一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统及方法技术方案

一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统及方法，它涉及污水处理技术领域。该系统包括蓄水池、蓄铁离子池、进水蠕动泵、进铁离子蠕动泵、进水管、进铁离子管、布水区、炉渣填料区、缓释碳源区、砾石填料区、上层覆盖区、湿地植物、集水区和排放管。本发明专利技术采取周期性向湿地生物膜系统内部泵入铁离子的方式，通过复合铁酶促作用和缓释碳源补给作用的耦合过程、以及利用基质活性吸附位点和混凝性增加的特性，进而保障了系统高效的低温脱氮除磷能力。本系统具有低成本、低温脱氮除磷能力强、运行稳定等优点。

System and method for enhancing complex low temperature nitrogen and phosphorus removal by composite iron enzymatic wetland biological membrane system

The invention relates to a compound iron enzyme promoting wetland biofilm system and a method for strengthening the removal of low temperature nitrogen and phosphorus. The system includes a storage reservoir, water tank, iron ion, iron ion into the peristaltic pump peristaltic pump, a water inlet pipe, inlet pipe, iron slag, cloth water filling area, carbon source area, the upper gravel filling area, covering area, wetland plants, watershed and discharge pipe. The invention adopts internal pump iron cycle to wetland biological membrane systems, the composite iron enzymatic action and slow-release carbon source supply coupling process, and the use of matrix active adsorption sites and mixing characteristics of condensate increases, and thus protect the ability of nitrogen and phosphorus removal efficiency at low temperature. The system has the advantages of low cost, low nitrogen and phosphorus removal capacity, stable operation and so on.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种复合铁酶促湿地生物膜系统及方法，适用于村镇等分散型生活污水氮磷的低温去除。
技术介绍
随着日益增加的村镇生活污水排放量和农业面源污染，选择工艺简单、费用低廉、效果良好的水处理技术是解决当前问题的关键。人工湿地因其投资小、能耗和运行费用低、适用范围广而备受关注。然而，大部分湿地系统脱氮除磷性能差，特别是在北方寒冷地区。长期的低温环境导致了细菌和植物的代谢速率下降、脱氮除磷性能降低、运行稳定性差等问题，限制了其在北方的大范围推广。关于人工湿地低温强化技术已有一些报道：如：保温隔离、曝气、回流等强化技术。但仍未有从复合铁酶促角度来强化生物膜系统低温运行的相关报道。对现有技术进行检索，仅CN200910013776.6公开了一种复合铁酶促活性污泥污水脱氮除磷的方法，通过氢氧化铁絮体与活性污泥絮体的结合，来实现强化氮磷去除的目的。而CN201510427266.9公开了一种高效复合铁基除磷吸附剂及其制备方法、使用方法和再生方法，利用铁基氧化物和硅藻土来制备吸附剂，通过孔道结构和活性位点来实现磷的高效去除。与活性污泥系统不同，湿地系统属于生物膜系统。