CN105967334B - 曝气人工湿地 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种曝气人工湿地，包括输水装置、好氧处理池、缺氧反硝化池以及曝气复氧池，所述好氧处理池与所述输水装置相连通，所述输水装置将河道中的黑臭水体输送至所述好氧处理池，所述缺氧反硝化池与所述输水装置及所述好氧处理池相连通，所述好氧处理池处理过的所述黑臭水体溢流至所述缺氧反硝化池，所述输水装置将所述河道中的所述黑臭水体输送至所述缺氧反硝化池以补充碳源，所述曝气复氧池与所述缺氧反硝化池相连通，所述缺氧反硝化池处理过的所述黑臭水体溢流至所述曝气复氧池。该曝气人工湿地可经济有效地处理黑臭水体，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。

Description

曝气人工湿地
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及治理黑臭水体的曝气人工湿地。
背景技术
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
目前我国城市大部分河道为黑臭河道。在许多城市，河道的有机污染普遍存在且日益突出。由于截污不完善，生活污水、工业废水直排河道，流经城镇河段污染严重，水体出现季节性或终年黑臭，成为目前城市河道污染问题中亟待解决的水环境问题。黑臭水体是有机污染的一种极端现象，是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的。黑臭水体本身的特点也与其他状态有很大不同。其理化环境表现为强还原性质，有机无机污染极其严重，水体有异味，已经不适合水生生物生存，水生植被退化甚至灭绝，浮游植物、浮游动物、底栖动物只有少量耐污种存在。食物链断裂，食物网支离破碎，生态系统结构严重失衡，功能严重退化甚至丧失。
利用人工湿地治理黑臭水体这一经济可行的办法越来越受到重视，但是现有的人工湿地只能一定程度上缓解黑臭水体的污染程度，不能消除黑臭，更无法取得良好的治理效果。
因此，需要提供一种新的人工湿地，可经济有效地处理黑臭水体，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种曝气人工湿地，可经济有效地处理黑臭水体，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。
为实现上述目的，本发明提供一种曝气人工湿地，包括输水装置、好氧处理池、缺氧反硝化池以及曝气复氧池，所述好氧处理池与所述输水装置相连通，所述输水装置将河道中的黑臭水体输送至所述好氧处理池，所述缺氧反硝化池与所述输水装置及所述好氧处理池相连通，所述好氧处理池处理过的所述黑臭水体溢流至所述缺氧反硝化池，所述输水装置将所述河道中的所述黑臭水体输送至所述缺氧反硝化池以补充碳源，所述曝气复氧池与所述缺氧反硝化池相连通，所述缺氧反硝化池处理过的所述黑臭水体溢流至所述曝气复氧池。
较佳地，所述好氧处理池、所述缺氧反硝化池及所述曝气复氧池均自地面沿垂直方向向下依次包括植物层、砾石填料层、曝气管及防渗膜。
较佳地，所述曝气人工湿地设于河道漫滩上。
较佳地，所述进水装置前包括一预处理装置，所述预处理装置包括一拦污栅，用于拦截所述黑臭水体中的漂浮物。
较佳地，按照水流方向，所述预处理装置还包括设于所述拦污栅后方的一滤网，所述滤网用于拦截颗粒悬浮物。
较佳地，所述曝气人工湿地还包括一拦水堰，所述拦水堰设于所述预处理装置附近的所述河道里，用于拦截所述黑臭水体。
较佳地，所述输水装置还包括一排水渠，所述曝气复氧池处理过的所述黑臭水体溢流至所述排水渠内，所述排水渠将处理过的部分所述黑臭水体输送至所述拦水堰的下游。
较佳地，所述好氧处理池的容积负荷为3～4kgBOD5/(m3d)，所述缺氧反硝化池的容积负荷为2～3kgBOD5/(m3d)。
较佳地，所述曝气人工湿地的水力负荷为3～7m3/(m2d)。
较佳地，所述输水装置输送至所述好氧处理池的流量为Q1，所述输水装置输送至所述缺氧反硝化池的流量为Q2，则Q1/Q2＝1/4*所述河道中所述黑臭水体的COD值/总氮值。
