基于人工湿地的污水处理系统、污水处理方法及运转方法技术方案

本发明专利技术涉及污水处理技术领域，具体涉及一种基于人工湿地的污水处理系统、污水处理方法及运转方法。该污水处理系统包括湿地反应器；所述湿地反应器包括进水装置、上部与所述进水装置连通的生物反应池、种植于所述生物反应池中的至少一种植物、与所述生物反应池下部连通的出水装置和用于向所述生物反应池底部曝气的曝气装置；所述生物反应池填充有培养有生物膜的基质，所述植物种植于所述基质中。本发明专利技术的基于人工湿地的污水处理系统在基质上培养了富含聚磷菌的生物膜，增加了对污水中磷的去除效果，有利于污水处理系统高效运转，增加了污水处理系统的使用寿命。

Sewage Treatment System, Sewage Treatment Method and Operation Method Based on Constructed Wetlands

The invention relates to the technical field of sewage treatment, in particular to a sewage treatment system based on constructed wetland, a sewage treatment method and a operation method. The sewage treatment system includes a wetland reactor, which comprises a water inlet device, a biological reaction tank connected with the water inlet device, at least one plant planted in the biological reaction tank, a water outlet connected with the lower part of the biological reaction tank and an aeration device for aerating the bottom of the biological reaction tank; the biological reaction tank is filled with culture. A substrate having a biofilm in which the plant is planted. The wastewater treatment system based on the constructed wetland of the invention cultures a biofilm rich in phosphorus accumulating bacteria on the substrate, increases the phosphorus removal effect in wastewater, is beneficial to the efficient operation of the wastewater treatment system, and increases the service life of the wastewater treatment system.

