可實(shí)現(xiàn)anammox脫氮的側(cè)向潛流濕地處理裝置及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可實(shí)現(xiàn)ANAMMOX脫氮的側(cè)向潛流濕地處理裝置及處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮素含量是水質(zhì)控制的重要指標(biāo)。氮素污染的加劇也是近年來引起我國湖泊、河流以及近海等水域水華和赤潮大規(guī)模爆發(fā)的重要因素之一，因此引起了人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)廢水處理的氨氮脫除一般是通過硝化和反硝化過程實(shí)現(xiàn)，但這一過程需要大量曝氣、額外投加有機(jī)碳源和堿度，投資和運(yùn)行費(fèi)用高昂，而且還會(huì)產(chǎn)生二次污染，開發(fā)新型低能耗的生物脫氮技術(shù)迫在眉睫。
[0003]近年來，隨著生物脫氮理論與技術(shù)的突破，以ANAMMOX工藝為代表的新型生物脫氮技術(shù)逐漸進(jìn)入人們視野。與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，ANAMMOX菌為化學(xué)自養(yǎng)型細(xì)菌，并且ANAMMOX反應(yīng)途徑較短，因此ANAMMOX反應(yīng)不需要堿度補(bǔ)償和投加有機(jī)碳源，只需要維持較低的溶解氧，即可實(shí)現(xiàn)當(dāng)廢水進(jìn)水C/N〈3.4時(shí)或高氨氮廢水的脫氮反應(yīng)，從而節(jié)約了大量的能源和物料，節(jié)省運(yùn)行成本，具有可持續(xù)發(fā)展的意義。ANAMMOX反應(yīng)是微生物直接將NH/-N和N02 N反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2，達(dá)到脫氮的目的，其中作為電子受體的N02 —般由氨轉(zhuǎn)化而來。目前已見公知的ANAMMOX反應(yīng)裝置如CN203200141U“一體化間歇式低C/N比厭氧氨氧化生物脫氮反應(yīng)裝置”、CN104386812A “基于顆粒污泥和生物膜的復(fù)合式厭氧氨氧化反應(yīng)工藝及裝置”、CN104355404A “一種快速實(shí)現(xiàn)生物濾池厭氧氨氧化的方法與裝置”等，ANAMMOX反應(yīng)裝置均為電氣化的實(shí)驗(yàn)裝置，且設(shè)置較為復(fù)雜，需要攪拌、回流、曝氣等一些列電氣裝置，其設(shè)備投資大，控制非常復(fù)雜，且只能處理一些特定種類的污廢水。而CN102464406A“一種利用人工濕地實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化生物脫氮的方法”則為間歇運(yùn)行方式，在實(shí)際的運(yùn)用過程中與連續(xù)流相比，存在控制較為復(fù)雜、占地面積較大等問題。在人工濕地中，將ANAMMOX技術(shù)應(yīng)用于連續(xù)側(cè)向流人工濕地則未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是在人工濕地中，如何在低C/N和無電氣化控制條件下，有效去除污水中的氮元素等問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種可實(shí)現(xiàn)ANAMMOX脫氮的側(cè)向潛流人工濕地污水處理方法，所述方法采用由自然復(fù)氧槽和側(cè)向潛流濕地床組成的處理單元池，污水由進(jìn)水管流入第一組單元池的自然復(fù)氧槽中，通過跌躍式薄水層自然復(fù)氧的方式增加污水中的溶解氧，再流入側(cè)向潛流濕地床中，濕地床體中布置有布水管、集水管、填料、濕地植物和含ANAMMOX菌的沉積物，濕地床豎向斷面上水質(zhì)條件均勻，整個(gè)濕地床內(nèi)部沿水流方向?yàn)橐粋€(gè)以厭缺氧為主的好氧、缺氧、厭氧的交替環(huán)境，在植物根系泌氧的協(xié)同作用下，污水總體處于微氧狀態(tài)，待處理污水中亞硝酸鹽的流入與厭缺氧的微環(huán)境為ANAMMOX菌生長提供適宜的環(huán)境，使得污水在側(cè)向潛流濕地中同時(shí)發(fā)生硝化、反硝化以及ANAMMOX反應(yīng)，污水中的碳源有機(jī)物沿程逐漸被消耗，C/N比不斷降低，同時(shí)去除污水中的N污染物；隨后污水流入下一組單元池的自然復(fù)氧槽中，再流入側(cè)向潛流濕地床中，繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)過多組單元池循環(huán)處理，直至達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)；
[0006]整個(gè)處理過程采用連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水的運(yùn)行方式，進(jìn)水通過預(yù)處理方法控制C0D與TN濃度比值在2:1以下，進(jìn)水C0D濃度在60mg/L以下，通過連續(xù)自然穩(wěn)定進(jìn)水，濕地床表面水力負(fù)荷控制在0.3m3/(m2.d)，總的側(cè)向潛流濕地的水力停留時(shí)間控制在18h以上。