与现有技术相比，本发明的曝气人工湿地依次包括好氧处理池、缺氧反硝化池及曝气复氧池，好氧处理池对黑臭水体进行曝气，主要发生硝化反应，去除黑臭水体中的COD、BOD、氨氮等污染物；缺氧反硝化池主要进行反硝化脱氮反应，且输水装置将河道中的黑臭水体部分输送至该缺氧反硝化池中以补充碳源，而无需另外补加碳源，降低了处理成本；曝气复氧池对黑臭水体进行曝气复氧，进一步去除黑臭水体中的COD和BOD；处理效果好，能消除黑臭，并达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准，且处理成本低，经济适用。
附图说明
图1为本发明曝气人工湿地的流程示意图。
图2为本发明曝气人工湿地的结构示意图。
图3为本发明曝气人工湿地垂直方向的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。下面结合附图，详细阐述本发明的实施例。
本发明实质在提供一种曝气人工湿地1，可经济有效地处理黑臭水体，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。
如图1～2所示，河道内设有一拦水堰10，用于截留河道中的黑臭水体并引流至曝气人工湿地1，拦水堰10包括有水闸(图未示)，洪水时，可将水闸打开泄洪。曝气人工湿地1设于河道漫滩上，不影响防洪，可节约用地。依照水流顺序，曝气人工湿地1包括预处理装置20、输水装置30、好氧处理池40、缺氧反硝化池50以及曝气复氧池60。预处理装置20属于拦水堰10附近，包括一拦污栅21以及设于拦污栅21后方的一滤网22，拦污栅21用于拦截黑臭水体中的漂浮物，滤网22用于拦截颗粒悬浮物。所述输水装置30包括一配水渠31以及一进水渠32，配水渠31与缺氧反硝化池50相连通，进水渠32与好氧处理池40相连通，配水渠31及进水渠32将经过预处理装置20处理过的黑臭水体分别输送至缺氧反硝化池50及好氧处理池40中。具体地，通过进水渠32进入好氧处理池40内的黑臭水体的流量Q2与通过配水渠31进入缺氧反硝化池50内的黑臭水体的流量Q1的比受水体水质的限制，较佳地，Q1/Q2＝1/4*河道中黑臭水体的COD值/总氮值。
如图2～3所示，好氧处理池40、缺氧反硝化池50及曝气复氧池60均自地面沿垂直方向向下依次包括植物层41、砾石填料层42、曝气管43及防渗膜44。植物可为芦苇、美人蕉等。好氧处理池40、缺氧反硝化池50及曝气复氧池60的曝气管43均由一鼓风机房45控制及曝气。输水装置30还包括设于好氧处理池40与缺氧反硝化池50之间的第一出水渠33，以及设于缺氧反硝化池50及曝气复氧池60之间的第二出水渠34。经过预处理装置20处理的黑臭水体自进水渠32和配水渠31的底部入口进入，然后进水渠32内的黑臭水体自进水渠32顶部溢流至好氧处理池40中，黑臭水体自好氧处理池40底面往下流至防渗膜44的过程中，通过滤床、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，降解污水中的污染物质。其作用机理包括系统的吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀，微生物的分解、转化，植物的吸收、积累、各类动物的作用，好氧处理池40中的曝气管43充分曝气充氧，主要去除污水中的COD、BOD和氨氮等污染物。配水渠31与第一出水渠33相连通，经过好氧处理池40处理的黑臭水体以及配水渠31中仅经预处理的黑臭水体自第一出水渠33的底部进入，并自第一出水渠33的顶部溢流至缺氧反硝化池50内，缺氧反硝化池50主要进行反硝化脱氮反应，需要厌氧的环境，保持氧含量低于0.5mg/L，缺氧反硝化池50的曝气管43上开设的气孔较好氧反应池及曝气复氧池60的大，较大的气泡主要起到搅拌作用，并可用于反清洗缺氧反硝化池50。自配水渠31中进入缺氧反硝化池50的仅经预处理的黑臭水体给反硝化细菌提供了碳源，无需另外添加。经过缺氧反硝化池50处理的黑臭水体自第二出水渠34的底部进入，并自第二出水渠34的底部溢流至曝气复氧池60，曝气复氧池60的曝气管43对黑臭水体进行充分复氧，以进一步处理污水中的COD、BOD。较佳地，配水渠31亦与第二出水渠34相连通，根据水质情况，部分配水渠31的仅经预处理的黑臭水体进入第二出水渠34，并自第二出水渠34进入曝气复氧池60进行处理。经过曝气复氧池60处理的黑臭水体已消除了黑臭，并达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准，经曝气复氧池60处理过的黑臭水体溢流至一排水渠35，一部分经排水渠35输送至拦水堰10的下游作为生态补水及景观水，其与部分直接外排。较佳地，输送至拦水堰10下游的水量与直接外排的水量的比为1:4。
