CN111484132A - 用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统及污水处理方法 - Google Patents
用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统及污水处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111484132A CN111484132A CN202010304867.1A CN202010304867A CN111484132A CN 111484132 A CN111484132 A CN 111484132A CN 202010304867 A CN202010304867 A CN 202010304867A CN 111484132 A CN111484132 A CN 111484132A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- water
- filter material
- material layer
- constructed wetland
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 143
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 26
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 10
- 241000931336 Chloris truncata Species 0.000 claims description 6
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 6
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 6
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 4
- 244000257727 Allium fistulosum Species 0.000 claims 1
- 235000008553 Allium fistulosum Nutrition 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 66
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 16
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 17
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 15
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 15
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 9
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 5
- 244000021789 Aponogeton distachyus Species 0.000 description 4
- 235000003279 Aponogeton distachyus Nutrition 0.000 description 4
- 241000234587 Canna Species 0.000 description 4
- 235000005273 Canna coccinea Nutrition 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 3
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 244000291564 Allium cepa Species 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000012372 quality testing Methods 0.000 description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 2
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 2
- 229920011532 unplasticized polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 235000002732 Allium cepa var. cepa Nutrition 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical compound [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 1
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 1
- 238000012668 chain scission Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- LNGHGZJAEPDKFE-UHFFFAOYSA-N chloro 2-hydroxybenzoate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C(=O)OCl LNGHGZJAEPDKFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003864 humus Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000007269 microbial metabolism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2866—Particular arrangements for anaerobic reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
- C02F2101/163—Nitrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Botany (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统及污水处理方法。本发明的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统包括依次连接的反硝化滤池、垂直潜流人工湿地以及表面流人工湿地;所述垂直潜流人工湿地从下至上依次铺设有排水层、过渡层、滤料层以及覆盖层;所述滤料层由第一滤料层、第二滤料层以及第三滤料层组成;所述覆盖层由粒径为8~16mm的砾石铺设而成。本发明通过对反硝化滤池、垂直潜流人工湿地与表面流人工湿地的组合,解决了人工湿地在处理尾水过程中脱氮困难的问题,强化了总氮的去除效果,弥补反硝化滤池在单独使用中抗冲击负荷能力差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,具体涉及一种用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统。
背景技术
尾水具有可生物降解的有机物含量较低、水量波动大、碳氮比低等特点,经二级处理后的尾水中仍含大量氮磷等污染物,我国的污水处理厂尾水中氮素则以硝态氮为主。许多污水处理厂尾水中的氨氮浓度能够满足排放标准,但由于硝态氮浓度较高,导致绝大多数污水尾水中总氮浓度高于排放标准,这类尾水若直接排入河流中会引起河流的富营养化。因此需对已有工艺进行升级改造或增加深度处理单元对其氮素等污染物进行深度处理,以满足排放标准,减少尾水对受纳水体的影响,改善水环境,然而尾水深度净化不同于常规的污水处理厂提标升级改造,出水指标更严格,通常执行的是地表水标准。污水处理厂尾水冬季污染物浓度普遍较高,而地表水标准中各指标严格且无季节之分,两者差距较大,更增加了尾水处理难度。
目前常见的尾水深度处理方法有:活性炭吸附法、膜分离法、高级氧化法、人工湿地法。从处理效果上看,这几种方法出水水质都可以满足要求。但活性炭吸附法和膜分离法使用寿命短,抵抗污染能力差,高级氧化法成本高昂,大规模推广不现实。相较而言,人工湿地法基建投资和运行费用低,运行操作简便,更适用于污水厂二级出水的深度处理。
人工湿地主要依靠湿地填料、微生物、植物的协同作用,通过拦截、沉淀吸附、氧化还原、降解、吸收等方式,实现对水体污染物的去除。主要种类有表面流人工湿地、垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地。不同类型的人工湿地具有不同的优缺点,其中表面流操作简便,但水力负荷低、去污能力有限,与之相比垂直潜流湿地虽造价较高,但水力负荷大,对污染物的去除效果好、卫生条件也较好。然而,由于人工湿地对污染物的去除很大程度上依靠湿地微生物的降解作用,因此,在处理含有大量腐殖质、表面活性剂和其他痕量难降解有机物的尾水时,人工湿地系统对污染物,特别是总氮的去除会受到一定程度的限制。此外,在低温环境下,微生物的生长繁殖速率和活性也会受到抑制,对污染物的净化能力显著下降。随着污水处理需求的提高,单一的湿地单元有时不能满足相关的处理需求。多种类型人工湿地的组合可将单一人工湿地的优缺点予以互补,对污水水质的改善均高于单种湿地系统的应用,但人工湿地系统易受温度影响,且在处理可生化性差、碳氮比低、脱氮困难的尾水时难以充分发挥作用。