【技术实现步骤摘要】
基于人工湿地的污水处理系统、污水处理方法及运转方法
本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种基于人工湿地的污水处理系统、污水处理方法及运转方法。
技术介绍
当今水环境存在的重大问题——水污染严重。其中氮磷过量输入导致的富营养化问题是目前我国所面临的最严重水环境问题之一。人工湿地由于具有易于建立和管理、投资少、建设运营成本低、有利于生态恢复等优点，故而被广泛应用。但是人工湿地传统的脱氮除磷工艺去除氮磷效果并不理想，尤其是对磷的去除效果较差。传统的人工湿地的除磷工艺主要依靠的是填料的理化反应以及植物根系的吸收作用。植物的吸收作用只占一小部分，主要依靠的是基质的吸附作用。因此为提升人工湿地除磷效率，往往采用对磷吸附效果较好的材料作为人工湿地基质，如含铁矿石等。但是，这一方面增加了人工湿地建设成本，另一方面无论基质如何改变，吸附总会存在饱和，导致人工湿地运行一段时间后除磷效果逐渐恶化。此外，采用铁矿石等材料作为人工湿地基质还可能导致矿石中的重金属释放，形成二次污染。鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的基于微生物的人工湿地除磷新工艺成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于人工湿地的污水处理系统、污水处理方法及运转方法。本专利技术的目的可通过以下的技术措施来实现：本专利技术第一方面提供了一种基于人工湿地的污水处理系统，该污水处理系统包括湿地反应器；所述湿地反应器包括进水装置、上部与所述进水装置连通的生物反应池、种植于所述生物反应池中的至少一种植物、与所述生物反应池下部连通的出水装置和用于向所述生物反应池底部曝气的曝气装置；所述生物反应池填充有培养有生物膜的基质，所述植物种植于所述基质中。优选地，所述生物反应池的池体内设置有隔板，所述隔板上布设有多个小孔，所述隔板将所述生物反应池在垂直方向上划分为第一池体和第二池体，所述第一池体填充有接种有活性污泥微生物菌群的第一基质，所述第二池体填充有接种有活性污泥微生物菌群的第二基质，所述植物种植于所述第一基质中。优选地，所述第一基质和所述第二基质各自独立地选自页岩、砾石、陶粒、钢渣、卵石和细沙中的一种或多种。优选地，所述曝气装置包括空气泵、一端与所述空气泵连接的输气管、与所述输气管另一端连接且水平设置于所述生物反应池内的气体分散器、以及设于所述输气管上的气体流量计。本专利技术第二方面提供了一种基于人工湿地的污水处理方法，该污水处理方法在上述的基于人工湿地的污水处理系统中进行；该污水处理方法包括：将污水引入所述污水处理系统中，污水在所述生物反应池中首先进行厌氧反应；之后向所述生物反应池底部曝气，污水在所述生物反应池中进行好氧反应。优选地，该污水处理方法还包括：将高浓度COD液体引入所述污水处理系统中，高浓度COD液体在所述生物反应池中进行厌氧反应，所述高浓度COD液体中，COD为300mg/L～2000mg/L。优选地，该污水处理方法满足如下条件：(i)在污水厌氧反应过程中，控制DO值小于0.6mg/L；和/或(ii)在污水好氧反应过程中，控制DO值为1.0mg/L～5.0mg/L。优选地，所述高浓度COD液体为葡萄糖溶液或乙酸钠溶液。本专利技术第三方面提供了一种基于人工湿地的污水处理的运转方法，该运转方法包括：在利用上述的基于人工湿地的污水处理系统进行污水处理时，对生物反应池进行间歇曝气；将高浓度COD液体引入所述污水处理系统中，高浓度COD液体在所述生物反应池中进行厌氧反应，以刺激所述生物反应池内的聚磷菌充分释放菌体内的磷。优选地，该运转方法还包括：在对生物反应池进行间歇曝气的过程中，当污水处理处于非曝气阶段时，控制DO值小于0.6mg/L；当污水处理处于曝气阶段时，控制DO值为1.0mg/L～5.0mg/L。本专利技术的基于人工湿地的污水处理系统在基质上培养了富含聚磷菌的生物膜，增加了对污水中磷的去除效果，有利于污水处理系统高效运转，增加了污水处理系统的使用寿命；本专利技术的污水处理方法在生物反应池通过间歇曝气方式在基质中培养了富含聚磷菌的生物膜，增加了对污水中磷的去除效果；本专利技术的运转方法通过高浓度COD液体刺激生物反应池内的聚磷菌充分释放菌体内的磷，在回收磷的同时，到达长期稳定除磷效果。附图说明图1是本专利技术的基于人工湿地的污水处理系统的结构示意图。图2是本专利技术的基于人工湿地的污水处理系统的优选方式的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本专利技术的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。在本说明书中，SRP为溶解性活性磷(solublereactivephosphorus)，主要以正磷酸盐(PO43-)形态存在；COD为化学需氧量(ChemicalOxygenDemand)，是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量；DO为溶解氧(dissolvedoxygen)，为溶解在水中的空气中的分子态氧。本文中使用的术语“湿地”指存在于地面、至少部分与环境隔离的类似沼泽的地面，其特征是具有较高的含水量、存在喜湿植物。人工湿地通常填充有粒状材料，即基质，其包括土壤、沙、凝灰岩和砂砾，并且可以分层布置。聚磷菌是一类能够超出自身生理需求，过量的从外界吸收可溶性磷酸盐的微生物，聚磷菌包括在缺氧环境下能够吸收大量磷的反硝化聚磷菌、以及在好氧条件下能够吸收大量磷的好氧聚磷菌，其中，好氧聚磷菌具有厌氧状态下释放磷、好氧状态下超量吸收磷的特点，本专利技术将传统的人工湿地除磷方式与聚磷菌吸磷特点相结合，在普通人工湿地中培养了富含大量聚磷菌的生物膜，在人工湿地反应池中采取交替地进行厌氧反应和曝气反应的方式，以去除污水中的氮、磷。活性污泥中包括大量微生物，以下称为活性污泥物生物菌群，在本专利技术中，富含聚磷菌的生物膜是通过将活性污泥接种到基质中，驯化培养的，用于接种的活性污泥没有特别的限定，可以使用现有技术中一般污水处理厂的活性污泥，也可以使用经过筛选改良的特殊活性污泥。在本专利技术中，可以使用但不限于以下方式将活性污泥(活性污泥微生物菌群)接种于基质，首先将基质颗粒置于作为生物反应池的容器内，并将活性污泥进行稀释，以得到活性污泥稀释液，再将活性污泥稀释液添加至装有基质颗粒的容器内，以完成接种。在本专利技术中，还可以使用但不限于以下方式将活性污泥(活性污泥微生物菌群)接种于基质，首先将活性污泥进行稀释，以得到活性污泥稀释液；然后将基质颗粒置于活性污泥稀释液中浸没，放置于25℃～35℃的环境中培养，以完成接种。再将基质颗粒填充于生物反应池中。在本专利技术中，活性污泥微生物菌群接种于人工湿地中后，经过驯化培养，大量繁殖，在基质外形成生物膜，以下简称为生物膜，因此，在本专利技术中，接种的物质，即微生物群落的来源与组成不是本专利技术的重点。通常，在本专利技术中，用于处理的污水中，氨氮(NH4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，该污水处理系统包括湿地反应器；所述湿地反应器包括进水装置、上部与所述进水装置连通的生物反应池、种植于所述生物反应池中的至少一种植物、与所述生物反应池下部连通的出水装置和用于向所述生物反应池底部曝气的曝气装置；所述生物反应池填充有培养有生物膜的基质，所述植物种植于所述基质中。

【技术特征摘要】
1.一种基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，该污水处理系统包括湿地反应器；所述湿地反应器包括进水装置、上部与所述进水装置连通的生物反应池、种植于所述生物反应池中的至少一种植物、与所述生物反应池下部连通的出水装置和用于向所述生物反应池底部曝气的曝气装置；所述生物反应池填充有培养有生物膜的基质，所述植物种植于所述基质中。2.根据权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述生物反应池的池体内设置有隔板，所述隔板上布设有多个小孔，所述隔板将所述生物反应池在垂直方向上划分为第一池体和第二池体，所述第一池体填充有接种有活性污泥微生物菌群的第一基质，所述第二池体填充有接种有活性污泥微生物菌群的第二基质，所述植物种植于所述第一基质中。3.根据权利要求2所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述第一基质和所述第二基质各自独立地选自页岩、砾石、陶粒、钢渣、卵石和细沙中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于，所述曝气装置包括空气泵、一端与所述空气泵连接的输气管、与所述输气管另一端连接且水平设置于所述生物反应池内的气体分散器、以及设于所述输气管上的气体流量计。5.一种基于人工湿地的污水处理方法，其特征在于，该污水处理方法在如权利要求1至4任一项所述的基于人工湿地的污水处理系统中进行；该污水处理方法包括：将污水引入所述污水处理系统中，污水在所述生物反应池中首先进...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯杰，王洁，李大鹏，何绪刚，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42