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能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统

发布时间:2018-8-15 13:09:28  中国污水处理工程网

  申请日2012.05.03

  公开(公告)日2012.08.15

  IPC分类号C02F3/32

  摘要

  一种能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,其由高程依次降低的多级阶梯式人工湿地组成,每级人工湿地内填充有组合填料并种水生植物;所述人工湿地从第2级开始分成并列的四组,每组均按第2、第3、……第n分为多级,所述第1级人工湿地同时向第2级的每一组人工湿地配水,第2级及以后各级经处理后出水直接流向下一级;所述第1级连续进出水,第2-第n级采用序批式周期性运行,间歇性进出水,每个运行周期都由进水—反应—排放—闲置四个阶段所组成。本系统整体上是连续流,在第2-第n级是间歇流,各级人工湿地之间通过跌水曝气增氧,第2-n级通过在闲置时自然复氧,并结合采用对产甲烷菌有抑制作用的组合填料,能有效控制甲烷的产生和排放。

  权利要求书

  1.一种能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,其特征在于:所述的处理系统由多级阶梯式人工湿地组成,每级人工湿地的高程依次降低,每级人工湿地内填充有组合填料,填料上种植水生植物;所述人工湿地从第2级开始分成并列的四组,每组均按第2、第3、……第n分为多级,所述第1级人工湿地同时向第2级的每一组人工湿地配水,第2级及以后各级经处理后出水直接流向下一级;所述第1级人工湿地连续进出水,第2-第n级人工湿地采用序批式周期性运行,间歇性进出水,每个运行周期都由进水—反应—排放—闲置四个阶段所组成,具体流程如下:

  进水:污水经进水管从每一级人工湿地上方跌水充氧流入,依靠重力作用下渗;

  反应:污水流入过程中挟带空气中大量的氧气进入污水中,当污水达到预定高度后开始反应,污水与组合填料中的微生物和种植的水生植物充分接触后,污水得到有效处理;

  排放:经反应后的污水从每一级人工湿地底部的排水管排出;

  闲置:在此阶段,通过自然复氧恢复微生物活性后进入下一个循环;

  通过各级之间跌水曝气水力增氧和间歇性进水的自然复氧,人工湿地保持较高溶解氧状态,使产甲烷菌得到有效抑制,有效减少甲烷的产生和排放。

  2.根据权利要求1所述的能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,其特征在于:所述人工湿地采用对产甲烷菌有抑制作用的组合填料,该填料由30%-50%的砂料、50%-70%的工业废渣组成;工业废渣是以富含硫酸盐为主,掺有磁铁矿和氢氧化物的物料组成,要求硫酸盐中硫酸根的质量比大于15%,磁铁矿中含铁量大于10%,铁离子与硫酸根离子的摩尔比控制在5-10为宜。

  3.根据权利要求1或2所述的能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,所述的各级人工湿地上方设有配水渠,污水在跌落过程中挟带空气中大量的氧气进入到污水中;各级人工湿地的组合填料底部设有隔墙,隔墙上开有小孔,孔口设置筛网;各级人工湿地底部设有集水廊道,污水经处理在此收集后跌水流向下一级。

  4.根据权利要求3所述的能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,其特征在于:所述配水渠距组合填料上的沙土表面高度20cm,组合填料底部隔墙的小孔间距100mm,集水廊道高度为25cm。

  5.根据权利要求3所述的所述能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,其特征在于:所述的水生植物为根系发达、输氧能力较强且具有一定景观效应的睡莲和莲藕,种植密度为30-35株/㎡。

  6.根据权利要求3所述的能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,其特征在于:所述第2级人工湿地的具体运行方式如下:

  0-1h:第2级第1组A1进水;

  1-2h:第2级第2组B1进水;第2级第1组A1反应;

  2-3h:第2级第3组C1进水;第2级第2组B1反应;第2级第1组A1排水;

  3-4h:第2级第4组D1进水;第2级第3组C1反应;第2级第2组B1排水;第2级第1组A1闲置;

  B1、C1、D1循环方式同A1;以后各级循环方式同第2级,相当每级运行周期为4小时,整个反应器的运行周期为24小时。

  7.根据权利要求3所述的能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,其特征在于:所述人工湿地每级底部集水廊道的配水出口处装有自动控制闸板,用于自动向下一级配水。

