CN201850198U

CN201850198U - 一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统

Info

Publication number: CN201850198U
Application number: CN2010205710095U
Authority: CN
Inventors: 黄建华; 李树存; 韩勇刚
Original assignee: SHENZHEN MARIA WATER AFFAIRS HOLDINGS CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN MARIA WATER AFFAIRS HOLDINGS CO Ltd
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-10-21

Abstract

本实用新型涉及一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统，属于污水的深度处理与回用工程技术领域。该系统依次连通有生物硝化池、水解脱氮池、生态补碳床、垂直流人工湿地和放流池。本实用新型针对现有人工湿地技术在处理污水处理厂尾水时存在的缺点，提出了一种高效脱氮湿地系统，该系统能有效解决污水处理厂尾水的脱氮难题，处理后水质全面达到地表V类水标准，能有效减轻水体污染负荷，防止水体发生富营养化。

Description

一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统

技术领域

本实用新型涉及一种高效脱氮湿地系统，属于污水的深度处理与回用工程技术领域，更具体地说，涉及一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统。

背景技术

目前，污水一般在经过污水处理厂处理，达到排放标准后，被直接排放到水域中。但由于污水处理厂尾水中各污染物浓度仍然较高，特别是CODcr及TN指标，相对于地表V类水还有很大差距，当尾水直接排入封闭、半封闭或调节能力不强的水域时，极易引发溶解氧下降、水体富营养化等严重的环境问题。如何对污水处理厂尾水进行深度处理，进一步减轻水体污染负荷，成为一项迫切需要解决的问题。

现有的人工湿地技术具有投资少、运行成本低等特点，已经成为污水处理厂尾水深度处理的重要技术手段。但污水处理厂尾水在进行人工湿地处理时，因进水碳氮比C/N比较低，难以进行生物反硝化脱氮，总氮的去除主要靠植物吸收及湿地基质吸附，效果不明显。为解决这一难题，国内多个研究单位和企业也做了大量研究，形成了多种湿地脱氮工艺。主要的解决方法是向湿地体系中投加碳源，如甲醇、乙醇、葡萄糖等物质，这种方法虽然能得到较高的脱氮效率，但运行成本也较高；另外有些方法将秸秆切碎作为湿地外加碳源，但并未考虑尾水中氨氮的去除，同时该研究中也缺乏对秸秆水解控制的深入研究。还有方法采用垂直流、表面流湿地、生物氧化塘等综合处理办法，可以利用大量沉水植物补充碳源，据报道，对总氮也有很好的去除效果，但这种方法的缺点在于占地面积大，不适宜于大规模的应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有污水脱氮湿地系统中存在的污水处理效果差的缺陷，提供一种污水处理效果好的用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统，该系统包括依次连通的生物硝化池、水解脱氮池、生态补碳床、垂直流人工湿地和放流池；所述生物硝化池内设有弹性塑料填料层，所述水解脱氮池内设有生物介质填料层。

所述生物硝化池包括池体和曝气系统；所述池体设有进水管口、出水管口、弹性塑料组合填料层和用于支撑弹性塑料填料层的支架；所述曝气系统包括曝气器和鼓风机，所述曝气器和所述鼓风机通过气管连接；所述曝气器位于所述支架的下方，所述曝气器为微孔曝气器。

所述水解脱氮池通过隔墙分成若干个格子，所述水解脱氮池内设有生物介质填料层，所述生物介质填料层为树皮填料层、植物秸秆填料层或树皮、植物秸秆混合填料层。

所述生态补碳床通过隔墙分为前后两段且在隔墙底部相通，前段为砾石填料补碳床段，后段为秸秆、木屑与砾石混合物补碳床段。

所述垂直流人工湿地设有人工湿地填料层，所述人工湿地填料层从上往下依次包括表面土壤层、砂层和砾石层；所述砾石层为活性钙砾石层；所述垂直流人工湿地池内的布水系统采用分支布管方式。

所述放流池的出水端设有多级重力跌水复氧设施。

本实用新型污水处理效果好。污水厂尾水依次流过本系统中的生物硝化池、水解脱氮池、生态补碳床、垂直流人工湿地和放流池后，脱氮效率较传统的人工湿地系统有大幅提高，达到90％以上；

