一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置及其应用。氨氮或有机氮含量高的污水进入该装置中的厌氧颗粒污泥区进行高效氨化，处理出水后进入铁碳微电解‑人工湿地微生物燃料电池区强化硝化‑反硝化。本发明专利技术通过厌氧颗粒污泥快速氨氧化有机氮，联合铁碳微电解填料参与硝化‑反硝化过程中电子传递，Fe

【技术实现步骤摘要】
一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置及其应用
本专利技术属于水体处理
更具体地，涉及一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置及其应用。
技术介绍
我国当前水环境污染总体趋势得到了有效遏制，但部分区域水体外源性营养盐特别是氮所引起的环境问题日趋严重。氮污染在地表水与地下水均有体现，包括：城市部分河涌氨氮、总氮浓度大幅高于地表水V类水质标准值，氨氮和总氮浓度分别高达40～55mgL-1；氮肥施用、流失等污染因素导致了约57％的浅、中层地下水“三氮”含量超过20mgL-1。水环境大范围氮污染不仅增加了“水华”和“赤潮”的发生频率，也对农业、渔业、林业和饮用水卫生安全构成了严重威胁。当前，农业生产和城镇污水作为氮营养盐的主要排放来源，经污水厂二级生化仍不能满足日趋严格的氮排放标，而且随着我国城镇化的快速发展，这种氮污染趋势可能会愈发严重。传统生物脱氮技术在氮迁转、脱除方面存在瓶颈，尤其是对于农业面源污染所带来的氮超标问题，传统的生物脱氮技术也受制于成本约束难以有效推广；并且在处理低C/N比组成的城市污水时，反硝化所需碳源或\和电子供体也进一步限制了反硝化脱氮的高效进行。虽然近些年开发的新兴脱氮技术，例如厌氧氨氧化、短程硝化-反硝化等也具备了低功耗、效率高等方面的优点(CN201910368778.0、CN201810588932.0)；但是，其复杂的操作条件及工艺控制也决定了难以大规模应用到乡镇区域的氮污染治理中去。因此，研发一种操作简便、效率高、同时具有快速氨化硝化反硝化脱氮作用的人工湿地污水处理方法，对于污染水体的修复具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有人工湿地污水处理方法的缺陷和不足，提供一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置。本专利技术解决了目前高氨氮和高有机氮水体污染严重、且现有脱氮技术效率低、实施复杂的问题，提供了一种基于厌氧颗粒污泥-铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池、集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置。本专利技术的目的是提供一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置。本专利技术的另一目的是提供所述装置在污水处理中的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置，所述装置包括厌氧颗粒污泥区和铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区，所述厌氧颗粒污泥区的上部与铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的下部通过多孔隔板连通；所述厌氧颗粒污泥区填充有厌氧颗粒污泥，所述厌氧颗粒污泥区的内部设有四通多孔管；所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区由下至上依次填充有铁碳微电解填料、石英砂，所述石英砂的上面种植有湿地植物，所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的内部设有进水管、排水管、备用排水管、阴极和阳极；所述进水管的一端通过多孔隔板与设置于厌氧颗粒污泥区内部的四通多孔管连通，所述进水管的高度高于排水管和备用排水管的高度，所述排水管和备用排水管的高度相同，所述阴极与阳极用金属导线连接并串联电阻箱。本专利技术中，所述多孔隔板作为厌氧颗粒污泥区与铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区进行液体交换的通道。污水由进水管自上而下持续升流式进入，污水先进入厌氧颗粒污泥区，之后随着水位上升，污水通过多孔隔板进入铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区，最后经排水管或备用排水管排出，进而按顺序逐步进行脱氮的氨化-硝化-反硝化反应。优选地，所述进水管从所述多孔隔板的中心穿过。优选地，所述进水管的顶部高出铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的顶部15～20cm。以便增加压强，防止水流回压逸出。更优选地，所述进水管的顶部高出铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的顶部18cm。优选地，所述四通多孔管的左右两侧斜向下均匀直径为3～5mm的小孔；所述四通多孔管的底部距厌氧颗粒污泥区的底部2～4cm。以达到从厌氧颗粒污泥区底部开始升流式进水，同时污水能到达厌氧颗粒污泥区的各个方位，使氨化反应更充分，水流上升更均匀。更优选地，所述四通多孔管的左右两侧斜向下均匀设置直径为4mm的小孔；所述四通多孔管的底部距所述厌氧颗粒污泥区的底部3cm。本专利技术中，所述四通多孔管上设置的小孔的数量可根据实际设计尺寸减小或增加。优选地，所述多孔隔板的孔的直径小于所述铁碳微电解填料和所述石英砂的颗粒粒径。以防止铁碳微电解填料和石英砂进入厌氧颗粒污泥区。本专利技术中，所述多孔隔板可根据实际设计尺寸加减孔的数量。优选地，所述多孔隔板的孔的直径为4～8mm。更优选地，所述多孔隔板的孔的直径为6mm。优选地，所述铁碳微电解填料的颗粒粒径为9～11mm。更优选地，所述铁碳微电解填料的颗粒粒径为10mm。本专利技术中，所述铁碳微电解填料可用能够制造铁碳微电解环境的铁屑结合活性炭替代，也可用铁矿粉、铁屑等成本更低廉的富铁填料替代。优选地，所述石英砂的粒径为9～12mm。在9～12mm的粒径范围内，所述石英砂的粒径越小，比表面积越大，越利于形成紧密丰富的生物膜，使滤床更有效完成氮悬浮物的过滤以及离子态氮的吸附。更优选地，所述石英砂的粒径为10mm。优选地，所述厌氧颗粒污泥为VSS/TSS＞65％的成熟期厌氧颗粒污泥。优选地，所述厌氧颗粒污泥的直径为1～3mm。更优选地，所述厌氧颗粒污泥的直径为2mm。优选地，所述阳极设置于铁碳微电解填料与石英砂交界的水平面上。优选地，所述石英砂的填充高度与排水管的高度相同，所述阴极设置于石英砂的顶部。优选地，所述排水管和备用排水管上均设有阀门。本专利技术中，可根据实际场地设计厌氧颗粒污泥区和铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的尺寸。优选地，所述厌氧颗粒污泥区和所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的体积比为1:10～14。以保证厌氧颗粒污泥区和铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区水力停留时间分别为6h和24h；其中，厌氧颗粒污泥区在6h内可转化95％20mg/L有机氮为氨氮，且缩短水力停留时间利于厌氧颗粒污泥快速颗粒化，铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的24h的停留时间使硝化-反硝化更充分。更优选地，所述厌氧颗粒污泥区和所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的体积比为1:12。优选地，所述厌氧颗粒污泥的填充体积占所述厌氧颗粒污泥区总体积的2/5～4/5。更优选地，所述厌氧颗粒污泥的填充体积占所述厌氧颗粒污泥区总体积的3/5。优选地，所述铁碳微电解填料的填充体积占所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区总体积的1/6～1/4。更优选地，所述铁碳微电解填料的填充体积占所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区总体积的5/24。优选地，所述阴极的材质为碳纤维刷、碳布、石墨或碳毡。优选地，所述阳极的材质为碳纤维刷、活性炭颗粒、碳棒、石墨或碳毡。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述装置包括厌氧颗粒污泥区和铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区，所述厌氧颗粒污泥区的上部与铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的下部通过多孔隔板(5)连通；/n所述厌氧颗粒污泥区填充有厌氧颗粒污泥(4)，所述厌氧颗粒污泥区的内部设有四通多孔管(13)；/n所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区由下至上依次填充有铁碳微电解填料(6)、石英砂(7)，所述石英砂(7)的上面种植有湿地植物(8)，所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的内部设有进水管(1)、排水管(2)、备用排水管(3)、阴极(9)和阳极(10)；所述进水管(1)的一端穿过多孔隔板(5)与设置于厌氧颗粒污泥区内部的四通多孔管(13)连通，所述进水管(1)的高度高于排水管(2)和备用排水管(3)的高度，所述排水管(2)和备用排水管(3)的高度相同，所述阴极(9)与阳极(10)用金属导线(12)连接并串联电阻箱(11)。/n

