專利名稱：垂直流人工濕地高效強(qiáng)化脫氮運(yùn)行方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程污水生態(tài)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直流人工濕地高效 強(qiáng)化脫氮運(yùn)行工藝。
背景技術(shù)：
人工濕地作為一種污水生態(tài)處理工藝由于其投資少、能耗低、效果好、維護(hù)管理簡 單等優(yōu)勢(shì)，已廣泛的應(yīng)用于生活污水、暴雨徑流、污水處理廠的尾水處理以及河流、湖泊的 污染防治。人工濕地按照水面位置和水流流向一般分為三種類型表流人工濕地、水平潛流 人工濕地以及垂直潛流人工濕地。與表流濕地相比，潛流人工濕地處理過程受氣候、季節(jié)等 因素影響較小，并可以有效的防止?jié)竦匚孟壍淖躺彤愇兜漠a(chǎn)生，其中水平潛流系統(tǒng)能夠 有效的去除BOD和TSS，缺點(diǎn)是水力停留時(shí)間較長，且容易造成短流和堵塞，同時(shí)氧傳輸能 力較低，導(dǎo)致硝化能力差，對(duì)氨氮以及TN的去除率比較低。當(dāng)前應(yīng)用的垂直流系統(tǒng)同樣存在許多問題，主要有以下幾點(diǎn)系統(tǒng)中供氧能力普 遍不足，脫氮效果較差。通過人工曝氣的方式可以顯著提高氨氮的去除效果，但是由于受到 溶解氧、碳源的限制，總氮的去除效果較差，氨氮和總氮的去除總是處于相對(duì)矛盾的狀態(tài)。 很多系統(tǒng)采用多級(jí)串聯(lián)、添加碳源等復(fù)雜方法提高總氮的去除效果，大大增加了濕地的運(yùn) 行面積，同時(shí)提高了構(gòu)建和日常運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用；其次，當(dāng)前垂直流濕地由于其結(jié)構(gòu)一直處 于淹沒狀態(tài)，系統(tǒng)易發(fā)生短流及堵塞問題，降低了其去除能力及運(yùn)行壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前垂直潛流人工濕地系統(tǒng)存在的不足，提供一種脫氮效果好、占地 面積小、維護(hù)管理簡單的垂直流人工濕地運(yùn)行方式。本發(fā)明的垂直流人工濕地高效強(qiáng)化脫氮運(yùn)行方式采用以下技術(shù)方案
一種垂直流人工濕地高效強(qiáng)化脫氮運(yùn)行方式，曝氣點(diǎn)均勻分布于濕地底部，池體中鋪 設(shè)至少三層基質(zhì)填料，進(jìn)水口位于距底部附近約10 15cm處，排水口設(shè)在池體水位高度的 2/5至3/5之間，底部設(shè)有排污管，污水在濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水一曝氣一半池出水一進(jìn) 水一厭氧反硝化一曝氣一半池出水，依次循環(huán)進(jìn)行。該方法的運(yùn)行步驟為
(1)采用批次進(jìn)水方式，每次進(jìn)水后水位控制在距離濕地頂層約10 15cm；
(2)初次進(jìn)水完畢后，開啟空氣壓縮機(jī)進(jìn)行連續(xù)曝氣，曝氣時(shí)間為8小時(shí) 12小時(shí)；
(3)曝氣完畢后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)，靜置10min,由出水口排出池體中的一半水體；
(4)關(guān)閉出水口，再次由進(jìn)水口迅速進(jìn)水，以紊流狀態(tài)短時(shí)間灌滿池體；
(5)當(dāng)池體內(nèi)的水混勻后，再次開啟空氣壓縮機(jī)，進(jìn)行曝氣； (6 )曝氣完畢后，再半池排水，進(jìn)水，按上述步驟重復(fù)進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較好時(shí)，可按池體3/5比例排水，同時(shí)采用間歇曝氣方式；當(dāng)進(jìn)水水質(zhì) 較差時(shí)，排水比例采用2/5，同時(shí)采用連續(xù)曝氣方式供氧。
