CN102139957A

CN102139957A - 垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式

Info

Publication number: CN102139957A
Application number: CN2011100435476A
Authority: CN
Inventors: 张建; 范金林; 张成禄; 李涛
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: CN102139957B

Abstract

本发明提出了一种在垂直流人工湿地中能够同时使氨氮和总氮得到高效强化去除的运行方式。该运行方式涉及的垂直流湿地系统由垂直流湿地池体和曝气装置组成，曝气点均匀分布于湿地底部，池体中铺设至少三层基质填料，由下到上粒径逐渐减小，减缓氧气向上的扩散速度，提高曝气的利用率；进水口6位于距底部附近约10～15cm处，排水口设在池体中间高度位置附近。本发明能够在单池内循环实现高效好氧硝化和厌氧反硝化，污水在湿地池体中依次经过进水—好氧硝化—厌氧反硝化—出水，该方式可节省湿地运行面积，具有显著的脱氮效果。

Description

垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式

技术领域

本发明属于环境工程污水生态处理技术领域，具体涉及一种垂直流人工湿地高效强化脱氮运行工艺。

背景技术

人工湿地作为一种污水生态处理工艺由于其投资少、能耗低、效果好、维护管理简单等优势，已广泛的应用于生活污水、暴雨径流、污水处理厂的尾水处理以及河流、湖泊的污染防治。

人工湿地按照水面位置和水流流向一般分为三种类型：表流人工湿地、水平潜流人工湿地以及垂直潜流人工湿地。与表流湿地相比，潜流人工湿地处理过程受气候、季节等因素影响较小，并可以有效的防止湿地蚊蝇的滋生和异味的产生，其中水平潜流系统能够有效的去除BOD和TSS，缺点是水力停留时间较长,且容易造成短流和堵塞，同时氧传输能力较低，导致硝化能力差，对氨氮以及TN的去除率比较低。

当前应用的垂直流系统同样存在许多问题，主要有以下几点：系统中供氧能力普遍不足，脱氮效果较差。通过人工曝气的方式可以显著提高氨氮的去除效果，但是由于受到溶解氧、碳源的限制，总氮的去除效果较差，氨氮和总氮的去除总是处于相对矛盾的状态。很多系统采用多级串联、添加碳源等复杂方法提高总氮的去除效果，大大增加了湿地的运行面积，同时提高了构建和日常运行维护的费用；其次，当前垂直流湿地由于其结构一直处于淹没状态，系统易发生短流及堵塞问题，降低了其去除能力及运行寿命。

发明内容

本发明针对目前垂直潜流人工湿地系统存在的不足，提供一种脱氮效果好、占地面积小、维护管理简单的垂直流人工湿地运行方式。

本发明的垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式采用以下技术方案：

一种垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式，曝气点均匀分布于湿地底部，池体中铺设至少三层基质填料，进水口位于距底部附近约10～15cm处，排水口设在池体水位高度的2/5至3/5之间，底部设有排污管，污水在湿地池体中依次经过进水—曝气—半池出水—进水—厌氧反硝化—曝气—半池出水，依次循环进行。该方法的运行步骤为：

（1）采用批次进水方式，每次进水后水位控制在距离湿地顶层约10～15cm；

（2）初次进水完毕后，开启空气压缩机进行连续曝气，曝气时间为8小时～12小时；

（3）曝气完毕后，关闭空气压缩机，静置10 min，由出水口排出池体中的一半水体；

（4）关闭出水口，再次由进水口迅速进水，以紊流状态短时间灌满池体；

（5）当池体内的水混匀后，再次开启空气压缩机，进行曝气；

（6）曝气完毕后，再半池排水，进水，按上述步骤重复进行。

当进水水质较好时，可按池体3/5比例排水，同时采用间歇曝气方式；当进水水质较差时，排水比例采用2/5，同时采用连续曝气方式供氧。

该方法还可不用曝气装置进行污水处理。污水在湿地池体中依次经过进水—水力停留15-20小时—按比例2/5-3/5出水—落干复氧20-24小时—进水—厌氧反硝化—水力停留15-20小时—按比例2/5-3/5出水，依次循环进行。

本发明的的垂直流湿地系统由湿地池体和曝气装置组成，曝气点均匀分布于湿地底部，池体中铺设至少三层基质填料，由下到上粒径逐级减小，以减缓氧气向上的扩散速度，提高曝气时氧气的利用率；进水口位于距底部附近约10～15cm处，排水口设在池体水位高度的2/5至3/5之间，底部设有排污管；湿地植物选用景观效应好、污染物去除能力强的水生植物。

基质填料可为砾石、建筑废弃砼体中的至少一种。

其进水方式为批次进水，整池污水首先自底部一次性注入湿地池体，启动曝气装置，经过曝气增氧充分硝化处理后由池体中部附近出水口排水，即按整池水的2/5 ～ 3/5排水。此时湿地内部存留约一半经过硝化的硝态氮污水，之后由底部进水口迅速补充进水，以紊流状态短时间灌满池体，以充分混匀，此时进水前的约一半硝态氮和新进水中的硝态氮在湿地内部反硝化细菌的作用下，充分利用新进水中充足的碳源进行反硝化反应，短时间内即可去除湿地中的绝大部分硝态氮，而后，再次曝气，充分硝化后按比例排水，进水，重复进行。这样，污水在湿地池体中依次经过进水—好氧硝化—厌氧反硝化—出水可达到高效的脱氮效果。