【技术特征摘要】
1.一种集氨化硝化反硝化脱氮于一体的人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述装置包括厌氧颗粒污泥区和铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区，所述厌氧颗粒污泥区的上部与铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的下部通过多孔隔板(5)连通；
所述厌氧颗粒污泥区填充有厌氧颗粒污泥(4)，所述厌氧颗粒污泥区的内部设有四通多孔管(13)；
所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区由下至上依次填充有铁碳微电解填料(6)、石英砂(7)，所述石英砂(7)的上面种植有湿地植物(8)，所述铁碳微电解-人工湿地微生物燃料电池区的内部设有进水管(1)、排水管(2)、备用排水管(3)、阴极(9)和阳极(10)；所述进水管(1)的一端穿过多孔隔板(5)与设置于厌氧颗粒污泥区内部的四通多孔管(13)连通，所述进水管(1)的高度高于排水管(2)和备用排水管(3)的高度，所述排水管(2)和备用排水管(3)的高度相同，所述阴极(9)与阳极(10)用金属导线(12)连接并串联电阻箱(11)。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔隔板(5)的孔的直径小于所述铁碳微电解填料(6)和所述石英砂(7)的颗粒粒径。


3.根据权利要求1所述的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊锋，朱丛韵，严登明，唐观辉，阮翔，徐子杰，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44