一种用于处理污染河水的高效率低成本组合潜流人工湿地系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于处理污染河水的高效率低成本组合潜流人工湿地系统。该系统由第一级垂直潜流湿地与第二级水平潜流湿地组合而成，垂直潜流湿地包括箱体(1)、进水配水管(2)、垂直竖管(3)、出水集水管(4)、出水软管(5)、加高底座(6)、炉渣填料层(7)、砾石填料层(8)；水平潜流湿地包括箱体(9)、进水配水管(10)、进水配水区多孔隔板(11)、出水区多孔隔板(12)、出水集水管(13)、出水软管(14)、固定水位出口(15)、炉渣填料层(16)、砾石填料层(17)。该系统可高效去除河水中总氮和磷；可调节垂直潜流湿地出水软管高度改变湿地水位和溶解氧含量，增强硝化作用或反硝化作用；炉渣填料成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种用于处理污染河水的高效率低成本组合潜流人工湿地系统，系统由垂直潜流湿地和水平潜流湿地组合而成。
技术介绍
人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统。其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中物理、化学和生物作用的优化组合来进行污水处理的。人工湿地作为一种缓冲容量大、工艺简单、投资省、运行费用低的污水处理技术， 已经广泛应用于处理生活污水、降雨径流、污染河水和湖水、经过二级或三级处理后的生活污水及低浓度工业废水等低浓度污水和微污染水。人工湿地可分为以下几种类型(1)自由水面人工湿地，(2)水平潜流人工湿地，(3)垂直流人工湿地。自由水面人工湿地的水面位于湿地基质以上，污水以一定深度缓慢流过湿地表面，部分污水蒸发或渗入湿地；潜流人工湿地中污水在基质表面以下流过，地表面没有水流。与自由水面人工湿地相比，潜流人工湿地具有保温效果好、处理效果受季节和气候影响小、没有蚊蝇滋生等特点。目前国内外水平潜流人工湿地处理污水的应用较多，将其用于二级处理时可以有效去除污水中的BOD与TSS。垂直流人工湿地常采用潜流运行的方式，称为垂直潜流人工湿地，一般采用较细基质作为填料，具有占地面积小、氧气传输能力强等特点，并且能够去除病原菌。目前我国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出，一些受污染河水具有有机物、氨氮、硝态氮、总氮含量均较高的特点。上述3种人工湿地单独用于处理受污染河水时存在以下不足(1)自由水面人工湿地中污水从基质表面流过，不能利用基质填料上的生物膜和植物根系对污染物的去除作用，因而有机物和氮磷去除率不高。(2)水平潜流人工湿地常采用连续流完全淹水状态运行，氧气传输能力较差，湿地内部水中溶解氧含量较低。在处理污染较重河水时，单独应用水平潜流人工湿地氨氮及总氮的去除率较低；特别是由于硝化能力较弱、反硝化能力较强，当河水中氨氮浓度较高时， 不利于总氮的有效去除。(3)垂直潜流人工湿地一般采用淹水与落空交替运行的方式，与水平潜流人工湿地相比，具有较高的氧气传输能力，湿地内水中溶解氧含量较高，因而硝化能力较强，但反硝化能力较差，影响总氮的去除效果。目前，国内应用较多的是单一流型的湿地系统，或者潜流湿地与表面流湿地组合的湿地系统。虽然也有研究人员开发了不同形式的复合人工湿地和组合人工湿地，但是还没有人开发出专门针对我国污染河水特点的组合潜流人工湿地系统
技术实现思路
本专利技术提供了一种适应污染河水水质及其变化特点，能有效去除水中C0D&、氨氮、 硝态氮、总氮和磷等污染物，并可以根据河水水质变化调整运行状态以达到高效稳定脱氮效果的组合潜流人工湿地技术。本专利技术提出的用于处理污染河水的高效率低成本组合潜流人工湿地系统，由垂直潜流湿地与水平潜流湿地两级串联组合而成。第一级垂直潜流湿地主要包括箱体、进水配水管、垂直竖管、出水集水管和出水软管；其特征是反应器进水配水采用王字形穿孔亚克力管，使水流流态分布均勻；处理单元内部设置垂直竖管，竖管底部加盖并用15目筛绢包裹， 保证水流通过的同时防止细小填料进入堵塞管道，垂直竖管与大气连通并沿高度钻孔，以利于充氧；出水采用软管，可实现对处理单元的水位调节。