 | 18.91 | 76.34% | 6.78 | 17.75 | 71.71% |
80 | 24.53 | 1.47 | 23.06 | 93.11% | 2.56 | 21.97 | 88.65% | 5.45 | 19.08 | 76.90% | ||
1∶1 | 40 | 30.48 | 12.67 | 17.81 | 58.57% | 12.67 | 17.81 | 58.87% | 10.63 | 19.86 | 65.52% | |
80 | 30.48 | 11.42 | 19.06 | 62.66% | 8.90 | 21.58 | 71.16% | 14.56 | 15.92 | 52.68% | ||
1∶3 | 40 | 28.79 | 7.90 | 20.90 | 72.31% | 6.89 | 21.90 | 75.61% | 11.27 | 17.52 | 59.95% | |
80 | 28.79 | 8.69 | 20.10 | 69.41% | 8.02 | 20.77 | 71.24% | 9.24 | 19.55 | 67.22% | ||
2.4 | 无内碳源污水 | 40 | 20.18 | 9.12 | 11.07 | 54.83% | 3.67 | 16.51 | 82.50% | 8.00 | 12.18 | 61.19% |
80 | 20.18 | 6.90 | 13.28 | 65.31% | 3.77 | 16.41 | 81.14% | 7.90 | 12.28 | 62.68% | ||
1∶1 | 40 | 29.33 | 11.58 | 17.75 | 60.64% | 9.04 | 20.29 | 69.02% | 16.96 | 12.36 | 42.06% | |
80 | 29.33 | 9.54 | 19.78 | 67.55% | 6.77 | 22.55 | 76.77% | 17.48 | 11.84 | 40.33% | ||
1∶3 | 40 | 28.36 | 18.29 | 10.07 | 38.61% | 17.84 | 10.52 | 43.17% | 20.56 | 7.80 | 28.96% | |
80 | 28.36 | 16.30 | 12.06 | 44.07% | 17.44 | 10.92 | 44.03% | 23.19 | 5.17 | 19.55% |
表4 城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后TP浓度变化情况
水力负荷(m3/m2.d) | 内碳源污水∶处理后的污水 | 浸润线高度(cm) | 进水(mg/L) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | ||||||
出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | ||||
0.6 | 无内碳源污水 | 40 | 2.55 | 0.10 | 2.45 | 96.16% | 0.13 | 2.42 | 94.73% | 0.21 | 2.34 | 90.13% |
80 | 2.55 | 0.15 | 2.40 | 93.03% | 0.12 | 2.43 | 94.82% | 0.21 | 2.34 | 90.26% | ||
1∶1 | 40 | 3.94 | 0.66 | 3.29 | 83.24% | 0.38 | 3.56 | 90.17% | 0.35 | 3.60 | 91.12% | |
80 | 3.94 | 0.66 | 3.28 | 83.10% | 0.39 | 3.55 | 90.01% | 0.40 | 3.54 | 89.71% | ||
1∶3 | 40 | 3.72 | 0.36 | 3.36 | 90.22% | 0.34 | 3.38 | 90.85% | 0.30 | 3.42 | 92.05% | |
80 | 3.72 | 0.39 | 3.33 | 89.60% | 0.32 | 3.40 | 91.28% | 0.33 | 3.39 | 91.11% | ||
1.2 | 无内碳源污水 | 40 | 2.35 | 0.17 | 2.19 | 92.91% | 0.23 | 2.12 | 90.25% | 0.19 | 2.16 | 91.81% |
80 | 2.35 | 0.17 | 2.18 | 92.68% | 0.16 | 2.19 | 93.04% | 0.20 | 2.15 | 91.47% | ||
1∶1 | 40 | 3.88 | 0.69 | 3.19 | 82.06% | 0.45 | 3.43 | 88.43% | 0.32 | 3.56 | 91.65% | |
80 | 3.88 | 0.82 | 3.06 | 78.86% | 0.62 | 3.27 | 84.48% | 0.44 | 3.44 | 88.71% | ||
