CN110127953B - 一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生活污水处理技术领域，具体涉及一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统及方法，尤其适用于微污染的地表水体或生活污水的处理。本发明提供的系统主体借鉴了生物脱氮净水原理，采用多级潜流湿地系统循环回流形式设计，不仅具有植物吸收、介质沉淀吸附、微生物降解等多种功能，同时通过前段曝气、水量/水位调控等措施，构建湿地单元内部缺氧/厌氧—好氧环境，实现同一湿地单元内部短程硝化/反硝化脱氮作用，显著提高生物脱氮效率。同时，该系统不需要外加碳源，更加经济，也避免了给湿地系统自身平衡带来的影响。

Description

一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统及方法

技术领域

本发明属于生活污水处理技术领域，具体涉及一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统及方法，所述系统及方法尤其适用于微污染的地表水体或生活污水的处理。

背景技术

人工湿地是通过模拟自然湿地，经人为设计和建造，并可监督控制的一种污水生态处理工程，它是由基质、植物、微生物和水体组成的一种复合生态系统，其去污机理是利用基质、植物和微生物三者间物理、化学和生物三重协调作用，通过过滤、吸附、沉降、离子交换、植物吸收和微生物分解，实现对污水的高效净化。因具有投资少、效率高、处理效果稳定、运行费用低、抗负荷冲击能力强和维护方便等优点，现已被广泛应用于多类废水处理，相关的研究同时也在广泛地开展。

人工湿地中氮的去除主要依赖微生物的生理生化反应，其中硝化/反硝化被认为是最主要的脱氮途径。现阶段为了提高人工湿地的脱氮效率，许多学者研究了通过增加有机碳源等措施来加强人工湿地硝化与反硝化作用，虽然取得了一定的效果但是添加有机碳源增加了人工湿地的运行成本，不利于人工湿地技术的发展。

短程硝化反硝化作为新兴的生物脱氮技术,关键是利用需氧氨氧化菌(AOB)将氨氮转化成亚硝态氮，抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长活性，阻碍NOB将亚硝态氮氧化为硝态氮，在反硝化菌的作用下将亚硝态氮直接转化为氮气的反应。相比于以往的硝化/反硝化过程，短程硝化/反硝化过程可节约25％的曝气量和40％的有机碳源,而且亚硝酸盐氮作为反硝化底物的反应速率是硝酸盐氮为底物的1.5～2倍，从而实现经济高效的脱氮。

然而，目前人工湿地短程硝化/反硝化技术补充碳源是必须的，这会带来运行成本增加、维护难度增大、系统堵塞等问题；同时，其还存在系统进水水质波动，而外碳源定量投加的运行过程中，所导致系统污染负荷增加等缺陷。另外，短程硝化/反硝化技术主要应用在污泥脱水上清液、垃圾渗滤液等含高浓度氨氮废水处理的SBR工艺中，而在人工湿地短程硝化/反硝化技术净化微污染的地表水体和生活污水中的应用报道较少，原因在于针对碳氮比更低的进水，水体可生化性低成为影响脱氮效率的不利因素，同时受传统人工湿地系统内部以缺氧/厌氧为主的溶氧环境，硝化过程成为系统脱氮效率低的限制性因素。另外，硝化过程分为氨氧化和亚硝酸盐氧化两个阶段，若能优化人工湿地的运行条件、稳定的将硝化反应控制在生成亚硝酸盐氮阶段，进一步再完成反硝化反应，则有望突破人工湿地实现短程硝化反硝化的瓶颈。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的人工湿地短程硝化/反硝化系统需要外加碳源，硝化效率低等缺陷，从而提供一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，包括：