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型的高效脱氮湿地系统包括生物硝化池20、水解脱氮池21、生态补碳床22、垂直流人工湿地23池和放流池24；生物硝化池20通过生物填料的硝化实现污水中氨氮的去除，水解脱氮池21通过生物填料的水解产生微生物反硝化所需碳源，实现污水脱氮，生态补碳床22一方面通过生物填料的水解产生微生物反硝化所需碳源，实现污水脱氮；另一方面通过砾石填料拦截水解脱氮池中的颗粒物等，防止后续湿地工艺堵塞。

生物硝化池20内设有弹性塑料填料层6，水解脱氮池21内设有生物介质填料层7。

下面对实用新型的各个组成部分进行详述：

生物硝化池20

本实用新型中的生物硝化池20一般为矩形，池壁为防渗钢筋混凝土结构，即抗渗混凝土池壁2，防渗等级为S6，池内含有弹性塑料填料层6且安装有曝气系统。弹性塑料填料层6的下方安装有支架，曝气系统包括曝气器5，曝气器5与鼓风机3之间连接有气管4，曝气器5位于支架的下方，曝气器5为微孔曝气器5。系统正式运行后，在弹性塑料填料层6的表面会形成一层薄的生物膜，生物膜外表面为好氧微生物，生物膜内表面附着生长多种缺氧及厌氧微生物；通过鼓风机3向硝化池内输送氧气，供好氧微生物进行硝化作用，将废水中的氨氮转化为硝态氮，由于生物膜内表面为缺氧环境，在此条件下，反硝化菌通过反硝化作用将部分硝态氮转化为N₂，释放至空气中，实现部分总氮的去除。

水解脱氮池21

本实用新型中的水解脱氮池21池体为防渗钢筋混凝土结构，水解脱氮池21依处理规模分成若干个格子，比如4-8格，各个格子之间用隔墙8隔开且互不连通，并联运行，便于在对其中的一格进行清污时，不影响整个系统的运行。系统运行后，向水解脱氮池21内定期投放树皮，树皮具有表面积大，吸附能力强，并且由于其表面凸凹不平的天然构造，非常适宜于微生物的生长繁殖，在系统长期运行过程中，树皮还不断分解出微生物反硝化所需碳源，促进反硝化完成。另外，也可将湿地系统中的植物秸秆经过切碎后，投入到本池中，通过秸秆水解向水体缓慢释放可利用碳源，保证反硝化脱氮过程的进行，同时，实现废物的再利用。水解脱氮池21内的填料为树皮或植物秸秆或树皮与植物秸秆的混合物。

树皮主要指表面粗糙度较高的植物树皮，如松树树皮。通过实验证明，在使用本系统处理城市污水厂尾水时，吨水处理树皮用量在0.05-0.15kg之间，相应树皮更换周期在4月至12月之间。实际的用量及更换周期可根据水质的具体参数进行分析确定。

生态补碳床22

本实用新型中的生态补碳床22分为两段：前段为砾石填料补碳床段9，所选砾石为大颗粒砾石，后段为秸秆、木屑与砾石混合物补碳床段(11)，其填料主要是湿地植物秸秆、木屑与砾石混合物。水流经过时，砾石表面溶解的Ca²⁺离子固定水中部分PO4^3-离子，去除部分磷；大颗粒砾石另一重要功能是对污水中少量悬浮物进行预过滤，减少人工湿地堵塞的风险；污水经过生态补碳床22后段时，与秸秆、木屑等充分接触，可获得秸秆、木屑分解产物，再次补充系统碳源，保证人工湿地处理阶段对总氮的去除。生态补碳床22的表面设有土层，污水出口处设有出水槽12。

垂直流人工湿地23

本实用新型中的人工湿地为垂直流人工湿地23，人工湿地填料层14从上往下依次包括表面土壤层、砂层和砾石层；砾石层为活性钙砾石层。上层栽种各种湿地景观植物，污水通过布水管13进入人工湿地后，沿垂直方向依次通过表面土壤层、植物根系、砂层、砾石层，最后进入底部集水管16。此阶段通过植物根系的吸收、湿地内微生物的氧化、硝化、反硝化等多重作用去除CODcr、BOD₅、N、P等污染物。在这一阶段，微生物利用前处理阶段补充的碳源，进一步实现TN的高脱除率。

