一种并联水平潜流人工湿地强化脱氮除磷系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种并联水平潜流人工湿地强化脱氮除磷系统及方法。主要由进水水量调节器(2)、多单元并联水平潜流人工湿地主体和出水水位控制器(8)组成。通过进水水量调节器(2)和出水水位控制器(8)调节水平潜流人工湿地中水位，增强水平潜流人工湿地系统内大气复氧的性能，提高系统内溶解氧水平与微生物活性，促进硝化反应的进行。通过多单元水平潜流人工湿地并联的配置，使处理水量稳定且可持续。污水按前后顺序经过强化除氮基质层(4)和强化除磷基质层(5)，增强脱氮除磷效果，避免因基质不合理填充造成的污染物去除效果下降。本发明专利技术弥补了水平潜流人工湿地中溶解氧水平低，脱氮除磷效果差的缺失。具有较好的脱氮除磷效果、能耗低、处理量稳定可持续、运行管理简单、能够承受较大的污染负荷，同时能够减少用地面积及建设费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种并联水平潜流人工湿地强化脱氮除 磷系统及方法。
技术介绍
人工湿地作为一种环境友好型的生态污水处理技术，具有出水水质稳定、低投资、 低能耗、抗冲击能力强、运行管理简单、具有景观价值等优点，已被广泛应用于水质改善与 生态功能恢复中。污染物在人工湿地中主要是通过基质-植物-微生物三者协同作用而去除 的，基质可以通过吸附、沉淀、过滤等物理化学作用去除水体污染物，还可以为微生物附着 和植物生长提供适宜条件，植物通过自身利用吸收去除水体污染物，微生物则通过硝化反 硝化作用去除水体污染物。在植物根区吸收利用和微生物降解污染物等生化作用过程中， 都需要溶解氧。人工湿地处理污水系统中溶解氧的高低，对污染物的去除有直接的影响。传 统水平潜流人工湿地床体一般高60-lOOcm，污水通过水平推流的流动方式在人工湿地系统 中得到处理，能够承受较大的水力负荷和污染负荷，对有机物、ss和重金属等污染物具有较 好的去除效果，但目前的水平潜流人工湿地污水处理系统中，水力停留时间长，水流较为平 缓，基质和植物长期浸泡在水中，对大气复氧及植物根部输氧具有一定的阻碍作用，造成水 平潜流人工湿地污水处理系统内溶解氧水平低，基本处于厌氧状态，从而造成水平潜流人 工湿地中硝化能力不足，氨氮的去除效果较差，尤其是对高氨氮的污水处理。在应用中，水 平潜流人工湿地往往与表面流、垂直潜流、潮汐流人工湿地及好氧生物工艺单元组合，利用 这些处理单元系统内较好的溶解氧水平，弥补水平潜流人工湿地溶解氧水平低的劣势，在 组合工艺系统内形成好氧与厌氧交替的环境，达到更好去除污水中污染物目的。如名称为 表面流-水平潜流复合人工湿地系统，公开号为CN1 01 481 1 77A的专利、申请号为 201110370614.5,名称为复合水平潜流人工湿地处理污水的系统及处理方法，公布号为 CN102515413A的专利、申请号为201210487252.2,名称为潮汐流-水平潜流组合人工湿地强 化脱氮的方法及其系统，公开号为CN102923860A的专利、申请号为201310005326.9，名称为 上向流曝气生物滤池-水平潜流人工湿地组合中水处理系统，公布号为CN103043865A的专 利。但是这类组合工艺中，需多类型处理单元共同建设，具有占地面积大，建设费用高，工艺 相对复杂，不易运行管理等缺点。 有学者为了增强水平潜流人工湿地系统中溶解氧水平，在系统中添加了一系列曝 气或复氧装置，如申请号为201310122176.X，名称为低C/N生活污水高效脱氮的复合电极水 平潜流人工湿地装置，公布号为CN103214093A的专利、申请号为200910229775.5,名称为递 减曝气潜流人工湿地，公告号为CN101704585B的专利、申请号200810112148.9,名称为一种 供养量可控的水平潜流人工湿地处理装置，公布号为CN103449611A的专利。但这些外加装 置会产生一定能耗，违背了人工湿地低能耗的特点。因此，需要寻找一种方法，从水平潜流 人工湿地自身入手，不依靠外力提高水平潜流人工湿地的充氧能力，对提高水平潜流人工 湿地的处理效果具有重大意义。 在水平潜流人工湿地中，基质是一个重要组成部分，基质的选择对湿地系统去除 氮磷具有重要的影响。但不同基质具有不同的物理化学特性，不合理的基质组合与填充方 式不仅阻碍基质自身的除污性能，还会对部分污染物的去除产生抑制作用。因此，合理进行 基质的组合和填充，对污染物去除具有重要作用。