本发明专利技术涉及一种强化处理低C/N比污水的An/O复合型HSSF‑VSSF系统。本发明专利技术中污水依次流经水平潜流和垂直潜流人工湿地，然后出水部分回流到水平潜流人工湿地中，通过出水水位调节和利用溶解氧(DO)梯度在垂直潜流人工湿地中实现好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和厌氧氨氧化菌(Anammox)的耦合，以提高复合湿地系统对低C/N比污水的脱氮效率。在复合人工湿地系统中填充了碎砖块和海蛎壳等比表面积大，孔隙发达，吸附能力好的填料，大大提高了系统的生物持有量，保证了较高的磷素和氮素去除效率。
【技术实现步骤摘要】
一种强化处理低C/N比污水的An/O复合型HSSF-VSSF系统
本专利技术属于水污染控制领域，具体涉及一种强化处理低C/N比污水的An/O复合型HSSF-VSSF系统。
技术介绍
传统生物脱氮除磷途径虽在污水处理过程中起到一定作用，但仍存在很多瓶颈。如：氨氮完全转化为硝态氮需消耗水中大量溶解氧，增加了曝气成本；低C/N比污水或高碳氮磷污水的处理，需依靠外加有机碳源提高污染物去除效率；好氧生物除磷过程增加了动力消耗且会产生大量的剩余污泥；整个处理工艺流程较长，占地面积大且投资成本高等。近年来几种新型的生物脱氮除磷工艺虽低能耗、节省碳源，污泥产量少占地小，但对污水水质条件要求苛刻，处理设备构造和操作较复杂，投运成本依然很高，且系统生物持有量较低，运行不稳定，易受外界环境变化影响且系统中各功能微生物间易相互影响，污染物处理性能低下。而人工湿地作为上世纪70年代发展起来的新型污水处理工艺引起了广泛关注，逐渐发展成为新型实用技术。但其建设面积大、氮、磷去除负荷低等问题，且单级人工湿地系统已难以满足对于污水深度净化的需求。因此，随着节能减排和生态处理的理念不断深入人心，处理低C/N比污水，同步脱碳氮除磷的新型多级复合式人工湿地、实现运行稳定、高效低成本处理性能的污水处理系统，已成为污水脱碳氮除磷生态处理发展的必然途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够针对低碳氮比污水处理实现同步脱碳氮除磷的An/O型复合HSSF-VSSF系统。本专利技术利用出水回流将反硝化能力较强的水平潜流人工湿地(HSSF)和硝化能力较强的垂直潜流人工湿地(VSSF)串联。在垂直潜流人工湿地(VSSF)系统中，通过调节出水水位控制系统内基质层浸没区和非浸没区，实现好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和厌氧氨氧化菌(Anammox)的有效协作进一步提高系统氨氮去除率。系统中基质层为掺加沿海地区特有的海蛎壳颗粒和碎砖块的复合基质层。本专利技术为运行稳定、高效低成本处理性能的污水处理系统。本专利技术由沉淀池、水平潜流人工湿地(HSSF)、垂直潜流人工湿地(VSSF)和回流池组成污水处理系统。水平潜流人工湿地(HSSF)长宽比为3:1～2:1，基质层自上而下为：河砂层、复合基质层(混合海蛎壳颗粒、碎砖块)、砾石层，水平潜流人工湿地(HSSF)采用穿孔管布水，其前后端分别填充砾石作为布水区和蓄水区。布水区、基质填料层和蓄水区之间设置导流板均匀布水，其后水平推流至湿地出水端。在水平潜流人工湿地(HSSF)进水端设置回流管与回流池中的回流泵相连接。湿地当中种植芦苇等根系泌氧能力强的草本植物，通过植物吸收去除一部分的氮磷元素。垂直潜流人工湿地(VSSF)高度应≥60cm，基质填料层分为三层，自上而下分别为：河砂层(混合红壤和腐殖土)、多功能复合填料层(混合海蛎壳颗粒、碎砖块和沸石)、砾石层，垂直潜流人工湿地(VSSF)用穿孔管表面均匀布水，出水利用出水水位调节管，可在垂直潜流人工湿地(VSSF)的基质层中营造浸没区与非浸没区，利用好氧氨氧化菌(AOB)、厌氧氨氧化菌(Anammox)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的协同作用，丰富系统的脱氮途径。湿地当中种植芦苇，通过植物吸收作用去除部分氮磷元素。回流池当中设置回流泵，可将垂直潜流人工湿地(VSSF)的出水(硝化液)回流入水平潜流人工湿地(HSSF)强化其反硝化的能力。回流比可由回流泵流量控制。污水和回流硝化液分别从沉淀池和回流池由计量泵泵入水平潜流人工湿地(HSSF)。为了防止雨季时暴雨对系统的冲击，系统设置有溢流管，当暴雨导致水力负荷过大时，污水可直接从溢流管流走，以保护本污水处理系统免受冲击。在设备运行过程中，一些污染物指标如COD、BOD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、PO43--P、TN和TP等参数可反映本专利技术对污水的处理效果和运行状态，通过监测可从宏观判断系统对污染去除情况及随控制条件的变化情况。NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TN和N2O可反映垂直潜流人工湿地(VSSF)当中氮素的去除能力和迁移转化路径。