CN102642990A - 人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，属于污水处理技术和环境保护技术领域。氧化亚氮作为一种温室气体不但会加剧全球变暖，而且能与臭氧层反应并破坏臭氧层。针对人工湿地氧化亚氮的排放，采用控制氧化亚氮的方法包括以下步骤：一、在预处理池中调节进水的pH在6.8-7.5；二、人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统中分成三段运行：第一段采用水平流，其上种植芦苇和/或茭白；第二段采用水平潜流，其上不种植物；第三段采用水平流，其上种植睡莲和莲藕。本发明的优点：在保持人工湿地传统优点及生态修复功能的同时，大大减少了人工湿地氧化亚氮的产生和排放。本发明可应用于分散型农村或小城镇生活污水处理及江河、湖滨的生态修复。

Description

人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统
技术领域
本发明属于污水处理技术与环境保护技术领域，具体涉及一种人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统。
背景技术
人工湿地污水处理系统是将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态而且生长有芦苇、昌蒲、美人蕉、风车草等耐水植物的沼泽地上，污水在沿一定方向流动过程中在耐水植物和土壤联合作用下，污水得到净化的一种土地处理系统。由于人工湿地系统具有投资省、管理简单、运行费用低廉、高效低能耗等优点，尤其适用于发展中国家的污水处理。近年来，国内外关于人工湿地污水处理系统的研究日益受到重视，该技术在我国的应用也日益广泛。
氧化亚氮是大气中的一种痕量气体，虽然大气中氧化亚氮的浓度仅是二氧化碳浓度的千分之一，但它的辐射增温潜势则是二氧化碳的220-300倍，是一种重要的温室气体，而且氧化亚氮分子还会对大气臭氧层造成破坏。目前大气中氧化亚氮的浓度比工业革命前增长了大约18%，现在仍以每年约0.2%-0.3%的速率继续增长。人工湿地污水处理系统中连续呈现好氧、缺氧及厌氧状态，硝化作用和反硝化作用可以同时进行，也被认为是氧化亚氮排放的一个重要来源。因此，在人工湿地的建设和管理过程中，在考虑利用人工湿地生态修复功能的同时，也应该考虑如何减少氧化亚氮的排放。
发明内容
本发明旨在提供一种人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，即在保证水质达标排放的前提下，以减少人工湿地污水处理系统在处理过程中氧化亚氮的产生和排放，减小温室效应对环境的破坏。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的一种人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，包括依次水路联通的预处理池、控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统和贮水池。
其中所述的预处理池用于调节进水pH兼初次沉淀池的功能，其进水侧设置有加药泵，用以调节进水的pH，控制进水的pH=6.8-7.5，因为在pH大于6.8时，几乎没有氧化亚氮的产生。预沉池底部装有穿孔排泥管，用以排除底部积泥。预处理池的出水以自由跌水方式进入控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统；
所述的控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统由三段构成：第一段采用混有方解石的砂砾石为滤床，上面栽种芦苇和/或茭白，以表面水平流方式运行，经第一段处理后，水中BOD已得到一定的降解，在好氧条件下硝化反应得到加强，并形成亚硝酸氮和硝酸氮。第二段采用上层为砂粒，下层为易于使水流通的介质，如粒径较大的土壤和碎石为滤床，上面不种植任何植物，以水平潜流方式运行，该段处于厌氧状态，在本段内发生反硝化反应，代谢产物主要以氮气为主，几乎没有氧化亚氮的产生。第三段采用混有沸石的砂砾石为滤床，上面栽种睡莲和/或莲藕，以表面水平流方式运行，本段是为了去除第二段调节COD/N而外加碳源的那部分BOD，使水质达到排放标准。三段人工湿地串联运行，第一段的出水通过第一集水池收集后以水平推流的方式流入第二段中，第二段的出水经第二集水池收集后跌水流入第三段中。
所述第一集水池与第二段紧邻一侧开有直径为150mm孔口，间隔200mm，第一集水池上方接入加药装置，用以调节第二段的COD/N，使COD/N=5-10。
本发明具有如下优点：
1、本发明的人工湿地污水处理系统采用了三段结构串联运行，各段采用不同的结构与构造，营造不同的溶解氧分布，可实现污染物去除过程不同的处理效果，将环境工程和生态工程进行了有机组合、联合应用，克服了各技术单独使用的局限性，在保持人工湿地传统优点及生态修复功能的同时，大大减少了人工湿地氧化亚氮的产生和排放。
2、本系统所使用的填料主要是砂砾石，滤床不易堵塞，成本低廉。
3、本系统由于采用三级串联，通过的各级溶解氧分布差异，营造污染物降解过程的适宜微环境与条件，对有机质的去除率高，能够很好的脱氮除磷氮，减少了富营养化发生的可能。水生植物还能够美化环境，起到装饰的作用。
本发明可应用于分散型农村或小城镇生活污水处理及江河、湖滨的生态修复。 
附图说明
图1. 本发明实施例的人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统示意图；
1：进水管      2：预处理池       3：排泥管          4：控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统第一段   5：控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统第二段     6：控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统第三段         7：贮水池        8：芦苇和/或茭白    9：出水管    10：加药装置   11：莲藕与睡莲。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的工作原理和实施方式：
参见图1，本系统包括依次水路连通的预处理池2、控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统第一段4、第二段5、第三段6和贮水池7。预处理池2的进水侧设置有加药泵，第二段5的前后设有第一集水池和第二集水池，第一集水池与第二段紧邻一侧开有直径为150mm孔口，间隔200mm，第一集水池上方接入加药装置10，用以调节第二段的COD/N，使COD/N=5-10。第一段的出水通过第一集水池收集后以水平推流的方式流入第二段中，第二段的出水经第二集水池收集后跌水流入第三段中。
污水从进水管1进入预处理池2中，当污水pH较低或较高时，可以通过投加相应的药剂，使pH稳定在6.8-7.5，因为在pH大于6.8时，几乎没有氧化亚氮的产生。预处理池2底部设有排泥管可排除底部积泥。预处理池2的出水自由跌水进入控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统第一段4，第一段4上面种植有芦苇和/或茭白8，污水在第一段中发生氨化和硝化反应，把有机氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，并去除大部分BOD。经第一段处理后的污水在第一集水池中收集后以水平推流的方式进入第二段5中，第二段处于厌氧状态，污水在本段发生反硝化反应，若COD/N比值较低时，可在第一集水池投加碳源，有条件的可投加有机物含量较高的废水，如啤酒废水、牛奶厂废水、制糖废水等，使COD/N保持在5-10之间，COD/N在此区间产生的氧化亚氮较少。第三段6是为了去除实现反硝化而外加碳源引起的BOD，即保证水质达标排放而增设的，主要目的是去除剩余的BOD。上面种植有莲藕与睡莲11，第三段的出水收集在贮水池7中待回用。
主要技术参数：
第一段和第三段具体设计参数
水面坡降：4%-5%
水力负荷：2.4-5.8cm/d
年运行天数：300d
水层深度：0.1-0.4m
水力停留时间：1.5-4d
布水周期：7d/周
投配时间：8-24h/d
有机负荷：≤65kgBOD5/（hm2·d）
氮负荷：≤16 kg/（hm2·d）
第二段具体设计参数
床底坡降：2%-4%
水力负荷：3.3-8.2cm/d
年运行天数：365d
水力停留时间：4-5d
布水周期：7d/周
投配时间：8-24h/d
有机负荷： 64-150kgBOD5/（hm2·d）
氮负荷：≤28kg/（hm2·d）。