反硝化滤池作为一种新型污水处理技术,实质就是污水流经滤料上的生物膜,利用生物膜的微生物作用代谢来分解污染物质,从而使污水得到净化,具有占地面积小、出水水质好、脱氮效果好、产污泥量少并且具有模块化结构等特点,鉴于控制出水总氮是实现准IV类标准的关键,而现有污水厂出水总氮主要为硝酸盐氮,降低总氮的主要途径为生物反硝化,因此利用反硝化滤池对污水进行深度脱氮处理是一种有效途径。反硝化滤池作为污水深度处理工艺不需要曝气,运行水力负荷高,占地面积小,运行受自然环境影响较小,对总氮去除能力明显,还可同步去除SS和总磷,建设成本和运行费用均较低。采用一体化设备形式的反硝化滤池更是具备设备集成自控程度高,安装灵活方便,场地适应性好,施工周期短的优势,用作强化脱氮效果的预处理设施十分理想。但是反硝化滤池运行水力负荷高,停留时间短,虽然去总氮效率比较高但单独使用也很难满足实际工程出水需求。从国内相关案例来看,单一的反硝化滤池很难保证出水总氮稳定达到5mg/L以下,且反硝化滤池停留时间短,滤料对总磷的化学吸附能力较差,整体除磷能力较弱,整体耐冲击能力较差,对水量和污染物浓度变化的适应性比较弱。
发明内容
发明目的:本发明提供了一种用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,反硝化滤池与人工湿地处理工艺相结合,既能够提升反硝化滤池耐冲击能力。本发明还提供了处理方法还提供了充分发挥在去除总氮方面的优势,又能弥补反硝化滤池对总磷去除效果的不足。
技术方案:本发明所述的一种用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,包括依次连接的反硝化滤池、垂直潜流人工湿地以及表面流人工湿地;所述垂直潜流人工湿地从下至上依次铺设有排水层、过渡层、滤料层以及覆盖层;所述排水层由第一排水层以及位于第一排水层上方的第二排水层组成,所述第一排水层由粒径为50~60mm的砾石铺设而成,所述第二排水层由粒径为16~32mm的砾石铺设而成;所述过渡层由粒径为8~16mm的砾石铺设而成;所述滤料层由第一滤料层、第二滤料层以及第三滤料层组成,所述第一滤料层由粒径为5~15mm的铁基质和生物炭铺设而成,所述第二滤料层由粒径为5~15mm的石灰石与沸石铺设而成,所述第三滤料层由粒径为5~15mm的生物炭层铺设而成生物炭层;所述覆盖层由粒径为8~16mm的砾石铺设而成。
所述第一排水层、第二排水层、第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层以及覆盖层的厚度比为0.9-1.1:1.9-2.1:3.9-4.1:7.9-8.1:5.9-6.1:1.9-2.1。
所述第一排水层厚度为45-55mm,第二排水层厚度为95-105mm,过渡层厚度为95-105mm,第一滤料层厚度为195-205mm,第二滤料层厚度为395-405mm,第三滤料层厚度为295-305mm,覆盖层的厚度为95-105mm。
优选地,所述第一排水层厚度为50mm,第二排水层厚度为100mm,过渡层厚度为100mm,第一滤料层厚度为200mm,第二滤料层厚度为400mm,第三滤料层厚度为300mm,覆盖层的厚度为100mm。
所述第一滤料层中,所述铁基质和生物炭的体积比为1:9。
所述第二滤料层中,所述石灰石与沸石的体积比为1:1。
所述覆盖层上层设置有植物层,所述植物层的种植密度为16-18株/平方米,种植的植物为风车草、鸢尾以及水葱。
优选地,所述覆盖层中种植植物层的种植密度为16株/平方米,风车草种植面积占总面积的37.5%,鸢尾占31.25%,水葱占31.25%。
所述表面流人工湿地种植的植物密度为9-10株/平方米。
优选地,表面流人工湿地中的种植密度为9株/平方米,种植植物为美人蕉以及矮化耐寒苦草。
所述垂直潜流人工湿地中布置有反冲洗管道,所述反冲洗管道具有第一支管以及与所述第一支管垂直设置的铺设于所述垂直潜流人工湿地排水层的第二支管。
所述垂直潜流人工湿地中布置有集水系统以及布水系统,所述布水系统分布于所述覆盖层顶层,所述布水系统与所述反硝化滤过池出水口连通;所述集水系统位于所述垂直潜流人工湿地排水层,由若干个平行分布的集水管组成。
利用所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统的污水处理方法,包括以下步骤:
(a)将待处理污水通入反硝化滤池,经过反硝化滤池处理的污水通过设置于垂直潜流人工湿地上层的布水系统流经垂直潜流人工湿地;
(b)经过垂直潜流人工湿地处理后的污水,通过设置于垂直潜流人工湿地排水层的集水系统流入表面流人工湿地进一步处理;
(c)当垂直潜流人工湿地出现堵塞情况时,从反冲洗管道中通入冲洗水流,对垂直潜流人工湿地进行清洗。
有益效果:(1)本发明通过对反硝化滤池、垂直潜流人工湿地与表面流人工湿地的组合,一方面提供有益于氮磷污染物去除的厌氧、缺氧、好氧环境,另一方面人工湿地与反硝化滤池的组合,还能实现各处理单元优势互补,不仅能够解决了人工湿地在处理尾水过程中脱氮困难的问题,强化了总氮的去除效果,而且还能弥补反硝化滤池在单独使用中抗冲击负荷能力差等问题,充分发挥在去除总氮方面的优势,又能弥补反硝化滤池对总磷去除效果的不足;(2)本发明的垂直潜流人工湿地是一种新型、高效的湿地填料组合,能够维持微生物低温状态下的活性,解决了传统以土壤、砾石、碎石等为填料组分的人工湿地,对污染物的吸附性能低、微生物附着性差的缺陷,本发明每种填料在充分发挥其独特优势的同时,填料之间还能通过相互作用强化对污染物的去除效果,本发明的铁基质微电解层,铁基质内电解过程产生大量活性的还原性氢和二价铁离子,使尾水中的复杂有机物发生开环、断链等作用,促进尾水中大分子难降解有机物转变为小分子有机物,进而被微生物降解,同时,铁基质内电解过程中会产生二、三价铁离子,这些铁离子能够形成参与微生物生命活动的电子传递体系,加快微生物细胞电子传递速率,提高在微生物活性的同时,还能为微生物群落还原硝态氮提供足够的电子,填料中生物炭溶解的有机物还能促进反硝化微生物的富集,缓解了碳氮比较低的问题,强化了脱氮效果;(3)本发明采用一种兼具集水、通气、反冲洗功能的集水系统,能够减少死水区,在有效收集湿地出水的同时提升湿地内部氧含量,增强湿地微生物活性,此外在湿地发生堵塞时,可通过反冲洗管对湿地进行曝气,改善湿地水力条件,缓解堵塞问题;(4)本发明优化了湿地植物配置,在垂直潜流人工湿地中选择风车草、鸢尾、水葱的植物搭配,其中风车草对COD去除率较高。