曝气单元，包括曝气池和设置于所述曝气池底部的曝气装置；

两级串联湿地系统，包括一级湿地单元和二级湿地单元，其中，

所述一级湿地单元与曝气单元连通设置，设置形式为下行流，其中填充有填料，上表种植挺水植物，

所述二级湿地单元的设置形式为上行流，其中填充有填料，上表种植挺水植物；

水流调配单元，包括集水池，设置于一级湿地单元与二级湿地单元之间，分别与一级湿地单元和二级湿地单元连通设置，所述集水池内设置有回流泵，通过回流管与所述曝气单元连通；

生物塘，与二级湿地单元连通设置。

进一步地，还包括进水泵，与所述一级湿地单元连通设置；

所述生物塘下部还设置有出水管。

进一步地，所述一级湿地单元顶部设置有一级湿地布水管，通过一级湿地入水口与曝气单元连通，底部设置有一级湿地集水管，通过一级湿地出水口与所述集水池连通；

所述二级湿地单元底部设置有二级湿地布水管，通过二级湿地入水口与集水池连通，顶部设置有二级湿地集水管，通过二级湿地出水口与所述生物塘连通。

进一步地，所述集水池内还设置有水位调节管，与所述一级湿地集水管连通，所述水位调节管的出水端位于所述集水池上部。

所述一级湿地单元和二级湿地单元内部均填充两种粒径规格分别为2～5mm和5～10mm的颗粒状石灰质碎石基质材料，2～5mm和5～10mm两种粒径基质材料填充体积比为4:1～5:1。

一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法，包括如下步骤：

将受污染水体进行曝气处理，提升水体溶解氧浓度；

将曝气处理后的水体进行下行流一级湿地处理，经处理后的水体进入集水池，其中一部分间歇回流至曝气处理步骤，另一部分进行上行流二级湿地处理，经过上行流二级湿地处理的水体进入生物塘进行处理后排出。

进一步地，所述曝气处理采用间歇曝气，停留总时间为0.625-0.78d，单次曝气时间为2-3h。

进一步地，所述一级湿地单元表面水力负荷0.64～0.8m³/(m²·d)，停留时间1.0～1.3d；

所述二级湿地单元表面水力负荷0.15～0.2m³/(m²·d)，停留时间2.6～3.25d。

进一步地，所述经处理后的水体一部分回流至曝气处理步骤的回流比为2.5-3.5：1。

进一步地，人工湿地系统表面水力负荷0.08～0.1m³/(m²·d)，该方法采取循环回流形式设计，采用间歇流方式运行，进水周期间隔6～8h，单次运行周期4～6h。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，包括：曝气单元，包括曝气池和设置于所述曝气池底部的曝气装置；两级串联湿地系统，包括一级湿地单元和二级湿地单元，其中，所述一级湿地单元与曝气单元连通设置，设置形式为下行流，其中填充有填料，上表种植挺水植物，所述二级湿地单元的设置形式为上行流，其中填充有填料，上表种植挺水植物；水流调配单元，包括集水池，设置于一级湿地单元与二级湿地单元之间，分别与一级湿地单元和二级湿地单元连通设置，所述集水池内设置有回流泵，通过回流管与所述曝气单元连通；生物塘，与二级湿地单元连通设置。本发明提供的系统主体借鉴了生物脱氮净水原理，采用多级潜流湿地系统循环回流形式设计，不仅具有植物吸收、介质沉淀吸附、微生物降解等多种功能，同时通过前段曝气、水量/水位调控等措施，构建湿地单元内部缺氧/厌氧—好氧环境，实现其中短程硝化/反硝化脱氮作用，显著提高生物脱氮效率。同时，该系统不需要外加碳源，通过系统回流设施的设置和运行调控，部分出水回流至前段曝气池，与进水充分混合后进入后续湿地单元，从而提高进入湿地单元内部水体亚硝态氮及硝态氮浓度，进一步为湿地系统内部反硝化脱氮过程创造有利条件，同时实现进水中有机物在脱氮反应过程被充分利用，从而强化系统对氮和有机物的去除。该系统在前段曝气池对受污染水体进行强化曝气，有效提高源水中溶解氧浓度，为湿地内部溶氧环境的改善提供了初步条件，同时有效降解部分好氧有机物，降低湿地系统内部好氧有机物降解与氨氮氧化过程中对溶氧的竞争关系，提高硝化反应速率。

