CN101575156B - 一种强化脱氮除磷的人工湿地系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种强化脱氮除磷的人工湿地系统。由调节水解池、滴水充氧器和人工湿地三部分组成。调节水解池在前，人工湿地池在后，滴水充氧器在调节水解池出水口与人工湿地池的连接处。运行时，污水先进入调节水解池进行缺氧水解，处理后流出至滴水充氧器进行自然充氧，再进入人工湿地经湿地填料及植物除去有机质后排出。本发明用轻质混凝土加工成人工湿地中间层填料，人工湿地中上层填料用碎石、下层用鹅卵石；湿地植物组合依次为美人蕉、用芦苇、水莎草；滴水充氧器用立体弹性填料。经过此系统处理，污水COD、氨氮、TP的去除率均可达85％以上，冬季处理效果稳定，不需要动力。

Description

一种强化脱氮除磷的人工湿地系统
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种强化脱氮除磷的人工湿地处理系统。 
背景技术
农村居民排放的生活污水主要包括粪便污水及洗涤、洗浴和厨房废水等，大部分农村地区的生活污水未经处理直接排放，造成水体的严重污染及湖泊、水库的富营养化，给水源保护带来很大压力。 
以水生植物为主体的人工湿地技术，以其简单、投资少的优势，在近年得到迅速发展。但是，人工湿地氮磷的去除效果较差已成为共识。马立珊等研究发现，香根草是一种高富集氮、磷的水陆两生植物，通过根系吸收可大幅度去除氮、磷，同时又可作为饲料，修复污染水环境的同时又具有经济价值；唐志坚等研究发现，被制成浮床的大椿草、水芹、水荣草等对去除水体中的氮、磷和抑制藻类滋生均有明显作用，但这些研究均着力于其原理和不同水生植物的净化效果；张鸿涛等发明用复合粉煤灰作人工湿地填料，虽对氮磷处理效果较好，但存在制作复杂、湿地池易堵塞、冬季运行效果差的缺点。 
发明内容
本发明的目的是为了改进现有人工湿地技术中脱氮除磷效果差而提供了一种强化脱氮除磷人工湿地系统。 
本发明的技术方案为：一种强化脱氮除磷的人工湿地系统，其特征在于由调节水解池、滴水充氧器和人工湿地池三部分组成；调节水解池在前，人工湿地池在后，调节水解池紧靠人工湿地池；滴水充氧器在调节水解池的出水口进入人工湿地池的连接处，其中调节水解池悬挂立体弹性填料；人工湿地中间层填充块状轻质混凝土材料，并栽种湿地植物组合，依次为美人蕉、芦苇和水莎草；滴水充氧器是在调节水解池出水口悬挂的立体弹性填料。 
当污水收集到调节水解池进行酸化水解后，出水经滴水充氧器进行充氧再进入 人工湿地，经湿地填料、湿地植物的吸附与降解去除污水中碳氮磷等有机物。 
调节水解池的高度为2.0-4.0m；池体中间设有1面隔板，隔板上部与池顶相齐而下部边缘距池底高0.5-1.0m；池体两侧均悬挂立体弹性填料，立体弹性填料上边与出水口底部相齐，下端与隔板底部相齐。该池具有调节污水水量兼接触厌氧的功能。 
调节水解池出水口设滴水充氧器。调节水解池出水口设计高于人工湿地20cm-150cm，在调节水解池出水口开宽0.4-2.0m、突出池壁0.1-0.4m的槽口。把立体弹性填料悬挂在槽口突出处，每根悬挂长0.3m-1.5m，根据宽度悬挂填料2-20串，每串填料3-15个，组成滴水充氧器。出水流经滴水充氧器时形成水膜或水滴，与空气进行接触充氧，从而增加污水的溶解氧，促进氨化细菌与硝化细菌的氧化分解。 
人工湿地池高为1.0-1.8m，每格池长宽比为4-10∶1。池体中间设3-7面隔板，奇数隔板上端与池体高度相同，下端开多个孔道供水流通过；偶数隔板上端低于相邻隔板10-20cm。池中间层用直径1cm-6cm轻质混凝土颗粒作填料，中间层高度为40-60cm；上层铺碎石，高度为30-50cm；下层铺鹅卵石，高度为30-50cm。 