第二级水平潜流湿地主要包括箱体、进水配水管、进水配水区多孔隔板、出水区多孔隔板、出水集水管、出水软管、固定水位出口 ；其特征是进出水区设置多孔隔板，使水流分布均勻。第一级垂直潜流湿地复氧条件较好，可以为河水中氨氮的转化提供所需的硝化反应环境，同时可去除进水中大部分有机物；第二级水平潜流湿地可形成有利于微生物反硝化的缺氧条件。按此方式组合的垂直潜流+水平潜流人工湿地系统，可同时有效去除污染河水中氨氮和硝态氮，从而取得较高的总氮去除效果。污染河流在不同季节和时段水质会有较大变化，通过调节人工湿地中的水位，可改变湿地内部的环境条件，以适应河水水质的变化，使出水水质稳定在预期目标之内。当污染河水中氨氮浓度较高时，调低第一级垂直潜流湿地的水位，提高湿地内溶解氧含量，可强化硝化作用；当污染河水中硝态氮浓度较高时，调高第一级垂直潜流湿地的水位，降低系统内溶解氧含量，以强化反硝化作用。本专利技术中，两级人工湿地处理单元中的填料均采用炉渣，以降低湿地系统的建设成本。填料区上部为厚度500mm、粒径4-8mm的炉渣填料层，下部为厚度250mm砾石填料层； 其中砾石填料层从上到下分为两层，上部为厚度130mm、粒径15_30mm的砾石，下部为厚度 120mm、粒径30-60mm的砾石。湿地系统使用炉渣填料，可以提高磷的去除效果。人工湿地中磷的固定主要是通过填料吸附、化学沉淀、微生物和植物摄取以及与有机质结合发生的。而填料对磷吸附能力则取决于填料的物理和化学特性。填料中阳离子交换量(CEC)、有机质、 有效铁和交换性铝均与磷的吸附量之间呈显著性正相关关系；交换性钙、镁和全量镁、铝、 铁与磷吸附量之间存在着正相关关系。炉渣中CEC、有机质、交换性铝等含量均较高，所以与其他填料相比在去除磷方面炉渣具有明显优势。同时炉渣表面较粗糙，微生物菌落容易附着在其表面生长，为聚磷菌与释磷菌的生长提供了条件，这是炉渣填料微生物学方面的优势。磷的去除效果与填料的物理性质也有关系，磷吸附量与填料的孔隙度、80%颗粒通过的粒径(D8tl)和不均勻系数(K8tl)呈正相关关系；这意味着单就除磷效果考虑，选择D8tl和K8tl 较大的填料较好；这是因为大小混杂，不均勻的填料颗粒可以延长其与污水的接触时间，从而有利于填料对磷的吸附；而炉渣填料具有D8tl和K8tl较大的特点。本专利技术的创新点是1、本专利技术采用垂直潜流湿地与水平潜流湿地组合而成的人工湿地系统处理污染河水。第一级垂直潜流湿地有机物降解和硝化作用强，主要用于去除0 &和氨氮，第二级水平潜流湿地反硝化作用强，主要用于去除硝态氮，从而达到同时强化人工湿地系统的硝化和反硝化作用的目的，同时提高人工湿地对CODtt、氨氮、硝态氮和总氮的去除效果。2、本专利技术中第一级垂直潜流湿地的水位可由出水软管控制，通过改变水位达到适应河水水质变化的目的。当污染河水中氨氮浓度较高时，调低出水软管高度以降低湿地内水位，提高溶解氧含量，强化硝化反应效率，从而提高氨氮去除率；当污染河水中氨氮浓度较低、硝态氮浓度较高时，调高出水软管高度以提高湿地内水位，减少湿地内溶解氧含量， 强化反硝化作用，从而提高硝态氮去除率。3、本专利技术第一级垂直潜流湿地和第二级水平潜流湿地均采用炉渣做填料，一方面可降低湿地系统的建设成本，另一方面当污染河水中磷浓度较高时，可以通过吸附、化学沉淀、微生物等作用强化磷的去除效果。附图说明图1为本专利技术的剖面图。图2为本专利技术的平面图。图中标号1第一级垂直潜流湿地箱体、2垂直潜流湿地进水配水管、3垂直潜流湿地垂直竖管、4垂直潜流湿地出水集水管、5垂直潜流湿地出水软管、6垂直潜流湿地加高底座、7垂直潜流湿地炉渣填料层、8垂直潜流湿地砾石填料层、9第二级水平潜流湿地箱体、 10水平潜流湿地进水配水管、11水平潜流湿地进水配水区多孔隔板、12水平潜流湿地出水区多孔隔板、13水平潜流湿地出水集水管、14水平潜流湿地出水软管、15水平潜流湿地固定水位出口、16水平潜流湿地炉渣填料层、17水平潜流湿地砾石填料层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：佘宗莲，施恩，谢湉，郭亮，朱颖杰，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：