2.本发明提供的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，采用间歇流运行方式，进水周期间隔6～8h，单次运行周期4～6h，通过进水、反应、落干、静置等不同周期交替运行状态，使上部基质层处于“干/湿”交替状态，促进内部复氧效率，提升硝化反应速率。

3.本发明提供的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，采用间歇回流方式运行，通过液体回流，调节两级湿地内水位和流量变化，实现一级湿地水位变幅30～50cm，二级湿地水位变幅20～30cm。水位变幅，有益于增强湿地内部复氧能力，改善溶氧环境，构建成为缺氧/厌氧—好氧的微环境，改善氨氧化细菌、氨氧化古菌、反硝化细菌、厌氧氨氧化细菌等具有脱氮功能微生物的生境条件；通过复氧能力的提高，为具有氨氧化功能的微生物富集创建适宜环境，强化短程硝化、反硝化等生物作用效果，提高人工湿地的硝化能力，最终提升湿地系统对氮类化合物的去除效果。

4.本发明提供的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，两级湿地内进行基质材料优化配置，优选具有多空穴结构、比表面积大的天然材料，有利于微生物的附着生长及污染物的吸附。一级湿地和二级湿地内部配置基质材料分别为粒径规格2～5mm、5～10mm的颗粒状石灰质碎石。

5.本发明提供的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法，使用本发明提出的人工湿地短程硝化反硝化生物脱氮系统净化受污染水体，其适宜表面水力负荷0.08～0.1m³/(m²·d)，出水污染物浓度为：TN 4.6mg/L～14mg/L、NH₃-N 0.18mg/L～2.8mg/L、COD_Cr10mg/L～15mg/L；对水体中主要污染物的去除效果为：TN平均去除率约为43.5％～57％，NH₃-N平均去除率约为85-86％，COD_Cr平均去除率61％～86％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-曝气单元；11-曝气池；12-曝气装置；2-一级湿地单元；21-一级湿地布水管；22-一级湿地入水口；23-一级湿地集水管；24-一级湿地出水口；3-二级湿地单元；31-二级湿地布水管；32-二级湿地入水口；33-二级湿地集水管；34-二级湿地出水口；4-集水池；41-水位调节管；42-出水端；5-回流泵；6-回流管；7-生物塘；8-挺水植物；9-进水泵；10-出水管；181-第一液体流量计；182-第二液体流量计；

附图标记的编号方式，例如：某装置包括：A部件，用1来表示，A部件包括三个部分，则分别用11、12和13来表示，如果序号11代表的部分还包括三个部分，则用111、112、113来表示。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，在本发明的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统主要包括：受污染水源、进水泵9、曝气池11、微孔曝气器(曝气装置12)、一级湿地单元2、集水池4、回流泵5、二级湿地单元3、生物塘7、基质材料、管道和流量控制器等。

进水泵9的入水口连接受污染水源，该受污染水源可以是河湖水域也可以是用来储存河湖水体或污水的集水池，进水泵9的出水口连接位于曝气池11顶部入水口，由第一液体流量计181进行流量控制；曝气池11底部设置有微孔曝气头，微孔曝气头与鼓风机(图中未示出)相连接；该曝气池11出水口与一级湿地单元2顶部的一级湿地单元入水口22连接，该入水口22连接一级湿地布水管21；位于一级湿地单元2底部的一级湿地集水管23与水位调节管41连接；该水位调节管41出水端42位于集水池4上部；该集水池4底部出水口与二级湿地单元3底部的二级湿地布水管31连接；二级湿地单元3上部布置二级湿地集水管33，该集水管出水口位于生物塘7顶部；生物塘7下部的出水管10连接自然水体；位于集水池4底部的回流泵5出水口连接回流管6；该回流管出水口位置于曝气池11顶部，回流水量由第二液体流量计进行控制。