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1.氮素去除率高，运行成本低，无需外加碳源。本专利技术在运行过程中，水平潜流人工湿地(HSSF)进水当中的有机碳源进行反硝化作用，充分利用进水中的有机碳源。系统中的出水水位调节管将湿地分为浸没区和非浸没区，氨氮因湿地当中溶解氧浓度(DO)的差异，部分氨氮分别转化为硝酸盐和亚硝酸盐，此时，好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和厌氧氨氧化菌(Anammox)通过协同作用将大部分的氨氮氧化去除。因此，本专利技术可将有机碳源的消耗量降到较低的水平，且实现了三种功能微生物的有效协同，大大增强了氨氮的脱除效率，且无需人工曝气，大大减少了运行费用。2.磷素去除率高，微生物群落丰度高。本专利技术在HSSF-VSSF系统中设复合基质层(混合海蛎壳颗粒、碎砖块和沸石)，这些基质填料层当中分别含有较高的Al、Fe和Ca元素，有利于污水当中磷素的吸附沉淀去除，且基质比表面积均较大，有利于微生物生长附着，提高了本专利技术微生物群落丰度高，从而提高了本专利技术对污水的处理性能。3.该设备具有结构简单、多功能、高效低成本、易操作管理、运行稳定、能够实现同步脱碳氮除磷等优点，出水回用提高系统处理性能，种植湿地植物增加景观效果，与城市生态建设及绿化相结合。附图说明图1、图2是本专利技术的平面图和剖面图。具体实施方式具体细节详见说明书附图1-2。该设备在运行过程中，进水泵将沉淀池中的底物(低碳氮比污水或者高碳氮磷污水)泵入水平潜流人工湿地(HSSF)的进水口，水平推流经基质层后出水进入垂直潜流人工湿地(VSSF)，利用出水水位调节管出水进入回流池，回流泵将出水回流至水平潜流人工湿地(HSSF)本专利技术包括沉淀池1、出水泵2、水平潜流人工湿地(HSSF)3、垂直潜流人工湿地(VSSF)4、回流池5、回流泵6、溢流管7、多孔水样采集管8。具体实施方式一：出水泵2利用出水管1-1将沉淀池1出水泵入水平潜流人工湿地(HSSF)3，通过进水管3-1均匀布水至布水区3-2，再经导流板3-3导流之后进入基质层3-4，在蓄水区3-5通过出水管3-6进入垂直潜流人工湿地(VSSF)4，其表面布水管4-1均匀布水流经基质层4-2之后于蓄水区4-3通过出水水位调节管4-4调节水位进入回流池5，可在垂直潜流人工湿地(VSSF)4中的填料层4-2中创造非饱和层和饱和层，从而实现好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和厌氧氨氧化菌(Anammox)三种功能微生物的有效协同，丰富系统当中氮素脱除的途径，大大提高本专利技术的氨氮去除效率。回流液通过回流管3-7由回流泵6泵出出水回流至水平潜流人工湿地(HSSF)3进行反硝化作用。具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中的回流泵6可调节回流液量，控制系统不同的回流比，优化水平潜流人工湿地(HSSF)3的反硝化能力，并充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强化处理低C/N比污水的An/O复合型HSSF-VSSF系统，其特征在于：沉淀池(1)出水经出水管(1-1)由出水泵(2)泵入水平潜流人工湿地HSSF(3)，在布水区(3-2)均匀布水后导流至导流板(3-3)进入基质层(3-4)，通过出水管(3-6)将蓄水区(3-5)污水送至布水管(4-1)均匀布水垂直潜流人工湿地VSSF(4)，之后污水经基质层(4-2)于蓄水区(4-3)利用水位控制阀(4-4)流入回流池(5)由回流泵(6)泵入水平潜流人工湿地HSSF(3)，进而进行反硝化作用。/n
【技术特征摘要】
1.一种强化处理低C/N比污水的An/O复合型HSSF-VSSF系统，其特征在于：沉淀池(1)出水经出水管(1-1)由出水泵(2)泵入水平潜流人工湿地HSSF(3)，在布水区(3-2)均匀布水后导流至导流板(3-3)进入基质层(3-4)，通过出水管(3-6)将蓄水区(3-5)污水送至布水管(4-1)均匀布水垂直潜流人工湿地VSSF(4)，之后污水经基质层(4-2)于蓄水区(4-3)利用水位控制阀(4-4)流入回流池(5)由回流泵(6)泵入水平潜流人工湿地HSSF(3)，进而进行反硝化作用。
2.根据权利要求1所述的一种强化处理低C/N比污水的An/O复合型HSSF-VSSF系统，其特征在于:在垂直潜流人工湿地VSSF(4)设置有水位控制阀(4-4)，水位控制阀(4-4)利用水位变化在垂直潜流人工湿地VSSF(4)中的基质层(4-2)中同一竖向空间营造浸没区和非浸没区。
3.根据权利要求1所述的一种强化处理低C/N比污水的An/O复合型HSSF-VSSF系统，其特征在于:回流泵(6)可控制出水回流液的出水速率，实现湿...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄梦露，赵林，刘嘉澍，张少逸，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。