水葱对污水中有机物、氨氮、磷酸盐及重金属有较高的除去率。鸢尾具有良好的固碳释氧能力,同时对总氮、总磷的去除均有良好的效果,三种植物在COD、总氮、总磷的去除上互为补充,能够有效的稳定出水水质,此外风车草、鸢尾、水葱均具备良好的抗寒能力,在冬季也保持较好的生长态势;(5)本发明表面流人工湿地中种植美人蕉、苦草,其中美人蕉对环境要求不严,不仅能美化环境,而且对硝态氮的去除效果较好,抗逆性好,具有净化水质、修复环境等作用,苦草能够吸收过量的营养盐,吸附污染物能力强,将两种植物组合搭配能够有效强化水中污染物去除效果,且具有良好的景观效应,在表面流人工湿地中,污水从床体表面缓缓流过,污染物主要依靠生长在水下的植物茎、杆和床体表面的生物膜得以去除,进一步提高出水水质;(6)本发明的复合型人工湿地系统,集过滤功能和生物脱氮功能为一体,应用于污水深度脱氮时能够有效控制水体富营养化问题并改善水质;且本发明中污水处理的工艺简单,在运行过程中操作方便、易于管理。除反硝化滤池进水采用蠕动泵加压提升外,水流经过不同反应单元的过程中都通过液位差,依靠重力配水的方式进行,能耗低;(7)本发明在湿地填料中增设铁炭基质层进一步强化湿地去氮除磷功能,结合各工艺优势形成一种适用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统。
附图说明
图1为本发明的尾水深度处理的复合型人工湿地系统结构示意图;
图2为本发明的垂直潜流人工湿地中的布水系统结构示意图;
图3为本发明的布水支管上的布水孔结构示意图;
图4为本发明的垂直潜流人工湿地中集水系统的结构示意图;
图5为本发明的集水管上的集水孔分布示意图;
图6为本发明垂直潜流人工湿地中反冲洗管道的结构示意图。
具体实施方式
实施例1:如图1所示,本发明中所述的一种尾水深度处理的复合型人工湿地系统,包括依次连接的反硝化滤池1、垂直潜流人工湿地2以及表面流人工湿地3。
反硝化滤池1前端设置蠕动泵,反硝化滤池1顶部出水口与垂直流人工湿地2的布水系统通过UPVC塑料管连接,本实施例中采用的反硝化滤池1的规格是高度2米,直径1.2米的上流式反硝化滤池(上海青川环境工程技术有限公司),在人工湿地前端设置有反硝化滤池1,可以提前对污水进行过滤和生物脱氮,用于污水深度脱氮时,能够有效控制水体富营养化问题,并改善水质。在本实施例中,采用的是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理系统,主要由池体、进出水系统、池内滤料和滤料反冲洗系统组成,以填料为载体,反硝化滤池的脱氮机理是利用附着生长在填料表面的反硝化菌在厌氧条件下,通过反硝化作用把硝态氮转还原成气态氮(主要是氮气)完成脱氮反应过程。反硝化过程产生的氮气会使污水绕窜于介质之间,这样增强了微生物与水流的接触,同时也提高了过滤效率。
如图2所示,本发明中在垂直潜流人工湿地2顶层设置有一个“丰”字形的布水系统4,“丰”字形布水系统4的放置方向可任意选择,在本实施例中,布水系统4的布水主管41垂直于反硝化滤池1(垂直潜流人工湿地长度中垂线布置)的水流送入方向布置,与布水主管41连通的布水支管42垂直于布水主管41间隔平行布置,图3为布水支管42上的布水孔的结构示意图,使得经反硝化滤池1处理的污水可以均匀在垂直潜流人工湿地2布水。具体地,布水系统4由管径20mm的布水主管41与布水支管42组成,布水主管41设闸门,可调节垂直潜流人工湿地进水流量,各布水支管42于截面正下方开出水孔,并于同一长度位置设闸门,以控制各支管出水孔水量大小。
垂直潜流人工湿地2从下至上依次铺设有排水层21、过渡层22、滤料层23以及覆盖层24;
排水层21由第一排水层以及位于第一排水层上方的第二排水层组成,第一排水层由粒径为50~60mm的砾石铺设而成,厚度为50mm;第二排水层由粒径为16~32mm的砾石铺设而成,厚度为100mm。过渡层由粒径为8~16mm的砾石铺设而成,厚度为100mm。
滤料层23由第一滤料层231、第二滤料层232以及第三滤料层233组成,第一滤料层231由粒径为5~15mm的铁基质和生物炭铺设而成,铁基质购自湖南九层台环境科技有限公司,生物炭购自巩义市北山口鸿昌净水材料厂,铁基质和生物炭的体积比为1:9,厚度为200mm;第二滤料层232由粒径为5~15mm的石灰石与沸石铺设而成,石灰石与沸石的体积比为1:1,厚度为400mm;第三滤料层233由粒径为5~15mm的生物炭层铺设而成生物炭层,厚度为100mm。