放流池24

本实用新型中的放流池24中设置不同高度的控制阀19和溢流堰18，用来控制湿地系统内部水位高度。放流池24末端设多级重力跌水复氧设施，增加水体氧含量。

本实用新型的动态过程是：污水处理厂尾水由进水管1进入生物硝化池20，鼓风机3开始曝气，生长在弹性塑料填料层6上的微生物利用污水中的有机物进行硝化反应，将污水中的氨氮转化为硝态氮；污水从生物硝化池20流出进入水解脱氮池21，在水解脱氮池21内填有树皮、秸秆等生物介质，利用树皮的吸附作用去除污染物质，同时，树皮凸凹不平的表面为各种微生物创造良好的生存环境，树皮及秸秆生物填料的缓慢水解，也为微生物提供反硝化所需碳源，起到强化脱氮的作用。水解硝化池内还布置有隔墙8，将水解硝化池分为多格并联，有利于清淤及填料更换。污水从水解脱氮池21流出进入生态补碳床22，生态补碳床22分为两段：前段主要填充大颗粒砾石填料，粒径40-60mm，后段中主要填充湿地植物秸秆、木屑与砾石混合物。前段中的大颗粒砾石对污水中少量悬浮物进行预过滤，减少人工湿地堵塞的风险，同时负担部分磷的去除；污水经过生态补碳床22后段时，与秸秆、木屑等充分接触，可获得秸秆、木屑分解产物，再次补充系统碳源，保证人工湿地处理阶段对总氮的去除。生态补碳床22出水通过出水槽12进入垂直流人工湿地23，湿地底部做防渗土工膜，布水系统采用分支布水管13，湿地植物15选用脱氮除磷效果好的藨草、香蒲、芦苇等。处理后的水通过湿地底部集水管16进入放流池24，然后通过出水控制阀19流出系统。

本系统处理污水处理厂尾水时，表面水力负荷可达到1m^3/m²·d。

系统运行成本低。本系统使用树皮作为主要生物介质，运行成本低；同时可充分利用湿地收割植物，如藨草、香蒲、芦苇等秸秆作为外加碳源，解决湿地植物收割后的利用问题。

通过实施本实用新型的高效脱氮湿地系统，当参数为CODcr 48mg/L，BOD₅8.0mg/L，NH₃-N 4.7mg/L，TN 8.0mg/L的污水依次通过水力停留时间为2h的生物硝化池20、水力停留时间为6h的水解脱氮池21、水力停留时间为2h的生态补碳床22、水力停留时间为24h的垂直流人工湿地23、停留时间为15min的放流池24后，出水参数为CODcr 28mg/L，BOD₅3.5mg/L，NH₃-N 1.8mg/LTN 1.6mg/L，水质达到地表V类水水质。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims

1.一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统，其特征在于：该系统包括依次连通的生物硝化池（20）、水解脱氮池（21）、生态补碳床（22）、垂直流人工湿地（23）和放流池（24）；所述生物硝化池（20）内设有弹性塑料填料层（6），所述水解脱氮池（21）内设有生物介质填料层（7）。

2.根据权利要求1所述的高效脱氮湿地系统，其特征在于：所述生物硝化池（20）包括池体和曝气系统；所述池体设有进水管口、出水管口、弹性塑料组合填料层（6）和用于支撑弹性塑料填料层（6）的支架；所述曝气系统包括曝气器（5）和鼓风机（3），所述曝气器（5）和所述鼓风机（3）通过气管（4）连接；所述曝气器（5）位于所述支架的下方，所述曝气器（5）为微孔曝气器。

3.根据权利要求1所述的高效脱氮湿地系统，其特征在于：所述水解脱氮池（21）通过隔墙（8）分成若干个格子，所述水解脱氮池（21）内设有生物介质填料层（7），所述生物介质填料层（7）为树皮填料层、植物秸秆填料层或树皮、植物秸秆混合填料层。

4.根据权利要求1所述的高效脱氮湿地系统，其特征在于：所述生态补碳床（22）通过隔墙分为前后两段且在隔墙底部相通，前段为砾石填料补碳床段（9），后段为秸秆、木屑与砾石混合物补碳床段（11）。

5.根据权利要求1所述的高效脱氮湿地系统，其特征在于：所述垂直流人工湿地（23）设有人工湿地填料层（14），所述人工湿地填料层（14）从上往下依次包括表面土壤层、砂层和砾石层；所述砾石层为活性钙砾石层；所述垂直流人工湿地（23）池内的布水系统采用分支布管方式。

6.根据权利要求1所述的高效脱氮湿地系统，其特征在于：所述放流池（24）的出水端设有多级重力跌水复氧设施。