人工湿地植物的选用植物，前端栽种美人蕉，密度为2-5棵/m2；中间栽种芦苇，密度为4-10棵/m2；后端栽种耐寒植物水莎草，密度为30-90棵/m2。三种植物栽种面积比为1-3∶1-3∶1。植物种植于表层碎石层中，生长后根系可伸入至多孔填料层、砾石层中。 
此湿地处理流态为复合流，污水进入第一格后向下流动，由表面依次进入碎石、轻质混凝土填料、鹅卵石，经底层填料下穿过隔板进入第二格，再上升穿过第二面隔板，依次向前流动，与填料中微生物、植物根部充分接触分解有机质。隔板为砖砌或钢筋水泥结构。本发明调节水解池停留时间12-48小时，人工湿地停留时间12-48小时。 
有益效果： 
本发明把湿地植物、填料、自然复氧三方面有机结合起来，组成一种新型强化脱氮除磷的人工湿地系统。污水首先进入调节水解池经水解后，用滴水充氧器进行充氧，富氧污水经美人蕉、芦苇及水莎草组合的人工湿地，处理达标排放。 
本发明的具体优点是： 
1，用轻质混凝土材料作人工湿地填料强化对总磷的去除，克服了人工湿地除磷效果差的问题，出水TP在0.45mg/L以下，处理率均达85％以上； 
2，用滴水充氧器对出水充氧，增加水中溶解氧量，促进了氨化与硝化细菌作用，增强了脱氮效果； 
3，用轻质混凝土材料在冬季可保护人工湿地内的温度，选用耐寒植物水莎草可提高了冬季污水处理的效率。 
附图说明
图1一种高效脱氮除磷人工湿地示意图；其中1污水进水  2调节水解池隔板  3立体弹性填料  4调节水解池出水  5滴水充氧器  6人工湿地隔板7人工湿地出水  8鹅卵石  9轻质混凝土材料  10碎石  11调节水解池12人工湿地池。 
具体实施方式
实施例1 
某村生活污水COD为55.4-163.2mg/L，氨氮7.3-12.5mg/L，TP为2.9-9.3mg/L；日用水量48m3。 
污水进入调节水解池，池体设计长4.0m×宽3.0m×高3.5m，内设隔板1面，污水停留时间为16hr。池体内悬挂弹性填料(购于宜兴东翔环保填料厂)，形成接触水解池，增加厌氧、兼性微生物的分解作用。在调节水解池出口设高于人工湿地50cm、宽100cm出水槽，把立体弹性填料(购于宜兴东翔环保填料厂)悬挂在槽口突出处，每根悬挂长0.5m，根据宽度悬挂填料10串，每串填料5个，组成滴水充氧器。人工湿地池体长12m×宽6m×高1.6m，均匀分为4格，每格长宽高为3m×6m×1.6m。水力负荷为0.67m3/m2.d，停留时间为48hr。湿地内由下向上分别铺设鹅卵石、轻质混凝土填料(张家港恒安科技有限公司生产)、碎石等填料，充填高度分别为0.5m、0.6m、0.3m；池体中设3面隔板，第1、3面隔板下面开边长5-20cm正方形孔多个，第2而隔板上边高为1.35m。第1格池体栽种美人蕉，密度为3棵/m2；第2、3格池体栽种芦苇，密度为6棵/m2，第4格栽种水莎草，密度为60棵/m2， 三种植物面积比为1∶2∶1。污水经过整个系统的缺氧、厌氧、好氧、缺氧等过程，完成水的处理。 
污水在运行期间出水处理效果好，并且在冬春季节温度0-8度的环境中处理效果稳定。氨氮、TP的去除率高，均达85％以上，出水水质如下表。 
运行期间污水进出水水质 
  指标   CODcr  mg/l   氨氮  mg/l   TP  mg/l   PH
  污水   55.4-163.2   7.3-12.5   2.9-9.3   6.5-7.2
  出水   24.1-48.5   0.08-4.1   0.09-0.43   6.8-7.3
实施例2 