覆盖层由粒径为8~16mm的砾石铺设而成,覆盖层上层设置有植物层,所述植物层的种植密度为16株/平方米,种植的植物为风车草、鸢尾以及水葱,风车草种植面积占总面积的37.5%,鸢尾占31.25%,水葱占31.25%。
如图4所示,本实施例中的集水系统5位于垂直潜流人工湿地排水层下层,用于收集自排水层流出的处理水,集水系统5若干个平行分布的集水管51组成,集水管51上分布有若干集水孔52,本实施中,每个集水管51与自反硝化滤池1的水流流动方向相同,具体地,由管径为50mm的集水管、各集水管间的连接管及三通、90度弯头组成,沿池底水平铺设。
如图5所示,为了提高集水系统5的收集水流的效率,集水管51上的集水孔52呈辐射状分布,围绕集水管51上半部分的圆周表面环绕。
如图6所示,垂直潜流人工湿地2中布置有反冲洗管道6,反冲洗管道6具有第一支管61,本发明中,为防止集水管51破裂,采用加厚型UPVC管材并于各集水51管下方沿池体长度方向设置支撑方钢。多根集水管51一端通过连接管53连通,另一端通过90度弯头与竖向反冲洗管61相连,在基质发生堵塞时可接入装置进行反冲洗,在正常运行状态下可作为通气立管,提高湿地中溶解氧含量。此外,池体底部设置直径为50mm的排空口,必要情况下,可进行跌水复氧。
垂直潜流人工湿地集水系统2出水管与表面人工湿地3进水管相连,经垂直潜流湿地处理后的污水,通过连接管,利用液面差,落入表面流人工湿地,最后通过表面流湿地出水侧的开孔流出湿地系统。表面流人工湿地3种植的植物密度为9株/平方米,种植植物为美人蕉以及矮化耐寒苦草,均匀种植。
本实施例中,垂直潜流人工湿地池体长2.5米、宽2米、高1.5米,设计水深1.25米;表面流人工湿地池体长2.5米,宽1米,高1米,设计水深0.3米,池体内部铺设粒径为3-5mm的小粒径砾石。
利用本实施例中的复合型人工湿地系统污水处理方法,包括以下步骤:
(a)将待处理污水通入反硝化滤池,经过反硝化滤池处理的污水通过设置于垂直潜流人工湿地上层的布水系统流经垂直潜流人工湿地;
(b)经过垂直潜流人工湿地处理后的污水,通过设置于垂直潜流人工湿地排水层的集水系统流入表面流人工湿地进一步处理;
(c)当垂直潜流人工湿地出现堵塞情况时,从反冲洗管道中通入冲洗水流,对垂直潜流人工湿地进行清洗。
应用例1:取铁基质、铁基质和生物炭(体积比为1:1)混合物(铁炭基质)、生物炭各10g,分别置于100mL烧杯,加入50mL尾水,用玻璃棒搅拌,静置17h后,取各烧杯中上清液检测,得到以下结果:
表1不同组分对尾水水质的处理效果
氨氮(mg/L) | 总磷(mg/L) | 总氮(mg/L) | COD(mg/L) | |
尾水水质 | 8.9 | 0.36 | 20.7 | 64 |
铁基质 | 4.7 | 0.22 | 18.4 | 43 |
生物炭 | 2.2 | 0.35 | 12.8 | 43 |
铁炭基质 | 2.9 | 0.21 | 10.1 | 7 |
应用例2:
首先对通入复合型人工湿地的尾水进行质量检测,氨氮含量为8.9mg/L、总磷含量为0.36mg/L、总氮含量为18.4mg/L、COD含量为64mg/L,(湿地为2m3/d尾水处理量,进入湿地的水经过2h的反硝化滤池处理)在装置运行43天后,对反硝化滤池、垂直潜流人工湿地、表面流人工湿地三个出水口进行出水取样,取样后立即进行水质检测,分别采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法、水杨酸-次氯酸盐法、重铬酸钾法、钼酸铵分光光度法,对出水总氮、氨氮、COD、总磷进行检测,各工艺出水指标如下:
表2不同处理工艺对尾水水质的处理效果
从表2的结果看出,尾水经过反硝化滤池处理后,氨氮含量以及总氮含量基本未变化,COD以及总磷含量降低,自反硝化滤池处理的尾水经过垂直潜流人工湿地处理后,氨氮、总磷以及总氮的含量显著降低,经过表面流人工湿地进一步处理,出水水质得到进一步提高。
应用例3:
利用实施例1的结构处理污水,进水水质为:总氮含量为:7.2mg/L,总磷含量为:0.46mg/L,COD含量为:48mg/L,污水通入反硝化滤池1处理2h后,以2m3/d的流量进入垂直潜流人工湿地集水系统2,以0.295m/s的流速经过表面人工湿地3进水管,最后由出水管流出湿地系统。取反硝化滤池进水、表面流人工湿地出水后立即进行水质检测。
结果显示,总氮从进水7.2mg/L,达到国家一级A标准(15mg/L以内)降至2.75mg/L,达到国家准四类水标准(5mg/L以内),总磷从0.46mg/L,达到国家一级A标准(0.5mg/L以内)降至0.17mg/L,达到国家准四类水标准(0.3mg/L以内),COD从48mg/L,达到国家一级A标准(50mg/L以内)降至13.5mg/L,达到国家准四类水标准(30mg/L以内)。
尾水经本复合型人工湿地处理后,COD最大去除率达71.88%,基本稳定在56.79%-71.88%之间,总氮最大去除率为61.81%,基本稳定在41.67%-61.81%之间,总磷最大去除率63.04%,基本稳定在41.67%-63.04%。
