提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统技术方案

本发明专利技术涉及提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，包括依次设置的配水区、净化区及集水区，配水区连接进水管，集水区连接出水管，净化区中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合基质、砾石基质及沸石基质。与现有技术相比，本发明专利技术将潜流湿地与硫自养反硝化相结合，脱除进水中的硝酸盐，由于脱氮硫杆菌生长缓慢，增殖速率远远低于异养菌，因此，该潜流湿地系统在高效反硝化脱氮的同时，也不会由于微生物的大量繁殖而造成潜流湿地系统堵塞。同时利用混合基质中的石灰石，实现对进水中磷酸盐的去除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水厂尾水生态处理
，尤其是涉及一种提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统。
技术介绍
根据《2012国民经济和社会发展统计公报》]中显示2012年末我国城市污水处理厂日处理能力已达11255万立方米，城市污水处理率达到82.6％。由此可见，每年需处理污水量十分巨大。根据我国《城镇污水处理厂排放标准》(GB18989-2002)的一级A标显示：总氮、总磷排放标准分别为15mg/L、0.5mg/L，而《地表水环境质量标准》(GB3838-200)中V类水的总氮总磷标准为2mg/L、0.4(0.2)mg/L。很显然，经过污水处理厂的生化处理可以削减掉污水中大部分的氮磷类污染物，但处理后水总氮总磷含量与受纳地表水体相比仍然较高，因此并不能从根本上解决受纳水体的富营养化问题。为了改善受纳水体的水环境质量，此类富含硝酸盐、磷酸盐污染水亟待处理。研究表明，人工湿地广泛应用于水体水质的净化与恢复、面源污染的控制、初期降雨的处理以及城市污水处理厂尾水的深度处理。但是，将人工湿地应用于此类低碳高氮类污染水的处理会因碳源不足而存在较大的难度，如果添加异养碳源，不仅会提高处理成本，还有可能造成二次污染。除此之外，相关研究表明人工湿地的堵塞很大程度上是由于异养菌生长过快而造成的生物性堵塞。因此如何提高脱氮效能、解决碳源不足、防止人工湿地堵塞成为水处理界关注的重点。近年来，硫自养反硝化由于具有反硝化效率高、污泥产量低等特点越来越受到人们的关注。因此，通过将潜流人工湿地与硫自养反硝化技术相结合，应该能够解决以硝酸盐为主的污染水体的净化难题。中国专利CN101993150A公开了复式潜流人工湿地系统，包括湿地池及湿地床体，湿地床体表层为小粒径填料层，表层至池底为大粒径填料层，设进水管，收水槽，收水槽的收水侧为连接细格栅的收水花墙并设出水管，湿地植物分布于湿地床体表面；特征是进水端与出水端设置在湿地床体的同一端，进水管为沿短边堤坝方向水平设置在大粒径填料层和小粒径填料层之间的穿孔管；收水槽与进水管平行设置在进水管远离短边堤坝一侧；沿长边堤坝向湿地床体斜下方设置一隔水层，其上端与收水花墙底部连接，下端与后端短边堤坝及池底保有距离，两侧长边与堤坝连接，湿地床体设放气管，与传统潜流湿地构型相比，该专利能够在一定程度上提高湿地系统的脱氮效果，但是对于处理低碳氮比污染水而言，该专利无法实现湿地系统的高效脱氮除磷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有污水厂尾水硝酸盐含量较高、有效碳源不足等问题，提供一种潜流湿地与硫自养反硝化相结合的技术方法，实现有效脱氮的同时，还能够避免潜流湿地普遍存在的生物堵塞问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，包括依次设置的配水区、净化区及集水区，配水区连接进水管，集水区连接出水管，所述的净化区中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合基质、砾石基质及沸石基质。所述的配水区与净化区，以及净化区与集水区之间设置使水流均匀分布的穿孔花墙。所述的硫磺/石灰石混合基质为硫磺与石灰石按体积比为1∶1构成的混合基质，该混合基质的粒径为5-8cm。硫磺上吸附的脱氮硫杆菌利用溶解在水中的单质硫还原硝酸盐，单质硫被氧化成硫酸盐，而混合基质中的石灰石可以防止反硝化过程中的pH下降，同时对进水中含有的磷酸盐具有良好的去除效果，水体在此区域停留时间为4小时。所述的砾石基质的粒径为10-12cm，在砾石基质内设置穿孔曝气管，穿孔曝气管的管径为20mm，在曝气管上每隔150mm开设孔径为4mm的曝气孔。