目前，仍没有关于复合铁酶促强化人工湿地生物膜系统低温脱氮除磷的相关报道。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统及方法，实现我国北方寒冷地区人工湿地的低温高效脱氮除磷过程。本专利技术结合水平潜流折流人工湿地的特点，通过在湿地系统前端炉渣区或末端砾石区连续泵入一定浓度的铁离子，结合中部的木头芯片区，来构建基于缓释碳源的复合铁酶促湿地生物膜系统，以期实现高效的脱氮除磷过程。本专利技术的一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统，它包括蓄水池、蓄铁离子池、进水蠕动泵、进铁离子蠕动泵、进水管、进铁离子管、布水区、炉渣填料区、缓释碳源区、砾石填料区、上层覆盖区、湿地植物、集水区和排放管；所述的炉渣填料区设置于缓释碳源区左侧，砾石填料区设置于缓释碳源区右侧，所述的进水蠕动泵的进水口与蓄水池的出水口连通，进水蠕动泵的出水口与进水管的进水口连通，进水管的出水口与布水区连通，布水区设置在上层覆盖区的左侧，上层覆盖区的右侧设置有集水区，上层覆盖区设置在炉渣填料区、缓释碳源区和砾石填料区的上方，上层覆盖区上种植湿地植物；进铁离子蠕动泵的进水口与蓄铁离子池的出水口连通，进铁离子蠕动泵的出水口与进铁离子管的进水口连通，进铁离子管的出水口与炉渣填料区连通；排放管的出水口与集水区连通。本专利技术的一种复合铁酶促湿地生物膜系统强化低温氮、去除磷的方法，采用上述的复合铁酶促湿地生物膜系统进行如下操作：蓄水池中的废水通过进水蠕动泵从系统的进水管泵入到布水区，同时蓄铁离子池中的铁离子通过进铁离子蠕动泵经由进铁离子管泵入到砾石填料区的前端；废水经由布水区依次经过渣填料区、缓释碳源区和砾石填料区进行反应，最后经由排放管排除，即完成所述的强化低温氮、去除磷的方法。本专利技术包含以下有益效果：本专利技术中所述系统通过连续不断的向炉渣填料区泵入铁离子，不仅增加了炉渣本身的活性吸附位点，而且有效的强化了生物膜活性和抵抗变化环境的能力，进而增强了低温脱氮除磷能力；同时，中部缓释碳源区则保证了最终的氮素去除。本专利技术在湿地生物膜系统内部，通过物化手段(基质活性吸附位点和混凝性的增加)耦合生化手段(复合铁酶促作用+缓释碳源区内碳源补给)的方法有效克服了低温氮磷去除率低下的问题，适用于寒区分散型生活污水的高效脱氮除磷。1、本专利技术所采用的复合铁酶促湿地生物膜系统，通过铁离子强化微生物电子传递和酶促反应来克服低温湿地净化效能低的问题。2、本专利技术所采用的复合铁酶促湿地生物膜系统，也充分利用了增加的基质活性吸附位点和铁离子的混凝性来实现高效脱氮除磷过程。3、本专利技术所采用的复合铁酶促湿地生物膜系统，通过缓释碳源区的内碳源补给耦合复合铁酶促作用，有效保障了氮磷的高效生物去除。附图说明图1本专利技术系统的结构示意图；其中，1：蓄水池、2：蓄铁离子池、:3：进水蠕动泵、4：进铁离子蠕动泵、:5：进水管、6：进铁离子管、7：布水区、8：炉渣填料区:、9：缓释碳源区、10：砾石填料区、11：上层覆盖区、12：湿地植物、13：集水区、14：排放管。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统，它包括蓄水池1、蓄铁离子池2、进水蠕动泵3、进铁离子蠕动泵4、进水管5、进铁离子管6、布水区7、炉渣填料区8、缓释碳源区9、砾石填料区10、上层覆盖区11、湿地植物12、集水区13和排放管14；所述的炉渣填料区8设置于缓释碳源区9左侧，砾石填料区10设置于缓释碳源区9右侧，所述的进水蠕动泵3的进水口与蓄水池1的出水口连通，进水蠕动泵3的出水口与进水管5的进水口连通，进水管5的出水口与布水区7连通，布水区7设置在上层覆盖区11的左侧，上层覆盖区11的右侧设置有集水区13，上层覆盖区11设置在炉渣填料区8、缓释碳源区9和砾石填料区10的上方，上层覆盖区11上种植湿地植物12；进铁离子蠕动泵4的进水口与蓄铁离子池2的出水口连通，进铁离子蠕动泵4的出水口与进铁离子管6的进水口连通，进铁离子管6的出水口与炉渣填料区8连通；排放管14的出水口与集水区13连通。本实施方式的炉渣填料区8设置在水平潜流折流湿地前端，铁离子通过蠕动泵以一定浓度和流速周期性泵入炉渣区；缓释碳源区9设置在湿地中部，砾石填料区10设置在湿地末端。废水先后经过复合铁酶促强化炉渣区、缓释碳源区和砾石填料区，通过复合铁酶促作用和缓释碳源反硝化作用的耦合过程，来实现同一系统内部高效的低温脱氮除磷过程。