较佳地，在曝气人工湿地1的长度为80m～100m的规格时，好氧处理池40的容积负荷为3～4kgBOD5/(m3d)，缺氧反硝化池50的容积负荷为2～3kgBOD5/(m3d)。曝气人工湿地1的水力负荷为3～7m3/(m2d)。
当然，曝气人工湿地1不仅可处理黑臭水体，与其他实施例中，曝气人工湿地1也适用于受污染的河道及湖泊的水质修复，污水处理厂二级处理之后的尾水达标以及初期雨水处理，具有处理水量大、效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等优点。解决了传统人工湿地占地面积大、处理效率低、氧气供应不足及易堵塞等问题。
与现有技术相比，本发明的曝气人工湿地1依次包括好氧处理池40、缺氧反硝化池50及曝气复氧池60，好氧处理池40对黑臭水体进行曝气，主要发生硝化反应，去除黑臭水体中的COD、BOD、氨氮等污染物；缺氧反硝化池50主要进行反硝化脱氮反应，且输水装置30将河道中的黑臭水体部分输送至该缺氧反硝化池50中以补充碳源，而无需另外补加碳源，降低了处理成本；曝气复氧池60对黑臭水体进行曝气复氧，进一步去除黑臭水体中的COD和BOD；处理效果好，能消除黑臭，并达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准，且处理成本低，经济适用。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种曝气人工湿地，其特征在于，包括：
输水装置；
好氧处理池，所述好氧处理池与所述输水装置相连通，所述输水装置将河道中的黑臭水体输送至所述好氧处理池；
缺氧反硝化池，所述缺氧反硝化池与所述输水装置及所述好氧处理池相连通，所述好氧处理池处理过的所述黑臭水体溢流至所述缺氧反硝化池，所述输水装置将所述河道中的所述黑臭水体输送至所述缺氧反硝化池以补充碳源；以及
曝气复氧池，所述曝气复氧池与所述缺氧反硝化池相连通，所述缺氧反硝化池处理过的所述黑臭水体溢流至所述曝气复氧池，
预处理装置；
拦水堰，所述拦水堰设于所述预处理装置附近的所述河道里，用于拦截所述黑臭水体，
所述输水装置包括配水渠、进水渠、第一出水渠、第二出水渠和排水渠，所述配水渠与所述缺氧反硝化池相连通，所述进水渠与所述好氧处理池相连通，所述配水渠及所述进水渠将经过所述预处理装置处理过的黑臭水体分别输送至所述缺氧反硝化池及所述好氧处理池中，所述第一出水渠设于所述好氧处理池与所述缺氧反硝化池之间，所述第二出水渠设于所述缺氧反硝化池及所述曝气复氧池之间，所述配水渠与所述第一出水渠和所述第二出水渠皆相连通，所述曝气复氧池处理过的所述黑臭水体溢流至所述排水渠内，所述排水渠将处理过的部分所述黑臭水体输送至所述拦水堰的下游，
所述曝气人工湿地设于河道漫滩上，所述好氧处理池、所述缺氧反硝化池及所述曝气复氧池均包括曝气管，所述缺氧反硝化池的曝气管上开设的气孔较所述好氧处理池及所述曝气复氧池的大，所述好氧处理池、所述缺氧反硝化池及所述曝气复氧池均自地面沿垂直方向向下依次包括植物层、砾石填料层、曝气管及防渗膜。
2.如权利要求1所述的曝气人工湿地，其特征在于：所述输水装置前包括一预处理装置，所述预处理装置包括一拦污栅，用于拦截所述黑臭水体中的漂浮物。
3.如权利要求2所述的曝气人工湿地，其特征在于：所述预处理装置还包括设于所述拦污栅后方的一滤网，所述滤网用于拦截颗粒悬浮物。
4.如权利要求1所述的曝气人工湿地，其特征在于：所述好氧处理池的容积负荷为3～4kgBOD5/(m3d)，所述缺氧反硝化池的容积负荷为2～3kgNO3-N/(m3d)。
5.如权利要求1所述的曝气人工湿地，其特征在于：所述曝气人工湿地的水力负荷为3～7m3/(m2d)。
6.如权利要求1所述的曝气人工湿地，其特征在于：所述输水装置输送至所述好氧处理池的流量为Q1，所述输水装置输送至所述缺氧反硝化池的流量为Q2，则Q1/Q2＝1/4*所述河道中所述黑臭水体的COD值/总氮值。
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