Claims (4)

1.人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，其特征在于：该系统包括依次水路连通的预处理池、控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统和贮水池；
所述的预处理池的进水侧设置有加药泵，用以调节进水的pH，使pH维持在6.8-7.5；预处理池的出水以自由跌水方式进入控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统；
所述的控制氧化亚氮排放的人工湿地污水处理系统由三段串联构成：第一段采用混有方解石的砂砾石为滤床，上面栽种芦苇和/或茭白，以表面水平流方式运行；第二段采用上层为砂粒，下层为易于使水流通的介质为滤床，以水平潜流方式运行；第三段采用混有沸石的砂砾石为滤床，上面栽种睡莲和/或莲藕，以表面水平流方式运行；第一段的出水通过第一集水池收集后以水平推流的方式流入第二段中，第二段的出水经第二集水池收集后跌水流入第三段中；
其中，在第一集水池上方接入加药装置，用以调节第二段的COD/N，使COD/N=5-10。
2.根据权利要求1所述的人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，其特征在于：所述第一段和第三段具体设计参数如下：
水面坡降：4%-5%
水力负荷：2.4-5.8cm/d
年运行天数：300d
水层深度：0.1-0.4m
水力停留时间：1.5-4d
布水周期：7d/周
投配时间：8-24h/d
有机负荷：≤65kgBOD5/（hm2·d）
氮负荷：≤16 kg/（hm2·d）
第二段具体设计参数如下：
床底坡降：2%-4%
水力负荷：3.3-8.2cm/d
年运行天数：365d
水力停留时间：4-5d
布水周期：7d/周
投配时间：8-24h/d
有机负荷： 64-150kgBOD5/（hm2·d）
氮负荷：≤28kg/（hm2·d）。
3.根据权利要求1或2所述的人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，其特征在于：在第一集水池与第二段紧邻一侧开有直径为150mm孔口，间隔200mm。
4.根据权利要求3所述的人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，其特征在于：所述的预处理池底部装有穿孔排泥管，排除池中沉积的污泥。
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Assignee: CHONGQING GANGLI ENVIRONMENTAL PROTECTION Co.,Ltd.

Assignor: Chongqing University

Contract record no.: X2021500000002

Denomination of invention: Nitrous oxide emission control system for constructed wetland wastewater treatment

Granted publication date: 20130911

License type: Common License

Record date: 20210128