如钢渣、石灰石等基质在高效除磷的同时 产生大量的钙离子和氢氧根，这些物质对氨氮的去除具有一定影响。申请号为 200910062968.6,名称为一种垂直流人工湿地基质的制备方法，公告号为CN101585607B的 专利，针对不同特征污染物，采取不同基质组合及搭配方式，具有较好的去除效果。申请号 为200910236388.4,名称为分区脱氮除磷的人工湿地农村生活污水庭院式景观化处理装 置，公告号为CN101693587B的专利，提出分区脱氮除磷的方法，对农村生活污水具有较好去 除效果。但这些专利中均为提出基质间抑制影响的问题，从而未改进填充方式，对污染物去 除效果进一步的提高起到了阻碍作用。 虽然沸石与钢渣单独处理污水时分别在去除氮、磷方面有较好的效果。然而，申请 人的研究表明，沸石与钢渣同时处理污水时，由于钢渣具有较强的碱性，严重抑制沸石对氨 氮的吸附。椰壳纤维具有弱酸性，经过预处理后可中和钢渣的强碱性，可与沸石、钢渣进行 优化组合，避免对沸石吸附氨氮过程的抑制。同时，椰壳纤维是良好的成孔剂，并可以为人 工湿地系统提供碳源。 从上述问题可以看出，寻找一种方法，提高水平潜流人工湿地的充氧能力，使水平 潜流人工湿地形成厌氧和好氧的交替环境。同时，合理进行人工湿地基质的组合和填充，明 确基质组合的搭配次序。这些对提高水平潜流人工湿地脱氮除磷的效果具有重要的现实意 义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改进现有水平潜流人工湿地系统中溶解氧水平低，脱氮除磷 效果差而提供的。 专利技术的技术方案为，，其特 征在于由进水水量调节器2、多单元并联水平潜流人工湿地主体、出水水位控制器8组成。人 工湿地主体单元基质层前3/4段填充以沸石为主体、页岩、陶粒、火山岩等材料的一种或多 种辅助配置的强化除氮基质层4,后1/4部分基质层填充以钢渣为主体，石灰石、方解石和空 心砖等材料的一种或多种为辅助配置的强化除磷基质层5。并栽种芦苇、千屈菜、菖蒲、美人 蕉等多种湿地植物组合单元10。 污水经收集通过潜污栗及进水水量调节器2进入人工湿地主体，先后经过强化除 氮基质层4和强化除磷基质层5,经出水水位控制器8控制，调节湿地运行水位的高低，经湿 地基质、植物、微生物三者协同作用去除污水中的氮磷及有机物。 设立水平潜流人工湿地3座并联，为混凝土墙体11结构，并在底部设防渗层;每个 湿地单元基质层高80cm，长宽比控制在3:1以下，水力停留时间宜控制在1~3天;从湿地一 侧进水，通过进水水量调节器2控制进水水量，湿地基质层从左到右依次为砾石布水基质 层3、强化除氮基质层4、强化除磷基质层5、砾石收水基质层6;湿地另一侧分别在基质层 40cm、60 cm、80cm处各设一出水口，通过出水水位控制器8调节各单元运行水位和出水流量。 3个单元湿地中水位呈阶梯状，保持三个单元出水口分别在40cm、60cm和80cm，呈交替运行。 即第一单元人工湿地12在基质层80cm水位运行一定时间后，打开60cm出水口，控制流量出 水，在60cm水位运行一定时间后，打开40cm出水口，控制流量出水，并在40cm水位运行一定 时间后，通过出水水位控制器8关闭40cm和60cm出水口，使运行水位升至80cm，按此规律继 续运行。第二单元人工湿地13的水位变化为60cm-40cm-80cm，第三单元人工湿地14的水位 变化则为40cm-80cm-60cm。通过进水水量调节器2根据各单元运行水位控制流量，使污水在 人工湿地的水力停留时间相等，从而实现进水量稳定且持续的处理。而低水位运行的人工 湿地单元能够使基质层充分的与空气接触，从而增加基质层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联水平潜流人工湿地强化脱氮除磷系统，包括进水水量调节器(2)、多单元并联水平潜流人工湿地主体、出水水位控制器(8)，其特征在于，所述进水水量调节器(2)位于人工湿地主体前端，装于进水管(1)上；所述多单元并联水平潜流人工湿地主体由三个单元的水平潜流人工湿地组成，每单元人工湿地从前到后依次为砾石布水层(3)、强化除氮层(4)、强化除磷层(5)和砾石收水层(6)，各层上附砂土层(7)和湿地植物组合单元(10)；所述出水水位控制器(8)位于人工湿地主体末端，装于出水管(9)上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪涛，孙德智，马智波，史鹏博，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11