具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的炉渣填料区8的炉渣填料所采用的基质为炉渣，炉渣厚度不超过40cm，粒径为4～8cm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述复合铁酶促湿地生物膜系统内的铁离子浓度维持在1～5mg/L。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述复合铁酶促湿地生物膜系统内的铁离子浓度维持在2～4mg/L。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述复合铁酶促湿地生物膜系统内的铁离子浓度维持在2～3mg/L。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述复合铁酶促湿地生物膜系统内的铁离子浓度维持在1～3mg/L。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的缓释碳源区9填充的生物质碳源为废木头块、水稻秸秆、玉米秸秆、玉米棒和枯落物中的一种或几种按任意组合，填充厚度不超过40cm，粒径为3～5cm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统，其特征在于它包括蓄水池(1)、蓄铁离子池(2)、进水蠕动泵(3)、进铁离子蠕动泵(4)、进水管(5)、进铁离子管(6)、布水区(7)、炉渣填料区(8)、缓释碳源区(9)、砾石填料区(10)、上层覆盖区(11)、湿地植物(12)、集水区(13)和排放管(14)；所述的炉渣填料区(8)设置于缓释碳源区(9)左侧，砾石填料区(10)设置于缓释碳源区(9)右侧，所述的进水蠕动泵(3)的进水口与蓄水池(1)的出水口连通，进水蠕动泵(3)的出水口与进水管(5)的进水口连通，进水管(5)的出水口与布水区(7)连通，布水区(7)设置在上层覆盖区(11)的左侧，上层覆盖区(11)的右侧设置有集水区(13)，上层覆盖区(11)设置在炉渣填料区(8)、缓释碳源区(9)和砾石填料区(10)的上方，上层覆盖区(11)上种植湿地植物(12)；进铁离子蠕动泵(4)的进水口与蓄铁离子池(2)的出水口连通，进铁离子蠕动泵(4)的出水口与进铁离子管(6)的进水口连通，进铁离子管(6)的出水口与炉渣填料区(8)连通；排放管(14)的出水口与集水区(13)连通。

【技术特征摘要】
1.一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统，其特征在于它包括蓄水池(1)、蓄铁离子池(2)、进水蠕动泵(3)、进铁离子蠕动泵(4)、进水管(5)、进铁离子管(6)、布水区(7)、炉渣填料区(8)、缓释碳源区(9)、砾石填料区(10)、上层覆盖区(11)、湿地植物(12)、集水区(13)和排放管(14)；所述的炉渣填料区(8)设置于缓释碳源区(9)左侧，砾石填料区(10)设置于缓释碳源区(9)右侧，所述的进水蠕动泵(3)的进水口与蓄水池(1)的出水口连通，进水蠕动泵(3)的出水口与进水管(5)的进水口连通，进水管(5)的出水口与布水区(7)连通，布水区(7)设置在上层覆盖区(11)的左侧，上层覆盖区(11)的右侧设置有集水区(13)，上层覆盖区(11)设置在炉渣填料区(8)、缓释碳源区(9)和砾石填料区(10)的上方，上层覆盖区(11)上种植湿地植物(12)；进铁离子蠕动泵(4)的进水口与蓄铁离子池(2)的出水口连通，进铁离子蠕动泵(4)的出水口与进铁离子管(6)的进水口连通，进铁离子管(6)的出水口与炉渣填料区(8)连通；排放管(14)的出水口与集水区(13)连通。2.根据权利要求1所述的一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统，其特征在于所述的炉渣填料区(8)的炉渣填料所采用的基质为炉渣，炉渣厚度不超过40cm，粒径为4～8cm。3.根据权利要求1所述的一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统，其特征在于所述复合铁酶促湿地生物膜系统内的铁离子浓度维持在1～5mg/L。4.根据权利要求1所述的一种强化低温氮、磷去除的复合铁酶促湿地生物膜系统，其特征在于所述的缓释碳源区(9)填充的生物质碳源为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀，迟子芳，阎百兴，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23