一种高效潜流人工湿地脱氮系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高效潜流人工湿地脱氮系统，包括：从上至下依次布置的布水管、上层填料层、缓释碳源、防水层和下层填料层，缓释碳源和防水层上均沿厚度方向分布若干孔洞。本实用新型专利技术的有益效果为：缓释碳源和防水层共同组成分隔层，可以对进水进行分配，利用其重新布水的功能，将其上流速较快区域分为好氧区，其下流速较慢的区域分为缺氧区和厌氧区，提高了潜流人工湿地抗堵塞性能和污染物去除效率，缓释碳源可以提高潜流人工湿地总氮去除率。释碳源可以提高潜流人工湿地总氮去除率。释碳源可以提高潜流人工湿地总氮去除率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效潜流人工湿地脱氮系统


[0001]本技术涉及潜流人工湿地
，具体为一种高效潜流人工湿地脱氮系统。

技术介绍

[0002]人工湿地可对污水厂处理出水进行深度净化，增加工程净化水的自然生态属性，有效减缓了对受纳水体的冲击，同时，增加了生态补水，缓解了水环境萎缩问题，潜流人工湿地占地面积小且具有优良的污染物去除效果而被广泛的用于污水处理厂尾水处理。
[0003]根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918
‑
2002)的规定，污水处理厂尾水作为回用、引入稀释能力较小的河湖、作为城镇景观用水和一般回用水时，要达到一级A标准，其中，氨氮标准为小于等于5mg/L。根据地表水环境质量标准(GB 3838
‑
2002)，V类水氨氮标准为小于等于2.0mg/L，超过V类标准，容易造成水质恶化、断面不达标等问题，需要对氨氮进行控制，潜流人工湿地作为污水处理厂与受纳水体的中间处理过程，承担着削减氨氮到地表水V类标准的重任。
[0004]污水处理厂尾水一般C/N较低，限制了潜流人工湿地对氨氮的去除。在不扩大潜流人工湿地面积及增加工程量的情况下，目前有3种主流的做法：
[0005]1)增加硫铁矿/硫单质，采用硫自养反硝化工艺，提升潜流人工湿地对硝态氮的去除率；
[0006]2)在潜流人工湿地中加入铁屑和活性炭颗粒，自发形成大量微观原电池，产生显著的微电场，利用阳极产生的电子，将硝态氮、亚硝态氮通过化学过程直接还原为氮气；
[0007]3)增加缓释碳源，为反硝化过程提供碳源，从而促进反硝化的进行。
[0008]上述3种做法在小试和中试中比较常见，但都鲜见用于大规模潜流人工湿地，究其原因，存在各种各样的实际问题，限制了其在现实工程中的大规模使用，除成本问题外，采用硫铁矿或硫单质进行自养反硝化，会使水体pH下降，影响其他微生物菌群的生存，同时会产生大量的硫酸盐，排入水体后产生二次污染；铁碳微电解会产生大量的铁锈，影响出水水质，同时有堵塞潜流人工湿地的风险；而生物碳源是一种生物友好型材料，除了产生一定量的COD，基本不会有其他污染风险，而在潜流人工湿地要控制COD的总量，就决定了潜流人工湿地没法像污水处理厂一样，可以使用效价比高的液体速效碳源，缓释碳源是一个很好的选择。
[0009]工程中顾虑的比较多的问题，一个是缓释碳源的成本，另外一个是缓释碳源放在潜流人工湿地，当消耗殆尽后会对潜流人工湿地的结构造成不稳定影响。