該方法還可不用曝氣裝置進(jìn)行污水處理。污水在濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水一水力 停留15-20小時(shí)一按比例2/5-3/5出水一落干復(fù)氧20- 小時(shí)一進(jìn)水一厭氧反硝化一水力 停留15-20小時(shí)一按比例2/5-3/5出水，依次循環(huán)進(jìn)行。本發(fā)明的的垂直流濕地系統(tǒng)由濕地池體和曝氣裝置組成，曝氣點(diǎn)均勻分布于濕地 底部，池體中鋪設(shè)至少三層基質(zhì)填料，由下到上粒徑逐級(jí)減小，以減緩氧氣向上的擴(kuò)散速 度，提高曝氣時(shí)氧氣的利用率；進(jìn)水口位于距底部附近約10 15cm處，排水口設(shè)在池體水 位高度的2/5至3/5之間，底部設(shè)有排污管；濕地植物選用景觀效應(yīng)好、污染物去除能力強(qiáng) 的水生植物?；|(zhì)填料可為礫石、建筑廢棄砼體中的至少一種。其進(jìn)水方式為批次進(jìn)水，整池污水首先自底部一次性注入濕地池體，啟動(dòng)曝氣裝 置，經(jīng)過曝氣增氧充分硝化處理后由池體中部附近出水口排水，即按整池水的2/5 3/5 排水。此時(shí)濕地內(nèi)部存留約一半經(jīng)過硝化的硝態(tài)氮污水，之后由底部進(jìn)水口迅速補(bǔ)充進(jìn)水， 以紊流狀態(tài)短時(shí)間灌滿池體，以充分混勻，此時(shí)進(jìn)水前的約一半硝態(tài)氮和新進(jìn)水中的硝態(tài) 氮在濕地內(nèi)部反硝化細(xì)菌的作用下，充分利用新進(jìn)水中充足的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，短時(shí) 間內(nèi)即可去除濕地中的絕大部分硝態(tài)氮，而后，再次曝氣，充分硝化后按比例排水，進(jìn)水，重 復(fù)進(jìn)行。這樣，污水在濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水一好氧硝化一厭氧反硝化一出水可達(dá)到高 效的脫氮效果。本發(fā)明采用在單一池體內(nèi)批次進(jìn)水、循環(huán)硝化反硝化的運(yùn)行方式，能夠同時(shí)達(dá)到 非常高的氨氮和總氮的去除效果，且最大限度的節(jié)約了土地資源的使用；另外，進(jìn)水方式為 批次紊流進(jìn)水，可以有效地防止連續(xù)緩慢進(jìn)水時(shí)導(dǎo)致的短流、堵塞等問題，有效地提高了濕 地池體的利用率和使用壽命，便于廣泛推廣。


圖1為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明不采用曝氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中1、空氣壓縮機(jī)，2、濕地植物，3、穿孔曝氣管路，4、濕地墻體，5、濕地填料，6、 進(jìn)水口，7、出水口，8、排污管，9、防滲層。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1，本發(fā)明所涉及的垂直流濕地由濕地池體和空氣壓縮機(jī)1、穿孔曝氣管路3組成， 濕地的池體為混凝土結(jié)構(gòu)，底部設(shè)有防滲層9，防止污水下滲污染地下水。濕地池體的底部 鋪設(shè)穿孔曝氣管路3，曝氣管3的一端通過導(dǎo)氣管與空氣壓縮機(jī)1相連，按時(shí)進(jìn)行曝氣增氧。 濕地池體中填有三層不同粒徑的填料5作為基質(zhì)，具體為礫石、建筑廢棄砼體中的一種或 任意幾種組合，頂部鋪設(shè)粗沙。濕地中種植同種或不同濕地植物2，選擇標(biāo)準(zhǔn)為兼具水質(zhì)凈 化和美觀作用，強(qiáng)化其景觀效應(yīng)。進(jìn)水口 6位于底部往上約10 15cm處，出水口 7位于池 體水位的正中間，排空管8用于濕地沖洗，排出老化生物膜。穿孔曝氣管3由按池體形狀設(shè)計(jì)的PVC塑料管連接而成，在管壁處鉆孔，開孔率為 40% 60%。
上述垂直流濕地的具體運(yùn)行方式為