一级湿地单元2内部填充两种粒径规格分别为2～5mm和5～10mm的颗粒状石灰质碎石基质材料，基质材料填充体积占该一级湿地单元2体积的75％左右，2～5mm和5～10mm两种粒径基质材料填充体积比为4:1～5:1，石灰质碎石表观为不规则颗粒，平均孔隙率在40％左右；一级湿地单元2上层种植挺水植物芦苇。

该二级湿地单元3内部填充多种粒径规格不同的颗粒状基质材料，分别为2～5mm和5～10mm颗粒状石灰质碎石基质材料；该二级湿地单元3上层种植挺水植物芦苇。

如图1所示，其是本发明提供的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法一种优选实施方式的流程图，该工艺方法应用了上述人工湿地短程硝/化反硝化生物脱氮系统，具体操作步骤如下：

(1)该系统表面水力负荷0.08～0.1m³/(m²·d)，采取循环回流形式设计，采用间歇流方式运行，进水周期间隔6～8h，单次运行周期4～6h。

(2)受污染水体经进水泵9提升至曝气池11中，集水池4回流液经回流泵5至曝气池11中，在曝气装置12作用下，提升水体溶解氧浓度，同时降解部分好氧有机物；该系统采用间歇曝气运行方式，单次曝气时间2～3h，停留时间0.625～0.78d；

(3)曝气池11出水经顶部一级湿地布水管21进入一级湿地单元2，通过石灰质碎石基质截留和吸附、挺水植物吸收、微生物降解协同作用，实现对有机物和氮类化合物去除；一级湿地单元2表面水力负荷0.64～0.8m³/(m²·d)，停留时间1.0～1.3d；

(4)一级湿地单元2出水经水位调节管41自流入集水池4，部分水体间歇回流至曝气池11中，回流比2.5-3.5:1；

(5)集水池4出水由底部二级湿地布水管31进入二级湿地单元3，通过石灰质碎石基质等颗粒状基质材料截留和吸附、挺水植物吸收、微生物降解协同作用，实现对有机物和氮类化合物去除；二级湿地单元3表面水力负荷0.15～0.2m³/(m²·d)，停留时间2.6～3.25d；

(6)二级湿地单元3出水自流入生物塘7后，自流进入自然水体，由此，通过循环回流、间歇运行方式，实现对受污染水体的净化处理。

(7)集水池4中回流泵5与进水泵9同步开启，通过液体回流，调节一级湿地单元2、二级湿地单元3水位和流量变化，实现一级湿地单元2水位变幅30～50cm，二级湿地单元3水位变幅20～30cm。

实施例1

本实施例提供一种人工湿地硝化/反硝化生物脱氮系统，其包括依次连接的曝气池11、一级湿地单元2、集水池4、二级湿地单元3和生物塘7。

如上所述的系统，其中，该系统主体采用复合垂直流人工湿地形式布置，一级湿地单元2的形式为下行流，二级湿地单元3的形式为上行流。

如上所述的系统，其中，所述系统还包括进水泵9、微孔曝气器(曝气装置12)；

其中，该进水泵9的入水口连接受污染水体，其出水口与设置于曝气池11的入水口连接，该入水口位于曝气池11顶部；该曝气池11出水与一级湿地单元2顶部一级湿地入水口22连接，该入水口连接一级湿地布水管21；位于一级湿地单元2底部的一级湿地集水管23通过一级湿地出水口24与水位调节管41连接；该水位调节管41出水端42位于集水池4上部；该集水池4底部出水口通过二级湿地入水口32与二级湿地单元3底部的二级湿地布水管31连接；二级湿地单元3上部布置二级湿地集水管33，二级湿地出水口34位于生物塘7顶部；生物塘7下部的出水口通过出水管10连接自然水体；