应用例4:在本工艺运行5d后,分别对反硝化滤池进水、本工艺表面流出水进行取样(湿地为2m3/d尾水处理量,进入湿地的水经过2h的反硝化滤池处理),取样后立即采用重铬酸钾法对出水COD进行检测、采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法对总氮进行检测,得到进水COD均值为51.20mg/L,总氮均值为8.64mg/L,本工艺出水COD均值为17.10mg/L,总氮均值为4.37mg/L,利用检测结果计算相应去除率,所得结果如下表:本工艺的总氮平均去除率为49.8%,COD平均去除率为65.8%,现有技术(生化生态组合人工湿地系统对城镇污水处理厂尾水的净化效果研究[J].环境工程,2015,33(07):46-50.)相比,本工艺可以有效提高污水水质。
Claims (10)
1.一种用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,包括依次连接的反硝化滤池、垂直潜流人工湿地以及表面流人工湿地;所述垂直潜流人工湿地从下至上依次铺设有排水层、过渡层、滤料层以及覆盖层;所述排水层由第一排水层以及位于第一排水层上方的第二排水层组成,所述第一排水层由粒径为50~60mm的砾石铺设而成,所述第二排水层由粒径为16~32mm的砾石铺设而成;所述过渡层由粒径为8~16mm的砾石铺设而成;所述滤料层由第一滤料层、第二滤料层以及第三滤料层组成,所述第一滤料层由粒径为5~15mm的铁基质和生物炭铺设而成,所述第二滤料层由粒径为5~15mm的石灰石与沸石铺设而成,所述第三滤料层由粒径为5~15mm的生物炭层铺设而成生物炭层;所述覆盖层由粒径为8~16mm的砾石铺设而成。
2.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述第一排水层、第二排水层、过渡层、第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层以及覆盖层的厚度比为0.9-1.1::1.9-2.1:1.9-2.1:3.9-4.1:7.9-8.1:5.9-6.1:1.9-2.1。
3.根据权利要求2所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述第一排水层厚度为45-55mm,第二排水层厚度为95-105mm,过渡层厚度为95-105mm,第一滤料层厚度为195-205mm,第二滤料层厚度为395-405mm,第三滤料层厚度为295-305mm,覆盖层的厚度为95-105mm。
4.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述第一滤料层中,所述铁基质和生物炭的体积比为1:9。
5.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述第二滤料层中,所述石灰石与沸石的体积比为1:1。
6.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述覆盖层上层设置有植物层,所述植物层的种植密度为16-18株/平方米,种植的植物为风车草、鸢尾以及水葱。
7.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述表面流人工湿地种植的植物密度为9-10株/平方米。
8.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述垂直潜流人工湿地中布置有反冲洗管道,所述反冲洗管道具有第一支管以及与所述第一支管垂直设置的铺设于所述垂直潜流人工湿地排水层的第二支管。
9.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统,其特征在于,所述垂直潜流人工湿地中布置有集水系统以及布水系统,所述布水系统分布于所述覆盖层顶层,所述布水系统与所述反硝化滤池出水口连通;所述集水系统位于所述垂直潜流人工湿地排水层,由若干个平行分布的集水管组成。
10.根据权利要求1所述的用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统的污水处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)将待处理污水通入反硝化滤池,经过反硝化滤池处理的污水通过设置于垂直潜流人工湿地上层的布水系统流经垂直潜流人工湿地;
(b)经过垂直潜流人工湿地处理后的污水,通过设置于垂直潜流人工湿地排水层的集水系统流入表面流人工湿地进一步处理;
(c)当垂直潜流人工湿地出现堵塞情况时,从反冲洗管道中通入冲洗水流,对垂直潜流人工湿地进行清洗。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010304867.1A CN111484132A (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统及污水处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010304867.1A CN111484132A (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统及污水处理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111484132A true CN111484132A (zh) | 2020-08-04 |
