CN102874988A - 一种强化高氮负荷污水处理效果的方法 - Google Patents

一种强化高氮负荷污水处理效果的方法 Download PDF

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郑正
颜诚
赵永军
罗兴章
张丽
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Abstract

本发明属于环境工程技术领域，具体为一种强化高氮负荷污水处理效果的方法。本发明包括：首先将垂直向上流(verticalup-flow,VUF)和垂直向下流(verticaldown-flow,VDF)两种单级垂直潜流式人工湿地组合为VUF-VUF、VDF-VDF、VUF-VDF和VDF-VUF四种两级垂直潜流式人工湿地；其次分别实验它们在一个人工湿地植物生长周期中对于高氮负荷污水的处理效果；最后综合考虑各种污染物的去除率，确定出最优的两级垂直潜流式人工湿地。本发明方法可以显著提高高氮负荷污水的处理效果，且具有简单易行、操作方便和经济效益好的优点。

Description

一种强化高氮负荷污水处理效果的方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种强化高氮负荷污水处理效果的方法。
背景技术
高氮负荷污水主要来源于畜禽粪便废水等农业废水，因其氮元素污染物含量很高所以在一般的污水处理装置中难以达到较好的处理效果。高氮负荷污水如不经过有效的处理而直接排放到自然环境中，则会造成对环境的严重影响，特别是水体的富营养化。而当今，人工湿地被普遍认为是一种很有前途的污水处理技术。对于一般的单级人工湿地，虽然其对于化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)的去除率一般都相对较高，但是其对于总氮(nutrients total nitrogen, TN)和总磷(total phosphorus, TP)的去除率则较低。垂直潜流式人工湿地因其出色的输氧能力、较高的水力负荷、在任何季节下都保持较高的污染物去除率以及占地小等优点，成为目前使用最为广泛的人工湿地类型。单级的垂直潜流式人工湿地因为其不能同时提供好氧和厌氧的环境条件，所以难以得到相对较高TN去除率。垂直潜流式人工湿地，其按照进水流态可以分为垂直向上流(vertical up-flow, VUF)和垂直向下流(vertical down-flow, VDF)两种，他们都可以为人工湿地提供较好的厌氧和好氧的环境。因此垂直潜流式人工湿地的VUF和VDF是极为有前途和研究价值的组合类型。两级混合型的垂直潜流式人工湿地对于高氮负荷污水的处理有很好的利用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便易行、经济效益好的利用两级垂直潜流式人工湿地强化高氮负荷污水处理效果的方法。其具体步骤如下：
（1）将两种单级垂直潜流式人工湿地垂直向上流(vertical up-flow, VUF)和垂直向下流(vertical down-flow, VDF)组合为VUF-VUF、VDF-VDF、VUF-VDF和VDF-VUF四种两级垂直潜流式人工湿地；
（2）实验四种两级垂直潜流式人工湿地对于高氮负荷污水的处理效果；
（3）综合考虑高氮负荷污水中各种污染物的去除效果，最后确定出最优的两级垂直潜流式人工湿地；
本发明中，单级垂直潜流式人工湿地，除去流态是不同的以外，其他构造条件相同的；单级人工湿地布置于水泥池中，其底部布置砾石，上部布置炉渣，每个单级的人工湿地都种上千屈菜。
本发明中，两级人工湿地组合类型的筛选时全面的考虑了各种单级垂直潜流式人工湿地可能的组合，包括了相同流态(VUF-VUF和VDF-VDF)和不同流态(VUF-VDF和VDF-VUF)的组合。
本发明中，实验四种两级垂直潜流式人工湿地对于高氮负荷污水的处理效果的实验周期为人工湿地植物生长的一个完整周期，这样可以避免季节变化对于测试结果的影响。
本发明中，实验周期为 4月至次年1月。
本发明中，高氮负荷污水的处理效果需要同时考虑化学需氧量(Chemical oxygen demand, COD)、总氮(Total nitrogen, TN)、总磷(Total phosphorus, TP)和总有机碳(Total organic carbon)的去除效果。
本发明的优点在于：
（1）四种两级垂直潜流式人工湿地的组合包括了相同流态(VUF-VUF和VDF-VDF)和不同流态(VUF-VDF和VDF-VUF)的组合类型，充分考虑到了垂直潜流式人工湿地中厌氧好氧交替的相互作用；
（2）两级人工湿地组合的实验周期为人工湿地植物生长的一个完整周期，即四月至次年一月，这样考虑到了季节不同的温度变化对于人工湿地测污水处理效果的影响；
（3）各种人工湿地组合对于高氮负荷污水的处理效果不仅仅要考虑TN的去除率，还需要综合考虑COD、TP和TOC的去除率。
附图说明
图1 两级垂直潜流式人工湿地结构示意图：(a) 湿地布置；(b) 湿地植物和填料。
图2两级垂直潜流式人工湿地对高氮负荷污水中COD的去除率。
图3两级垂直潜流式人工湿地对高氮负荷污水中TN的去除率。
图4两级垂直潜流式人工湿地对高氮负荷污水中TP的去除率。
图5两级垂直潜流式人工湿地对高氮负荷污水中TOC的去除率。
图6最优两级垂直潜流式人工湿地对高氮负荷污水中各种污染物的去除率。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
一种利用两级垂直潜流式人工湿地强化高氮负荷污水处理效果的方法。拟设计一处容量为5吨/天的两级垂直潜流式人工湿地来处理某养猪场的高氮负荷污水。其首先构建四种两级垂直潜流式人工湿地VUF-VUF、VDF-VDF、VUF-VDF和VDF-VUF（图1a）。每个单级的VDF或者VUF人工湿地，除去流态是不同的以外，其他构造条件都是相同的。单级的人工湿地是布置在100 cm长，60 cm宽和90 cm深的水泥池中的：其底部布置了20 cm厚度的砾石(颗粒名义平均粒径为1.45 cm)，上部布置45 cm厚的炉渣(颗粒名义平均粒径为1.75 cm) (图1b)。炉渣经过6次清洗，以去除其较高的碱性；人工湿地的取样口是S1、S2、S3和S4；整个人工湿地系统通过配水水箱向人工湿地重力配水。每个单级的人工湿地都种上10株高度为15.37±2.15 cm的千屈菜 (Lythrum salicaria Linn)，灌自来水一个月后开始供水高氮负荷污水。
以下为具体的步骤：
向四种两级垂直潜流式人工湿地供高氮负荷污水，流量40 L d?1，每供水5天停水2天，每月测试四次污染物降解指标，取其平均值。四种两级人工湿地组合的COD、TN、TP和TOC的去除率如图2~5所示。综合考虑高氮负荷污水中各种污染物的去除率，确定最优两级垂直潜流式人工湿地组合为VDF-VUF，其处理效果良好：98.68±0.23% COD、97.95±0.23% TN、92.19±1.12% TP和94.62±1.09% TOC的污染物去除率（图6）。