[0007]具體的，濕地床中沒有導(dǎo)板阻隔。
[0008]本發(fā)明還提供了可實(shí)現(xiàn)ANAMMOX脫氮的側(cè)向潛流人工濕地污水處理裝置，由自然復(fù)氧槽、側(cè)向潛流濕地床組成，其中一個(gè)自然復(fù)氧槽連接一個(gè)側(cè)向潛流濕地床組成一組單元池，多組單元池串聯(lián)沿梯度向下共同組成所述濕地污水處理裝置；
[0009]所述自然復(fù)氧槽為跌躍式薄水層自然復(fù)氧槽；
[0010]所述側(cè)向潛流濕地床包含濕地床體、布水管、集水管、填料、濕地植物和含ANAMMOX菌的沉積物；布水管和集水管均設(shè)置在側(cè)向潛流濕地床底部，分別布置在側(cè)向潛流濕地床的進(jìn)水端和出水端，以實(shí)現(xiàn)側(cè)向潛流濕地床中的水流均勻性，含ANAMMOX菌的沉積物鋪在填料上。
[0011]具體的，所述濕地床體的有效水深高度為0.4?0.6m。
[0012]具體的，填料為碎石、混凝土骨料或瓦礫中的一種或幾種，粒徑為5?10mm，根據(jù)水流方向，單元池內(nèi)填料粒徑依次降低。
[0013]本發(fā)明所述自然復(fù)氧槽為已公開的CN102583760A “跌躍式薄水層人工濕地復(fù)氧槽”，通過跌水曝氣來增加水中的溶解氧，以實(shí)現(xiàn)ANAMMOX生物脫氮反應(yīng)。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明提出的處理裝置具有脫氮能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用方便、構(gòu)思巧妙等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的人工濕地脫氮，均受到好氧硝化時(shí)的填料溶解氧不足的限制，缺氧反硝化時(shí)碳源不足的限制，且在不外加機(jī)電設(shè)備時(shí)富氧能力極差，無法構(gòu)建出亞硝化需要的低氧環(huán)境。而在本處理裝置中，廢水先通過自然復(fù)氧槽進(jìn)行跌水富氧，形成了一個(gè)穩(wěn)定的低溶解氧的微環(huán)境，為亞硝化的進(jìn)行提供了充分的條件。隨后廢水進(jìn)入側(cè)向潛流濕地床，充分利用了此種濕地床豎向斷面上水質(zhì)條件較為均勻、自然的填料厭氧環(huán)境等特點(diǎn)，使得整個(gè)裝置內(nèi)部沿水流方向較均勻的形成了一個(gè)以厭缺氧為主的好氧、缺氧、厭氧的交替環(huán)境，此時(shí)待處理污水中亞硝酸鹽的流入與厭缺氧的微環(huán)境為ANAMMOX菌的生長提供了良好的生存條件，使?jié)竦爻练e物中ANAMMOX菌逐步富集起來，占據(jù)主導(dǎo)地位。故此種人工濕地?zé)o需投加外碳源及曝氣裝置即可得到比傳統(tǒng)人工濕地更為穩(wěn)定的脫氮效果，同時(shí)對于低C/N比廢水和高氨氮廢水也有更好的適應(yīng)性，可處理的水質(zhì)范圍更廣。
[0016]同時(shí)，此種人工濕地可以自由組合，根據(jù)具體水質(zhì)增加或減少單元池的組數(shù)，以適應(yīng)不同的水質(zhì)變化。
[0017]另外，由于ANAMMOX菌代謝活性高，對基質(zhì)的親和力強(qiáng)，說明ANAMMOX工藝具有較高的容積氮去除速率和基質(zhì)轉(zhuǎn)化率。這在一定程度上減少了側(cè)向流濕地床的占地面積，節(jié)約了工程投資成本。
[0018]與傳統(tǒng)人工濕地相比，以ANAMMOX為主的人工濕地不易堵塞。人工濕地的堵塞問題一直是限制濕地處理效果及使用壽命的主要因素。由于ANAMMOX菌的細(xì)胞產(chǎn)率遠(yuǎn)低于反硝化菌，短程硝化-ANAMMOX工藝的污泥產(chǎn)量也遠(yuǎn)低于硝化-反硝化工藝，故此種人工濕地污泥產(chǎn)生量較少。且傳統(tǒng)人工濕地的總氮的去除率為40?55%之間，且總氮的去除效果很少高于上限值，而本工藝能實(shí)現(xiàn)在低C/N的情況下，總氮的去除率為65%以上，節(jié)約了碳源。加之側(cè)向流濕地床中沒有導(dǎo)板阻隔，流態(tài)死區(qū)少，進(jìn)一步提高了此種裝置的使用壽命及脫氮效果。
[0019]由于該方法僅是對潛流式人工濕地的改造，不同于傳統(tǒng)的ANAMMOX生物脫氮反應(yīng)裝置的復(fù)雜構(gòu)造，建設(shè)投資較低。并且此種人工濕地在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的較好脫氮效果下，不僅沒有傳統(tǒng)的ANAMMOX反應(yīng)裝置的對于能源和物料的消耗，也降低了反應(yīng)裝置的管理成本及運(yùn)行成本。
【附圖說明】
[0020]圖1:側(cè)向潛流濕地處理裝置及方法剖面圖
[0021]圖2:側(cè)向潛流濕地處理裝置及方法平面圖
[0022]圖中標(biāo)號(hào)為:1進(jìn)水管，2自然復(fù)氧槽，3側(cè)向潛流濕地床，