  说明书

  能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统

  技术领域

  本发明涉及一种山地城市多级阶梯连续/间歇人工湿地污水处理甲烷排放控制反应系统,属于污水处理技术与环境保护技术领域。

  背景技术

  如何共同应对全球变暖己经成为国际社会的主要议题和挑战之一。全球气候变化特别是气温的升高与大气中二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等气体含量的升高所产生的温室效应密切相关。湿地甲烷排放占全球总量的20%-26%,甲烷作为主要的温室气体对全球气候变暖的贡献率达到了20%-39%,而且甲烷在大气中的浓度正以每年0.8%的速度增长。由于人类活动对自然界的干扰,全球湿地面积迅速减少,自然湿地也逐步受到了人类活动的影响,这使人们逐渐意识到了人工湿地的重要性。因此,在人工湿地的建设和管理过程中,在考虑利用人工湿地生态修复功能的同时,也应该考虑如何减少甲烷的排放。

  发明内容

  本发明针对现有技术存在的不足,旨在提供一种能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,采用多级阶梯连续和间歇人工湿地污水处理方法,以减少人工湿地污水处理反应器在处理过程中甲烷的排放。

  本发明所采用的技术方案如下:

  能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统,主要采用以下两个方面的技术实现:一、提高水中的溶解氧含量抑制产甲烷菌的活性,通过以下三个方面实现:(1)各级人工湿地之间通过水力作用(跌水曝气)增氧;(2)第2-第n级人工湿地通过在闲置时自然复氧;(3)栽植根系发达、输氧能力较强的水生植物。二、采用对产甲烷菌有抑制作用的组合填料。

  所述的反应系统由多级(如6级)阶梯式人工湿地组成,每级人工湿地的高程依次降低,每级人工湿地内填充有组合填料,填料上种植水生植物。所述人工湿地从第2级开始分成并列的四组,每组均按第2、第3、……第n分为多级。进入第1级人工湿地经处理后向第2级的4组人工湿地配水,2级及以后各级经处理后出水直接流向下一级。所述反应器第1级连续进出水,第2-第n级采用序批式周期性运行,间歇性进出水,每个运行周期都由进水—反应—排放—闲置四个阶段所组成,具体流程如下:

  进水:污水经进水管从每一级人工湿地上部配水渠跌水充氧流入,依靠重力作用下渗;

  反应:污水流入过程中挟带空气中大量的氧气进入污水中,可提高污水中的溶解氧浓度,当污水达到预定高度后开始反应,污水与组合填料中的微生物和种植的水生植物充分接触后,污水得到有效处理;

  排放:经反应后的污水从人工湿地底部的排水管排出;

  闲置:在此阶段,通过自然复氧恢复微生物活性后进入下一个循环。

  通过各级之间水力增氧和间歇性进水的自然复氧,人工湿地保持较高溶解氧状态,使产甲烷菌得到有效抑制,可有效减少甲烷的产生和排放。

  所述的各级人工湿地中间设有配水渠,配水渠距沙土表面高度20cm,污水在跌落过程中可挟带空气中大量的氧气进入到污水中。各级人工湿地填料底部设有隔墙,隔墙上开有直径为100mm的小孔,孔口设置筛网,间距100mm.各级人工湿地底部设有集水廊道,集水廊道高度为25cm,污水经处理在此收集后跌水流向下一级。24

  所述人工湿地采用对产甲烷菌有抑制作用的组合填料。该填料由30%-50%的砂料、50%-70%的工业废渣组成;工业废渣是以富含硫酸盐为主,掺有一定含量的磁铁矿和氢氧化物组成,要求硫酸盐中硫酸根的质量比大于15%,磁铁矿中含铁量大于10%,铁离子与硫酸根离子的摩尔比控制在5-10为宜。

  所述的水生植物为根系发达、输氧能力较强且具有一定景观效应的睡莲和莲藕,种植密度为30-35株/㎡。

  所述第1级人工湿地为连续进出水,第2-6级采用序批式周期性运行,间歇性进出水。

  所述第1级人工湿地底部集水廊道配水出口处装有自动控制闸板,用于自动向第2级配水。

  本发明具有如下优点:

  1、采用多级阶梯连续和间歇运行的人工湿地技术,各级人工湿地之间通过水力作用(跌水曝气)增氧,第2-第n级人工湿地通过在闲置时自然复氧,这样使人工湿地保持较高溶解氧状态,使产甲烷菌得到有效抑制,有效减少甲烷的产生和排放。

  2、通过组合填料使产甲烷菌的活性得到抑制,减少了甲烷的排放,减少温室气体对环境的破坏。

  3、溶解氧含量高,BOD去除能力强,能够脱氮除磷。

  4、运行管理简单,对整个反应器是连续流,对第2-6级又是间歇流。

  5、工程投资省,省去了调节池,所使用的填料为砂粒和工业废渣。

  6、运行成本低。利用山地城市特有地形,全过程重力流,无须动力提升和曝气,能耗低。

  本技术特别适用于分散式农村或小城镇生活污水处理。

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