该一级湿地单元2内部填充两种粒径规格分别为2～5mm和5～10mm的颗粒状石灰质碎石基质材料，基质材料填充体积占该一级湿地单元2体积的75％，2～5mm和5～10mm两种粒径基质材料填充体积比为5:1，分上下两层填充，其中底层填充5～10mm粒径石灰质碎石填料，该一级湿地单元2上层种植挺水植物芦苇。

该二级湿地单元3内部填充多种粒径规格不同的颗粒状基质材料，分别为2～5mm和5～10mm颗粒状石灰质碎石基质材料，2～5mm和5～10mm两种粒径基质材料填充体积比为5:1，分上下两层填充，其中底层填充5～10mm粒径石灰质碎石填料，该二级湿地单元上层种植挺水植物芦苇。

如上所述所述的净水系统，其中，所述净水系统还包括回流泵5和回流管6；

其中，回流泵5位于所述集水池4底部，该回流泵5出水口连接回流管6；该回流管出水口位置于曝气池11顶部。

本发明还提供一种人工湿地硝化/反硝化生物脱氮方法，受污染水源为北京地区某实验河湖的湖水，应用本发明的上述人工湿地系统处理受污染水体，该系统表面水力负荷0.08～0.1m³/(m²·d)，采用间歇流方式运行，进水周期间隔8h，单次运行周期4h。原水由进水泵从湖区水域送至曝气池11中，与此同时，集水池4回流液经回流水泵至曝气池11中，进行预曝气，同时进行部分好氧有机物的去除，停留时间0.78d。曝气池内进行间歇曝气，单次曝气时间3h，调节曝气池水体溶氧浓度为7～9mg/L。

随后，经预曝气的原水与回流液混合水体经一级湿地单元2顶部布水管均匀布入下行流湿地单元，通过石灰质碎石基质截留和吸附、挺水植物吸收、微生物降解协同作用，实现对有机物和氮类化合物去除，一级湿地表面水力负荷0.64～0.8m³/(m²·d)，停留时间1.0d；

系统每天分3次进水，单次进水持续时间15min，进水间隔8小时；回流设施与系统进水同步开启，每天回流3次，单次持续时间15min。经间歇进水、间歇回流的调控措施，使一级湿地上部水位变幅约50cm左右，湿地内溶解氧浓度1.5mg/L，为具有氨氧化功能的微生物富集创建适宜环境，强化短程硝化、反硝化等生物作用效果，提高人工湿地的硝化能力。

水体由一级湿地单元2出水水位调节管41自流进入集水池4，其中部分水体间歇回流至曝气池中，回流比3:1，其余水体由底部布水管进入二级湿地单元3。

二级湿地单元采用上行流形式布置，通过石灰质碎石颗粒状基质材料截留和吸附、挺水植物吸收、微生物降解协同作用，实现对有机物和氮类化合物去除；一级湿地表面水力负荷0.15～0.2m³/(m²·d)，停留时间3.25d。回流设施与系统进水同步开启，每天回流3次，单次持续时间15min，通过中间集水池液体回流，使一级湿地上部水位变幅30cm，湿地内溶解氧浓度0.2mg/L左右，有利于实现反硝化作用。

二级湿地单元3出水自流入生物塘7后，自流进入自然水体，由此，通过循环回流、间歇运行方式，实现对受污染水体的净化处理。

进水污染物平均浓度：COD_Cr 28.4mg/L、NH₃-N 1.33mg/L、TN 6.7mg/L的情况下，原水经净水系统处理后，出水污染物平均浓度为：COD_Cr 10.3mg/L、NH₃-N 0.25mg/L、TN3.83mg/L；对水体中主要污染物的去除效果为：COD_Cr平均去除率60.4％，NH₃-N平均去除率85.9％，TN平均去除率42.25％。