本发明采用在单一池体内批次进水、循环硝化反硝化的运行方式，能够同时达到非常高的氨氮和总氮的去除效果，且最大限度的节约了土地资源的使用；另外，进水方式为批次紊流进水，可以有效地防止连续缓慢进水时导致的短流、堵塞等问题，有效地提高了湿地池体的利用率和使用寿命，便于广泛推广。

附图说明

图1为本发明第一个实施例的结构示意图;

图2为本发明不采用曝气装置的结构示意图;

图中：1、空气压缩机，2、湿地植物，3、穿孔曝气管路，4、湿地墙体，5、湿地填料，6、进水口，7、出水口，8、排污管，9、防渗层。

具体实施方式

实施例1

如图1，本发明所涉及的垂直流湿地由湿地池体和空气压缩机1、穿孔曝气管路3组成，湿地的池体为混凝土结构，底部设有防渗层9，防止污水下渗污染地下水。湿地池体的底部铺设穿孔曝气管路3，曝气管3的一端通过导气管与空气压缩机1相连，按时进行曝气增氧。湿地池体中填有三层不同粒径的填料5作为基质，具体为砾石、建筑废弃砼体中的一种或任意几种组合，顶部铺设粗沙。湿地中种植同种或不同湿地植物2，选择标准为兼具水质净化和美观作用，强化其景观效应。进水口6位于底部往上约10～15cm处，出水口7位于池体水位的正中间，排空管8用于湿地冲洗，排出老化生物膜。

穿孔曝气管3由按池体形状设计的PVC塑料管连接而成，在管壁处钻孔，开孔率为40%～60%。

上述垂直流湿地的具体运行方式为：

采用批次进水方式从进水口6进水，进水方法为泵入或利用高位差进水，每次进水后水位控制在距离湿地顶层约10～15cm。初次进水完毕后，开启空气压缩机1，通过池体底部穿孔曝气管路3进行增氧曝气，曝气方式为连续曝气，控制曝气时间为8小时～12小时。曝气完毕后关闭空气压缩机1，静置10 min，由出水口7出水，排水完毕后池体中约剩余一半水体，关闭出水口，再次由进水口6迅速进水，以紊流状态短时间灌满池体，使两股水体迅速混匀，此时进水前的约一半硝态氮和新进水中的硝态氮在湿地内部反硝化细菌的作用下，充分利用新进水中充足的碳源进行反硝化反应，短时间内即可去除湿地中的绝大部分硝态氮。而后，再次开启空气压缩机1，通过池体底部穿孔曝气管路3进行增氧曝气，控制曝气时间为8小时～12小时，曝气完毕后静置10 min半池排水，进水，重复进行。这样，污水在湿地池体中依次经过进水—曝气(好氧硝化)—半池出水—进水—厌氧反硝化—曝气(好氧硝化)—半池出水，循环中使氨氮和总氮都能达到很好的去除效果。

实施例2

如图1所示，本实施例的结构和运行方式与实施例1基本相同，二者的区别在于本实例中出水口位于水位高度的2/5或3/5处，即根据进水水质调节出水比例。当进水水质较好时，可出水3/5，同时采用间歇曝气方式；当进水水质较差时，出水比例采用2/5，同时采用连续曝气方式供氧。其它运行方式与实施例1相同。

实施例3

如图2所示，本实施例的结构与实施例1基本相同，区别在于本实施例中没有曝气增氧装置，采用干湿交替方式促进硝化反应。本实施例所采用的运行方式为：采用批次进水方式从进水口6处进水，进水方法为泵入或利用高位差进水，每次进水后水位控制在距离湿地顶层约10～15cm。初次进水达到一定水力停留时间后按比例(2/5～3/5)由出水口7排水，排水后先不进水，保持湿地上半部分落干状态20小时～24小时，使池体内部充分复氧。然后由进水口6迅速进水，以紊流状态短时间灌满池体，使两股水体迅速混匀，此时进水前的约一半硝态氮和新进水中的硝态氮在湿地内部反硝化细菌的作用下，利用新进水中充足的碳源进行反硝化反应，短时间内即可去除湿地中的绝大部分硝态氮。同时由于池体内部已充分复氧，在保证一定水力停留时间(15～20小时)即可达到较好的硝化效果，硝化完毕后再次按比例排水，落干，进水，重复进行。这样，污水在湿地池体中依次经过进水—水力停留(好氧硝化)—按比例出水—落干复氧—进水—厌氧反硝化—水力停留(好氧硝化)—按比例出水，循环进行，使氨氮和总氮都能达到很好的去除效果。

Claims

1.一种垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式，曝气点均匀分布于湿地底部，池体中铺设至少三层基质填料，进水口位于距底部附近约10～15cm处，排水口设在池体水位高度的2/5至3/5之间，底部设有排污管，其特征在于污水在湿地池体中依次经过进水—曝气—半池出水—进水—厌氧反硝化—曝气—半池出水，依次循环进行。

2. 根据权利要求1所述的垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式，其特征在于该方法的运行步骤为：

3.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式，其特征在于当进水水质较好时，可按池体3/5比例排水，同时采用间歇曝气方式；当进水水质较差时，排水比例采用2/5，同时采用连续曝气方式供氧。

4.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地高效强化脱氮运行方式，其特征在于污水在湿地池体中依次经过进水—水力停留15-20小时—按比例2/5-3/5出水—落干复氧20-24小时—进水—厌氧反硝化—水力停留15-20小时—按比例2/5-3/5出水，依次循环进行。