反硝化后水体进入砾石基质区域，在此区域进行穿孔管曝气，营造好氧环境，利用砾石上附着生长的微生物降解进水中的难降解有机物，并将进水中的部分氨氮氧化成硝酸盐，且能够将上一区域中未反应完全的单质硫氧化成硫酸盐，水体在此区域停留时间为4小时。所述的沸石基质的粒径为5-8cm，水体最后进入沸石基质区域，在此区域，利用沸石基质，将水体中残余的少量氨氮吸附，进一步降低进水中的氮含量，水体在此区域停留时间为4小时。所述的硫磺/石灰石混合基质、砾石基质及沸石基质区域的体积比为1∶1∶1。所述的集水区还通过回流管与回水泵与配水区连通，处理后出水进入集水区，部分水体通过回流系统重新进入配水区，回流比为100％。与现有技术相比，本专利技术针对尾水低碳高氮的水质特征，结合自养生物反硝化原理，通过在传统的潜流湿地中放置硫磺/石灰石混合基质，能够实现高效反硝化以及除磷，且由于自养微生物生长缓慢，在水力停留时间较长的湿地中不会造成系统的生物堵塞，与异养反硝化相比更具有优势，能够实现湿地系统长期的高效脱氮除磷。附图说明图1为本专利技术的剖面结构示意图；图2为本专利技术的平面结构示意图；图中，1-进水管、2-配水区、3-净化区、31-硫磺/石灰石混合基质、32-砾石基质、33-沸石基质、34-穿孔曝气管、4-集水区、5-出水管、6-回流泵、7-回流管、8-穿孔花墙。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，其结构和如图1-2所示，包括依次设置的配水区2、净化区3及集水区4，配水区2连接进水管1，集水区4连接出水管5，配水区2与净化区3之间，以及净化区3与集水区4之间均设置使水流均匀分布的穿孔花墙8。净化区3中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合基质31、砾石基质32及沸石基质33。硫磺/石灰石混合基质31、砾石基质32及沸石基质33区域的体积比为1∶1∶1。其中，硫磺/石灰石混合基质31为硫磺与石灰石按体积比为1∶1构成的混合基质，该混合基质的粒径为5-8cm，本实施例中基质的粒径为6cm。硫磺上吸附的脱氮硫杆菌利用溶解在水中的单质硫还原硝酸盐，单质硫被氧化成硫酸盐，而混合基质中的石灰石可以防止反硝化过程中的pH下降，同时对进水中含有的磷酸盐具有良好的去除效果，水体在此区域停留时间为4小时。砾石基质32的粒径为10-12cm，本实施例中选用粒径为10cm的砾石。在砾石基质32内设置穿孔曝气管34，穿孔曝气管34的管径为20mm，在曝气管上每隔150mm开设孔径为4mm的曝气孔。反硝化后水体进入砾石基质区域，在此区域进行穿孔管曝气，营造好氧环境，利用砾石上附着生长的微生物降解进水本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，包括依次设置的配水区、净化区及集水区，配水区连接进水管，集水区连接出水管，其特征在于，所述的净化区中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合基质、砾石基质及沸石基质。

【技术特征摘要】
1.提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，包括依次设置
的配水区、净化区及集水区，配水区连接进水管，集水区连接出水管，
其特征在于，所述的净化区中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合
基质、砾石基质及沸石基质。
2.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿
地系统，其特征在于，所述的配水区与净化区之间设置使水流均匀分布的穿孔花墙。
3.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿
地系统，其特征在于，所述的净化区与集水区之间设置使水流均匀分布的穿孔花墙。
4.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿
地系统，其特征在于，所述的硫磺/石灰石混合基质为硫磺与石灰石按体积比为1∶
1构成的混合基质，该混合基质的粒径为5-8cm。
5.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿
地系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：何圣兵，戴谨微，费翔，周伟丽，黄荣振，陈雪初，高建文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31