Claims (5)

1.一种强化高氮负荷污水处理效果的方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将两种单级垂直潜流式人工湿地垂直向上流和垂直向下流两两组合为四种两级垂直潜流式人工湿地；
（2）实验四种两级垂直潜流式人工湿地对于高氮负荷污水的处理效果；
（3）综合考虑高氮负荷污水中各种污染物的去除效果，最后确定出最优的两级垂直潜流式人工湿地。
2. 根据权利要求1所述的强化高氮负荷污水处理效果的方法，其特征在于：所述单级垂直潜流式人工湿地，除去流态是不同的以外，其他构造条件相同的；所述单级人工湿地布置于水泥池中，其底部布置砾石，上部布置炉渣，每个单级的人工湿地都种上千屈菜。
3.根据权利要求1所述的强化高氮负荷污水处理效果的方法，其特征在于，步骤（2）中实验四种两级垂直潜流式人工湿地对于高氮负荷污水的处理效果的实验周期为人工湿地植物生长的一个完整周期。
4.根据权利要求3所述的强化高氮负荷污水处理效果的方法，其特征在于，所述实验周期为 4月至次年1月。
5.根据权利要求1所述的强化高氮负荷污水处理效果的方法，其特征在于，步骤（3）中所述高氮负荷污水的处理效果需要同时考虑化学需氧量、总氮、总磷和总有机碳的去除效果。
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