1∶3 | 40 | 3.22 | 0.48 | 2.74 | 84.94% | 0.40 | 2.82 | 87.59% | 0.31 | 2.92 | 90.46% | |
80 | 3.22 | 0.47 | 2.75 | 85.29% | 0.45 | 2.77 | 85.91% | 0.30 | 2.92 | 90.75% | ||
2.4 | 无内碳源污水 | 40 | 1.66 | 0.10 | 1.56 | 94.14% | 0.14 | 1.52 | 91.18% | 0.21 | 1.45 | 87.30% |
80 | 1.66 | 0.12 | 1.54 | 92.52% | 0.11 | 1.55 | 93.31% | 0.23 | 1.43 | 86.49% | ||
1∶1 | 40 | 2.92 | 0.76 | 2.17 | 73.85% | 0.65 | 2.27 | 77.86% | 0.40 | 2.52 | 86.38% | |
80 | 2.92 | 0.68 | 2.24 | 76.42% | 0.50 | 2.42 | 82.94% | 0.43 | 2.49 | 85.28% | ||
1∶3 | 40 | 3.98 | 0.98 | 3.00 | 76.06% | 0.91 | 3.07 | 77.49% | 0.63 | 3.36 | 85.00% | |
80 | 3.98 | 0.95 | 3.04 | 76.55% | 0.78 | 3.21 | 80.87% | 1.29 | 2.70 | 70.28% |
表5 城市污水经复合垂直下行流人工湿地系统处理后TN浓度变化情况
水力负荷(m3/m2·d) | 内碳源污水∶处理后的污水 | 浸润线高度(cm) | 进水(mg/L) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | ||||||
出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | 出水(mg/L) | 去除量(mg/L) | 去除率 | ||||
0.6 | 无内碳源污水 | 40 | 24.99 | 14.61 | 10.37 | 34.65% | 18.58 | 6.40 | 22.45% | 13.68 | 11.31 | 38.06% |
80 | 24.99 | 17.16 | 7.83 | 27.24% | 16.70 | 8.28 | 31.20% | 13.07 | 11.92 | 39.39% | ||
1∶1 | 40 | 54.34 | 42.28 | 12.06 | 22.72% | 41.18 | 13.16 | 25.54% | 40.49 | 13.85 | 24.99% | |
80 | 54.34 | 36.31 | 18.03 | 33.01% | 35.18 | 19.16 | 35.75% | 34.70 | 19.64 | 35.89% | ||
1∶3 | 40 | 36.44 | 28.02 | 8.42 | 23.13% | 26.15 | 10.29 | 27.72% | 28.38 | 8.05 | 22.07% | |
80 | 36.44 | 28.87 | 7.57 | 20.72% | 27.96 | 8.48 | 23.22% | 25.76 | 10.68 | 29.54% | ||
1.2 | 无内碳源污水 | 40 | 39.77 | 22.86 | 13.00 | 33.80% | 31.37 | 8.40 | 20.87% | 22.82 | 16.95 | 43.23% |
80 | 39.77 | 27.54 | 12.23 | 31.11% | 27.75 | 12.02 | 30.79% | 17.00 | 22.77 | 56.17% | ||
1∶1 | 40 | 45.71 | 26.39 | 19.31 | 39.18% | 32.05 | 13.65 | 29.18% | 24.02 | 21.69 | 44.83% | |
80 | 45.71 | 24.38 | 21.33 | 44.96% | 29.73 | 15.97 | 35.10% | 25.16 | 20.55 | 44.43% | ||
1∶3 | 40 | 33.27 | 10.95 | 22.32 | 67.07% | 26.38 | 6.89 | 20.72% | 22.99 | 10.28 | 30.91% | |
80 | 33.27 | 19.20 | 14.07 | 42.28% | 28.86 | 4.41 | 13.25% | 28.25 | 5.02 | 15.08% | ||
2.4 | 无内碳源污水 | 40 | 28.04 | 16.54 | 11.50 | 40.66% | 23.00 | 5.04 | 18.26% | 20.51 | 7.54 | 27.79% |