Family
ID=71797907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010304867.1A Pending CN111484132A (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统及污水处理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111484132A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112225319A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-15 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 多级垂直潜流人工湿地系统及利用其深度处理尾水的方法 |
CN113149233A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-23 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 一种污水处理厂尾水湿地强化系统及其构建方法 |
CN114291903A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-08 | 南大(常熟)研究院有限公司 | 一种用于污水厂尾水高效脱氮的混合净化系统及净化方法 |
CN114314850A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 | 用于高盐难降解有机废水的人工湿地深度净化装置与方法 |
CN119059706A (zh) * | 2024-11-05 | 2024-12-03 | 厦门海洋职业技术学院 | 一种尾水脱氮装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1686868A (zh) * | 2005-03-29 | 2005-10-26 | 华南农业大学 | 垂直流一表面流复合人工湿地处理生活污水方法 |
US20080179240A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Kauppi Frederick J | Portable wetlands |
KR101009186B1 (ko) * | 2010-07-28 | 2011-01-18 | 군산대학교산학협력단 | 부분질산화와 anammox 공정을 이용한 고효율 수직류식 인공습지 |
CN108911145A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-11-30 | 浙江大学 | 混合流人工湿地-生物过滤复合污水处理装置及其工艺 |
CN109052669A (zh) * | 2018-09-30 | 2018-12-21 | 湖南新九方科技有限公司 | 厌氧池与人工湿地联用的农村生活污水处理系统 |
CN109319932A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-02-12 | 中建水务环保有限公司 | 一种用于尾水深度处理的人工湿地填料及人工湿地铺设方法 |
-
2020
- 2020-04-17 CN CN202010304867.1A patent/CN111484132A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1686868A (zh) * | 2005-03-29 | 2005-10-26 | 华南农业大学 | 垂直流一表面流复合人工湿地处理生活污水方法 |
US20080179240A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Kauppi Frederick J | Portable wetlands |
KR101009186B1 (ko) * | 2010-07-28 | 2011-01-18 | 군산대학교산학협력단 | 부분질산화와 anammox 공정을 이용한 고효율 수직류식 인공습지 |
CN108911145A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-11-30 | 浙江大学 | 混合流人工湿地-生物过滤复合污水处理装置及其工艺 |
CN109319932A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-02-12 | 中建水务环保有限公司 | 一种用于尾水深度处理的人工湿地填料及人工湿地铺设方法 |
CN109052669A (zh) * | 2018-09-30 | 2018-12-21 | 湖南新九方科技有限公司 | 厌氧池与人工湿地联用的农村生活污水处理系统 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