实施例2

本实施例提供一种人工湿地硝化/反硝化生物脱氮系统，其包括依次连接的曝气池11、一级湿地单元2、集水池4、二级湿地单元3和生物塘7。

如上所述的系统，其中，该系统主体采用复合垂直流人工湿地形式布置，一级湿地单元2的形式为下行流，二级湿地单元3的形式为上行流。

如上所述的系统，其中，所述系统还包括进水泵9、微孔曝气器(曝气装置12)；

其中，该进水泵9的入水口连接受污染水体，其出水口与设置于曝气池11的入水口连接，该入水口位于曝气池11顶部；该曝气池11出水与一级湿地单元2顶部一级湿地入水口22连接，该入水口连接一级湿地布水管21；位于一级湿地单元2底部的一级湿地集水管23通过一级湿地出水口24与水位调节管41连接；该水位调节管41出水端42位于集水池4上部；该集水池4底部出水口通过二级湿地入水口32与二级湿地单元3底部的二级湿地布水管31连接；二级湿地单元3上部布置二级湿地集水管33，二级湿地出水口34位于生物塘7顶部；生物塘7下部的出水口通过出水管10连接自然水体；

该一级湿地单元2内部填充两种粒径规格分别为2～5mm和5～10mm的颗粒状石灰质碎石基质材料，基质材料填充体积占该一级湿地单元2体积的75％，2～5mm和5～10mm两种粒径基质材料填充体积比为4:1，分上下两层填充，其中低层填充5～10mm粒径石灰质碎石填料；该一级湿地单元2上层种植挺水植物芦苇。

该二级湿地单元3内部填充多种粒径规格不同的颗粒状基质材料，分别为2～5mm和5～10mm颗粒状石灰质碎石基质材料，2～5mm和5～10mm两种粒径基质材料填充体积比为4:1，分上下两层填充，其中底层填充5～10mm粒径石灰质碎石填料；该二级湿地单元上层种植挺水植物芦苇。

如上所述所述的净水系统，其中，所述净水系统还包括回流泵5和回流管6；

其中，回流泵5位于所述集水池4底部，该回流泵5出水口连接回流管6；该回流管出水口位置于曝气池11顶部。

本发明还提供一种人工湿地硝化/反硝化生物脱氮方法，受污染水源为北京地区某区域生活污水，应用本发明的上述人工湿地系统处理受污染水体，该系统表面水力负荷0.08～0.1m³/(m²·d)，采用间歇流方式运行，进水周期间隔8h，单次运行周期6h。原水由进水泵9从生活污水池送至曝气池11中，与此同时，中间集水池4回流液经回流泵5至曝气池11中，进行预曝气，同时进行部分好氧有机物的去除，停留时间0.625d。曝气池内进行间歇曝气，单次曝气时间2h，调节曝气池水体溶氧浓度为7～9mg/L。

随后，经预曝气的原水与回流液混合水体经一级湿地的单元2顶部布水管均匀布入下行流湿地单元，通过石灰质碎石基质截留和吸附、挺水植物吸收、微生物降解协同作用，实现对有机物和氮类化合物去除，一级湿地表面水力负荷0.64～0.8m³/(m²·d)，停留时间1.3d；

系统每天分3次进水，单次进水持续时间30min，进水间隔8小时；回流设施与系统进水同步开启，每天回流3次，单次持续时间30min。经间歇进水、间歇回流的调控措施，使一级湿地上部水位变幅40cm，湿地内溶解氧浓度0.2mg/L。

水体由一级湿地单元2出水水位调节管41自流进入中间集水池4，其中部分水体间歇回流至曝气池中，回流比3:1，其余水体由底部布水管进行二级湿地单元3。

二级湿地单元3采用上行流形式布置，通过石灰质碎石颗粒状基质材料截留和吸附、挺水植物吸收、微生物降解协同作用，实现对有机物和氮类化合物去除；一级湿地表面水力负荷0.15～0.2m³/(m²·d)，停留时间2.6d；