采用批次進(jìn)水方式從進(jìn)水口 6進(jìn)水，進(jìn)水方法為泵入或利用高位差進(jìn)水，每次進(jìn)水后 水位控制在距離濕地頂層約10 15cm。初次進(jìn)水完畢后，開啟空氣壓縮機(jī)1，通過池體底 部穿孔曝氣管路3進(jìn)行增氧曝氣，曝氣方式為連續(xù)曝氣，控制曝氣時(shí)間為8小時(shí) 12小時(shí)。 曝氣完畢后關(guān)閉空氣壓縮機(jī)1，靜置10 min,由出水口 7出水，排水完畢后池體中約剩余一 半水體，關(guān)閉出水口，再次由進(jìn)水口 6迅速進(jìn)水，以紊流狀態(tài)短時(shí)間灌滿池體，使兩股水體 迅速混勻，此時(shí)進(jìn)水前的約一半硝態(tài)氮和新進(jìn)水中的硝態(tài)氮在濕地內(nèi)部反硝化細(xì)菌的作用 下，充分利用新進(jìn)水中充足的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)即可去除濕地中的絕大部分 硝態(tài)氮。而后，再次開啟空氣壓縮機(jī)1，通過池體底部穿孔曝氣管路3進(jìn)行增氧曝氣，控制 曝氣時(shí)間為8小時(shí) 12小時(shí)，曝氣完畢后靜置10 min半池排水，進(jìn)水，重復(fù)進(jìn)行。這樣，污 水在濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水一曝氣(好氧硝化)一半池出水一進(jìn)水一厭氧反硝化一曝氣 (好氧硝化)一半池出水，循環(huán)中使氨氮和總氮都能達(dá)到很好的去除效果。實(shí)施例2
如圖1所示，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式與實(shí)施例1基本相同，二者的區(qū)別在于本實(shí)例 中出水口位于水位高度的2/5或3/5處，即根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)調(diào)節(jié)出水比例。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較好 時(shí)，可出水3/5，同時(shí)采用間歇曝氣方式；當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差時(shí)，出水比例采用2/5，同時(shí)采用 連續(xù)曝氣方式供氧。其它運(yùn)行方式與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
如圖2所示，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于本實(shí)施例中沒有曝氣增氧 裝置，采用干濕交替方式促進(jìn)硝化反應(yīng)。本實(shí)施例所采用的運(yùn)行方式為采用批次進(jìn)水方 式從進(jìn)水口 6處進(jìn)水，進(jìn)水方法為泵入或利用高位差進(jìn)水，每次進(jìn)水后水位控制在距離濕 地頂層約10 15cm。初次進(jìn)水達(dá)到一定水力停留時(shí)間后按比例0/5 3/5)由出水口 7 排水，排水后先不進(jìn)水，保持濕地上半部分落干狀態(tài)20小時(shí) M小時(shí)，使池體內(nèi)部充分復(fù) 氧。然后由進(jìn)水口 6迅速進(jìn)水，以紊流狀態(tài)短時(shí)間灌滿池體，使兩股水體迅速混勻，此時(shí)進(jìn) 水前的約一半硝態(tài)氮和新進(jìn)水中的硝態(tài)氮在濕地內(nèi)部反硝化細(xì)菌的作用下，利用新進(jìn)水中 充足的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)即可去除濕地中的絕大部分硝態(tài)氮。同時(shí)由于池體 內(nèi)部已充分復(fù)氧，在保證一定水力停留時(shí)間(15 20小時(shí))即可達(dá)到較好的硝化效果，硝 化完畢后再次按比例排水，落干，進(jìn)水，重復(fù)進(jìn)行。這樣，污水在濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水一 水力停留(好氧硝化)一按比例出水一落干復(fù)氧一進(jìn)水一厭氧反硝化一水力停留(好氧硝 化)一按比例出水，循環(huán)進(jìn)行，使氨氮和總氮都能達(dá)到很好的去除效果。