某食品厂排出污水COD为157.1-361.7mg/L，氨氮11.3-24.5mg/L，TP为4.4-16.4mg/L；排水量178m3/天。用本工艺对其进行处理如下。 
污水进入调节水解池，池体设计长10.0m×宽6.0m×高3.5m，内设隔板1面，污水停留时间为24hr。池体内悬挂盾状弹性填料(购于宜兴东翔环保填料厂)，强化厌氧、兼性微生物的分解作用。在调节水解池出口设高于人工湿地100cm、宽200cm出水槽，把立体弹性填料(宜兴东翔环保填料厂)悬挂在槽口突出处，每根悬挂长1.0m，根据宽度悬挂填料20串，每串填料10个，组成滴水充氧器。出水经过滴水充氧后进入人工湿地池，并由人工湿地中配水槽分配至4块人工湿地平行处理，每块人工湿地池体长12m×宽6m×高1.6m。水力负荷为0.62m3/m2.d，停留时间为48hr。湿地的填料由下向上分别为鹅卵石、轻质混凝土填料(张家港恒安科技有限公司生产)、碎石等填料，充填高度分别为0.3m、0.6m、0.5m；池体中设3面隔板，把池体均匀分成四格。第1、3面隔板下面开边孔多个，第2面隔板上边高为1.35m。第1、2格池体栽种美人蕉，密度为5棵/m2；第3格池体栽种芦苇，密度为10棵/m2，第4格栽种水莎草，密度为85棵/m2。 
污水经过此系统处理后，出水COD值在21.2-53.3mg/l，氨氮值为1.9-4.8mg/l，总磷值为0.32-0.46mg/l，处理后出水氨氮、总磷的达到一级B类排放标准。 

Claims (5)

1.一种强化脱氮除磷的人工湿地系统，其特征在于由调节水解池、滴水充氧器和人工湿地池三部分组成；调节水解池在前，人工湿地池在后，调节水解池紧靠人工湿地池；滴水充氧器在调节水解池的出水口进入人工湿地池的连接处，其中调节水解池悬挂立体弹性填料；人工湿地中间层填充块状轻质混凝土材料，并栽种湿地植物组合，依次为美人蕉、芦苇和水莎草；滴水充氧器是在调节水解池出水口悬挂的立体弹性填料。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的调节水解池的高度为2.0-4.0m；池体中间设有1面隔板，隔板上部与池顶相齐而下部边缘距池底高0.5-1.0m；池体两侧均悬挂立体弹性填料，立体弹性填料的上边与出水口底部相齐，下端与隔板底部相齐。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于滴水充氧器是在调节池出水口开宽0.4m-2.0m、突出池壁0.1-0.4m的槽口，把立体弹性填料悬挂在槽口突出处，每根悬挂长0.3m-1.5m，根据宽度悬挂填料2-20串，每串填料3-15个。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于人工湿地池高为1.0-1.8m，每格池长宽比为4-10∶1；池体中间设3-7面隔板，奇数隔板上端与池体高度相同，下端开多个孔道供水流通过，偶数隔板上端低于相邻隔板10-20cm；池中间层用直径1cm-6cm轻质混凝土颗粒作填料，中间层高度为40-60cm；上层铺碎石，高度为30-50cm；下层铺鹅卵石，高度为30-50cm。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的人工湿地植物组合为人工湿地前端栽种美人蕉，密度为2-5棵/m2；中间栽种芦苇，密度为4-10棵/m2；后端栽种水莎草，密度为30-90棵/m2，三种植物栽种面积比例为1-3∶1-3∶1。 
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