80 | 28.04 | 18.37 | 9.67 | 34.22% | 20.63 | 7.42 | 29.39% | 23.02 | 5.02 | 18.61% | ||
1∶1 | 40 | 36.30 | 22.72 | 13.59 | 36.38% | 20.36 | 15.94 | 44.26% | 21.01 | 15.29 | 40.76% | |
80 | 36.30 | 18.15 | 18.15 | 48.40% | 16.96 | 19.35 | 53.83% | 15.83 | 20.47 | 55.06% | ||
1∶3 | 40 | 49.51 | 34.12 | 15.39 | 31.38% | 43.93 | 5.58 | 11.75% | 32.67 | 16.84 | 33.72% | |
80 | 49.51 | 32.27 | 17.24 | 35.26% | 44.49 | 5.02 | 10.35% | 35.11 | 14.40 | 29.18% |
Claims (10)
1、一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,其特征在于包括如下步骤:污水先经集水井收集后由污水泵提升进入初沉池去除砂粒和悬浮颗粒物质,然后依次经过两级串联的垂直下行流人工湿地进行处理,两级垂直下行流人工湿地均包括床体、“王”字形布水管和处理介质,在第一级垂直下行流人工湿地的底部布有内碳源污水管;经初沉池处理的污水在第一级垂直下行流人工湿地的顶部经由“王”字形布水管均匀投配在第一级垂直下行流人工湿地,然后通过处理介质的渗滤到达底部,再将经过第一级垂直下行流处理后的污水进入第二级垂直下行流人工湿地的“王”字形布水管,均匀投配在第二级垂直下行流人工湿地,再通过处理介质的渗滤到达底部,最后通过出水管排出;所述的处理介质是底部为砾石层和上部为基质层。
2、根据权利要求1所述的一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,其特征在于:所述的经过第一级垂直下行流处理后的污水与内碳源污水在底部混合后进入第二级垂直下行流人工湿地的“王”字形布水管。
3、根据权利要求2所述的一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,其特征在于:所述内碳源污水与第一级垂直下行流人工湿地处理后的污水体积比为1∶1~1∶3。
4、根据权利要求1所述的一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,其特征在于:所述第一级垂直下行流人工湿地中填充的处理介质是底部为砾石层和上部为基质层,砾石层高为10cm,基质层高度为110cm;基质层填充的处理基质为高炉渣、瓜米石或者高炉渣和中粗砂组成的混合基质,所述高炉渣与中粗砂按1∶4~3∶1的体积比例配制;所述第二级垂直下行流人工湿地中填充的处理介质是底部为砾石层和上部为基质层:砾石层高为10cm,基质层高为100cm,基质层填充的处理基质为中粗砂、高炉渣或者煤灰渣。
5、根据权利要求4所述的一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,其特征在于:所述的砾石直径为3~5cm,高炉渣的直径为0.1~0.5cm,瓜米石的直径为0.5~1.0cm,中粗砂的直径为0.05~0.2cm,煤灰渣的直径为0.1~2.0cm。
6、根据权利要求1所述的一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法,其特征在于:在第一级垂直下行流人工湿地中种植风车草,在第二级垂直下行流人工湿地中种植美人蕉。
7、实现权利要求1所述的一种复合垂直下行流人工湿地处理污水的方法的复合垂直下行流人工湿地处理系统,包括初沉池、第一级垂直下行流人工湿地和第二级垂直下行流人工湿地,所述初沉池通过污水管与第一级垂直下行流人工湿地连接、第二级垂直下行流人工湿地通过布水主管与第一级垂直下行流人工湿地的出水管相连,两级垂直下行流人工湿地均设置有“王”字形布水管,并填充有处理介质,在第一级垂直下行流人工湿地的底部布有内碳源污水管。
8、根据权利要求7所述的复合垂直下行流人工湿地处理系统,其特征在于:所述“王”字形布水管分布在基质层表面以下10cm处,“王”字形布水管均由布水主管和布水支管组成,布水主管均分布在床体的中间,布水支管固定连接在布水主管的两旁,另一端密封。
9、根据权利要求7所述的复合垂直下行流人工湿地处理系统,其特征在于:所述第一级垂直下行流人工湿地的布水主管与内碳源污水管通过三通管与污水管相连接。
10、根据权利要求1所述的复合垂直下行流人工湿地处理系统,其特征在于:所述第一级垂直下行流人工湿地与第二级垂直下行流人工湿地间的落差为20~50cm。
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