權(quán)利要求
1.一種垂直流人工濕地高效強(qiáng)化脫氮運(yùn)行方式，曝氣點(diǎn)均勻分布于濕地底部，池體中 鋪設(shè)至少三層基質(zhì)填料，進(jìn)水口位于距底部附近約10 15cm處，排水口設(shè)在池體水位高度 的2/5至3/5之間，底部設(shè)有排污管，其特征在于污水在濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水一曝氣一 半池出水一進(jìn)水一厭氧反硝化一曝氣一半池出水，依次循環(huán)進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直流人工濕地高效強(qiáng)化脫氮運(yùn)行方式，其特征在于該方 法的運(yùn)行步驟為(1)采用批次進(jìn)水方式，每次進(jìn)水后水位控制在距離濕地頂層約10 15cm；(2)初次進(jìn)水完畢后，開啟空氣壓縮機(jī)進(jìn)行連續(xù)曝氣，曝氣時(shí)間為8小時(shí) 12小時(shí)；(3)曝氣完畢后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)，靜置10min,由出水口排出池體中的一半水體；(4)關(guān)閉出水口，再次由進(jìn)水口迅速進(jìn)水，以紊流狀態(tài)短時(shí)間灌滿池體；(5)當(dāng)池體內(nèi)的水混勻后，再次開啟空氣壓縮機(jī)，進(jìn)行曝氣；(6 )曝氣完畢后，再半池排水，進(jìn)水，按上述步驟重復(fù)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直流人工濕地高效強(qiáng)化脫氮運(yùn)行方式，其特征在于當(dāng)進(jìn)水 水質(zhì)較好時(shí)，可按池體3/5比例排水，同時(shí)采用間歇曝氣方式；當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差時(shí)，排水比 例采用2/5，同時(shí)采用連續(xù)曝氣方式供氧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直流人工濕地高效強(qiáng)化脫氮運(yùn)行方式，其特征在于污水在 濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水一水力停留15-20小時(shí)一按比例2/5-3/5出水一落干復(fù)氧20-24 小時(shí)一進(jìn)水一厭氧反硝化一水力停留15-20小時(shí)一按比例2/5-3/5出水，依次循環(huán)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種在垂直流人工濕地中能夠同時(shí)使氨氮和總氮得到高效強(qiáng)化去除的運(yùn)行方式。該運(yùn)行方式涉及的垂直流濕地系統(tǒng)由垂直流濕地池體和曝氣裝置組成，曝氣點(diǎn)均勻分布于濕地底部，池體中鋪設(shè)至少三層基質(zhì)填料，由下到上粒徑逐漸減小，減緩氧氣向上的擴(kuò)散速度，提高曝氣的利用率；進(jìn)水口6位于距底部附近約10～15cm處，排水口設(shè)在池體中間高度位置附近。本發(fā)明能夠在單池內(nèi)循環(huán)實(shí)現(xiàn)高效好氧硝化和厭氧反硝化，污水在濕地池體中依次經(jīng)過進(jìn)水—好氧硝化—厭氧反硝化—出水，該方式可節(jié)省濕地運(yùn)行面積，具有顯著的脫氮效果。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102139957SQ20111004354
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者張建, 張成祿, 李濤, 范金林 申請(qǐng)人:山東大學(xué)