技术实现思路

[0010]本技术目的是提供一种高效潜流人工湿地脱氮系统，解决现有技术中存在的上述问题。
[0011]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0012]一种高效潜流人工湿地脱氮系统，包括：从上至下依次布置的布水管、上层填料层、缓释碳源、防水层和下层填料层，缓释碳源和防水层上均沿厚度方向分布若干孔洞。
[0013]本技术的有益效果是：
[0014]水流从布水管流出，并先进入上层填料层，随后进入缓释碳源内，由缓释碳源均匀分配，并富集碳源后由防水层对水流进一步均匀分配，然后再进入下层填料层，其中，缓释碳源和防水层共同组成分隔层，可以对进水进行分配，并利用其重新布水的功能，将其上流速较快区域分为好氧区，其下流速较慢的区域分为缺氧区和厌氧区，整个系统整体水力效率得到提升，同时也为潜流人工湿地良好的抗堵塞性能和高效的去污效果奠定了基础；
[0015]微生物利用富集的碳源作为电子供体可以提高反硝化速率，从而有效促进硝态氮、亚硝态氮向氮气的转化，为潜流人工湿地出水总氮达标奠定基础；
[0016]而在缺氧、厌氧填料区运行一段时间后，由于反硝化菌的代谢繁殖，产生较多的有机堵塞物质，影响潜流人工湿地过水效率及污染物去除效果，故待缓释碳源部分完全被溶解和分解掉后，湿地可以进行反冲洗，一方面反冲洗可以减缓堵塞，另一方面通过反冲洗将缓释碳源下边缺氧区及厌氧区脱落或老化的微生物菌团反冲洗至防水层附近，由于防水层附近微生物较多(之前缓释碳源区聚集的微生物)，反冲洗提供了碳源后，又可以进一步促进反硝化的进行，提高去氮效率，而如此循环往复，可以源源不断为有较多反硝化菌附着的分隔层提供碳源，从而促进反硝化过程的进行，以进一步提高总氮去除率的目的。
[0017]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0018]进一步，布水管上出水口数量少于缓释碳源上孔洞数量，缓释碳源上孔洞数量少于防水层上孔洞数量。
[0019]进一步，缓释碳源为块状，厚度为5cm～15cm，缓释碳源上的孔洞间距均匀；防水层上的孔洞间距为50mm～150mm，孔洞直径为1mm～10mm。
[0020]采用上述进一步的有益效果为：缓释碳源上的孔洞间距均匀，可以起到均匀布水的作用；防水层上的孔洞方便水流均匀下流，进一步起到均匀布水的作用；上述结构的组成，根据Fluent模拟结果，流场分布均匀，水力效率较高。
[0021]进一步，缓释碳源的原料包括：植物碳源、聚乙烯醇、海藻酸钠、蒸馏水和聚乙烯。
[0022]采用上述进一步的有益效果为：植物碳源及聚乙烯醇作为缓释碳源部分，可以长期缓慢的向潜流人工湿地释放COD，以提升潜流人工湿地碳氮比，同时，COD上升幅度不会过快或过大，不影响潜流人工湿地出水COD达标；
[0023]在释碳周期结束后，只剩不易降解聚乙烯部分，可以利用湿地反冲洗措施，一方面：可减缓堵塞；另一方面：老化或失活的微生物菌团含有多种多糖及蛋白质，可作为碳源反冲洗到不易降解聚乙烯附近，由于其粗糙的结构具有较高的比表面积，可以为微生物提供生长繁殖空间，利用聚乙烯附近较高丰度的反硝化菌群，继续维持较高的总氮去除效率，另外，可以缓解缓释碳源其他部分溶析后造成的潜流人工湿地塌陷问题；
[0024]缓释碳源在潜流人工湿地的释碳过程主要由微生物分解和动水条件的物理溶解两部分组成，根据试验和历来研究成果，综合释碳量为10mg/g/h～50mg/g/h。
[0025]进一步，植物碳源、聚乙烯醇、海藻酸钠、蒸馏水和聚乙烯的质量体积比分别为：(8～20)g：(10～18)g：(1.25～2.25)g：(300～500)ml：(15～30)g。
[0026]采用上述进一步的有益效果为：根据缓释碳源各材料用量配比、所需材料单价、文
献及试验情况，烘干后缓释碳源的材料成本为15元/kg～30元/kg；缓释碳源成本可控，缓释碳源使用成本为182.43元/m2/a，缓释碳源释碳部分持续时间至少3.7年，此后，通过反冲洗提供碳源。
[0027]更进一步，植物碳源采用1％～2％的NaOH浸泡后烘干，研磨成粉末。
[0028]采用上述进一步的有益效果为：使用NaOH浸泡的作用是破坏植物不易释放碳源的木质素结构，提高缓释碳源释碳效率，以及提高缓释碳源的孔隙率，从而提高比表面积。
[0029]更进一步，植物碳源选用玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆、水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效潜流人工湿地脱氮系统，其特征在于，包括：从上至下依次布置的布水管(6)、上层填料层(1)、缓释碳源(3)、防水层(4)和下层填料层(5)，所述缓释碳源(3)和防水层(4)上均沿厚度方向分布若干孔洞。2.根据权利要求1所述一种高效潜流人工湿地脱氮系统，其特征在于，所述布水管(6)上出水口数量少于所述缓释碳源(3)上孔洞数量，所述缓释碳源(3)上孔洞数量少于所述防水层(4)上孔洞数量。3.根据权利要求1所述一种高效潜流人工湿地脱氮系统，其特征在于，所述缓释碳源(3)为块状，厚度为5cm～15cm，所述缓释碳源(3)上的孔洞间距均匀，所述防...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢舒婷，苏苑君，王跃昌，张锐，
申请(专利权)人：远浪潮生态建设湖北有限公司，
类型：新型
国别省市：