通过中间集水池液体回流，使一级湿地上部水位变幅20cm，湿地内溶解氧浓度0.2mg/L。

二级湿地单元3出水自流入生物塘7后，自流进入自然水体，由此，通过循环回流、间歇运行方式，实现对受污染水体的净化处理。

进水污染物平均浓度：COD_Cr 105mg/L、NH₃-N 19.97mg/L、TN 34mg/L的情况下，原水经净水系统处理后，出水污染物浓度为：COD_Cr 15.4mg/L、NH₃-N 2.85mg/L、TN 14.84mg/L；对水体中主要污染物的去除效果为：COD_Cr平均去除率超过86％，NH₃-N平均去除率86.52％，TN平均去除率57.15％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，其特征在于，包括：

曝气单元，包括曝气池和设置于所述曝气池底部的曝气装置；

两级串联湿地系统，包括一级湿地单元和二级湿地单元，其中，

所述一级湿地单元与曝气单元连通设置，设置形式为下行流，其中填充有填料，上表种植挺水植物，

所述二级湿地单元的设置形式为上行流，其中填充有填料，上表种植挺水植物；

水流调配单元，包括集水池，设置于一级湿地单元与二级湿地单元之间，分别与所述一级湿地单元和二级湿地单元连通设置，所述集水池内设置有回流泵，通过回流管与所述曝气单元连通；

生物塘，与二级湿地单元连通设置。

2.根据权利要求1所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，其特征在于，还包括进水泵，与所述一级湿地单元连通设置；

所述生物塘下部还设置有出水管。

3.根据权利要求1所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，其特征在于，所述一级湿地单元顶部设置有一级湿地布水管，通过一级湿地入水口与曝气单元连通，底部设置有一级湿地集水管，通过一级湿地出水口与所述集水池连通；

所述二级湿地单元底部设置有二级湿地布水管，通过二级湿地入水口与集水池连通，顶部设置有二级湿地集水管，通过二级湿地出水口与所述生物塘连通。

4.根据权利要求3所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，其特征在于，所述集水池内还设置有水位调节管，与所述一级湿地集水管连通，所述水位调节管的出水端位于所述集水池上部。

5.根据权利要求4所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮系统，其特征在于，所述一级湿地单元和二级湿地单元内部均填充两种粒径规格分别为2～5mm和5～10mm的颗粒状石灰质碎石基质材料，2～5mm和5～10mm两种粒径基质材料填充体积比为4:1～5:1。

6.一种人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法，其特征在于，包括如下步骤：

将受污染水体进行曝气处理，提升水体溶解氧浓度；

将曝气处理后的水体进行下行流一级湿地处理，经处理后的水体，其中一部分间歇回流至曝气处理步骤，另一部分进行上行流二级湿地处理，经过上行流二级湿地处理的水体进入生物塘进行处理后排出。

7.根据权利要求6所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法，其特征在于，所述曝气处理采用间歇曝气，停留总时间为0.625-0.78d，单次曝气时间为2-3h。

8.根据权利要求6所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法，其特征在于，所述一级湿地单元表面水力负荷0.64～0.8m³/(m²·d)，停留时间1.0～1.3d；

所述二级湿地单元表面水力负荷0.15～0.2m³/(m²·d)，停留时间2.6～3.25d。

9.根据权利要求8所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法，其特征在于，所述经处理后的水体一部分回流至曝气处理步骤的回流比为2.5-3.5：1。

10.根据权利要求8所述的人工湿地短程硝化/反硝化生物脱氮方法，其特征在于，人工湿地系统表面水力负荷0.08～0.1m³/(m²·d)，该方法采取循环回流形式设计，采用间歇流方式运行，进水周期间隔6～8h，单次运行周期4～6h。

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