宁夏回族自治区环境保护厅等: "《宁夏农村环境保护规划与技术》", 31 January 2014, 中国环境出版社 * |
曲克明等: "《海水工厂化高效养殖体系构建工程技术 修订版》", 31 December 2018, 海洋出版社 * |
陈耀东等: "《中国水生植物》", 31 December 2012, 河南科学技术出版社 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112225319A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-15 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 多级垂直潜流人工湿地系统及利用其深度处理尾水的方法 |
CN113149233A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-23 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 一种污水处理厂尾水湿地强化系统及其构建方法 |
CN113149233B (zh) * | 2021-04-16 | 2024-05-31 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 一种污水处理厂尾水湿地强化系统及其构建方法 |
CN114291903A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-08 | 南大(常熟)研究院有限公司 | 一种用于污水厂尾水高效脱氮的混合净化系统及净化方法 |
CN114314850A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 | 用于高盐难降解有机废水的人工湿地深度净化装置与方法 |
CN119059706A (zh) * | 2024-11-05 | 2024-12-03 | 厦门海洋职业技术学院 | 一种尾水脱氮装置 |
CN119059706B (zh) * | 2024-11-05 | 2025-02-14 | 厦门海洋职业技术学院 | 一种尾水脱氮装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111484132A (zh) | 用于尾水深度处理的复合型人工湿地系统及污水处理方法 | |
CN101973637B (zh) | 一种处理农村生活污水的河道净化系统 | |
CN101575157B (zh) | 复合潮汐流人工湿地处理污水的方法及其处理系统 | |
CN102145960B (zh) | 农村地表水源地生态防护多级过滤墙脱氮除磷装置及方法 | |
CN107352738B (zh) | 一种强化脱氮除磷的复合人工生态床污水处理系统及方法 | |
CN101671096A (zh) | 多级垂直流复合人工湿地处理污水的方法及其处理系统 | |
CN214528587U (zh) | 一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统 | |
CN210656590U (zh) | 一种地埋式农村生活污水治理系统 | |
CN102964037B (zh) | 一种新型轻质滤料与重质滤料曝气生物滤池联合使用的污水处理方法 | |
CN110642476A (zh) | 多级a/o污水处理系统 | |
CN101164924A (zh) | 农村污水处理装置及应用 | |
CN110104900A (zh) | 一种环境友好型高效复合火电厂生活污水处理系统及方法 | |
CN111253001A (zh) | 生活污水处理装置及其处理方法 | |
CN113636711B (zh) | 一种装配式驳岸型好氧/缺氧/好氧人工湿地系统及其应用 | |
CN210595462U (zh) | 一种双室人工快速渗滤污水净化系统 | |
CN210915759U (zh) | 多级a/o污水处理系统 | |
CN210215089U (zh) | 一种黑臭水体的旁路处理系统 | |
CN112159034A (zh) | 用于污水处理厂尾水深度净化的自养型防堵塞人工湿地 | |
CN218810847U (zh) | 一种改良的aao污水处理系统 | |
CN113371924A (zh) | 一种可满足准ⅳ类水标准的污水深度处理工艺 | |
CN207192930U (zh) | 一种利用集约型曝气‑人工湿地耦合技术异位治理黑臭河道的装置 | |
CN114772736B (zh) | 一种改良型人工湿地污水处理系统 | |
CN205442977U (zh) | 一种生活污水渗滤组合处理系统 | |
CN212102457U (zh) | 一种城市重污染河流水生态修复模拟装置 | |
CN210103688U (zh) | 一种用于生活污水脱氮除磷的污水处理设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |