申请日2015.02.09
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C02F3/32; C02F3/34; C02F3/30
摘要
本发明涉及提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，包括依次设置的配水区、净化区及集水区，配水区连接进水管，集水区连接出水管，净化区中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合基质、砾石基质及沸石基质。与现有技术相比，本发明将潜流湿地与硫自养反硝化相结合，脱除进水中的硝酸盐，由于脱氮硫杆菌生长缓慢，增殖速率远远低于异养菌，因此，该潜流湿地系统在高效反硝化脱氮的同时，也不会由于微生物的大量繁殖而造成潜流湿地系统堵塞。同时利用混合基质中的石灰石，实现对进水中磷酸盐的去除。
权利要求书
1.提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，包括依次设置 的配水区、净化区及集水区，配水区连接进水管，集水区连接出水管，
其特征在于，所述的净化区中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合 基质、砾石基质及沸石基质。
2.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的配水区与净化区之间设置使水流均匀分布的穿孔花墙。
3.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的净化区与集水区之间设置使水流均匀分布的穿孔花墙。
4.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的硫磺/石灰石混合基质为硫磺与石灰石按体积比为1∶ 1构成的混合基质，该混合基质的粒径为5-8cm。
5.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的砾石基质的粒径为10-12cm。
6.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的砾石基质内设置穿孔曝气管。
7.根据权利要求6所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的穿孔曝气管的管径为20mm，在曝气管上每隔150mm 开设孔径为4mm的曝气孔。
8.根据权利要求1所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的沸石基质的粒径为5-8cm。
9.根据权利要求1-8中所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜 流湿地系统，其特征在于，所述的硫磺/石灰石混合基质、砾石基质及沸石基质区 域的体积比为1∶1∶1。
10.根据权利要求9所述的提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿 地系统，其特征在于，所述的集水区还通过回流管与回水泵与配水区连通。
说明书
提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统
技术领域
本发明属于污水厂尾水生态处理技术领域，尤其是涉及一种提高污水厂尾水 脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统。
背景技术
根据《2012国民经济和社会发展统计公报》]中显示2012年末我国城市污水处 理厂日处理能力已达11255万立方米，城市污水处理率达到82.6%。由此可见，每 年需处理污水量十分巨大。根据我国《城镇污水处理厂排放标准》(GB18989-2002) 的一级A标显示：总氮、总磷排放标准分别为15mg/L、0.5mg/L，而《地表水环 境质量标准》(GB3838-200)中V类水的总氮总磷标准为2mg/L、0.4(0.2)mg/L。 很显然，经过污水处理厂的生化处理可以削减掉污水中大部分的氮磷类污染物，但 处理后水总氮总磷含量与受纳地表水体相比仍然较高，因此并不能从根本上解决受 纳水体的富营养化问题。为了改善受纳水体的水环境质量，此类富含硝酸盐、磷酸 盐污染水亟待处理。
研究表明，人工湿地广泛应用于水体水质的净化与恢复、面源污染的控制、初 期降雨的处理以及城市污水处理厂尾水的深度处理。但是，将人工湿地应用于此类 低碳高氮类污染水的处理会因碳源不足而存在较大的难度，如果添加异养碳源，不 仅会提高处理成本，还有可能造成二次污染。除此之外，相关研究表明人工湿地的 堵塞很大程度上是由于异养菌生长过快而造成的生物性堵塞。因此如何提高脱氮效 能、解决碳源不足、防止人工湿地堵塞成为水处理界关注的重点。
近年来，硫自养反硝化由于具有反硝化效率高、污泥产量低等特点越来越受到 人们的关注。因此，通过将潜流人工湿地与硫自养反硝化技术相结合，应该能够解 决以硝酸盐为主的污染水体的净化难题。
中国专利CN101993150A公开了复式潜流人工湿地系统，包括湿地池及湿地 床体，湿地床体表层为小粒径填料层，表层至池底为大粒径填料层，设进水管，收 水槽，收水槽的收水侧为连接细格栅的收水花墙并设出水管，湿地植物分布于湿地 床体表面;特征是进水端与出水端设置在湿地床体的同一端，进水管为沿短边堤坝 方向水平设置在大粒径填料层和小粒径填料层之间的穿孔管;收水槽与进水管平行 设置在进水管远离短边堤坝一侧;沿长边堤坝向湿地床体斜下方设置一隔水层，其 上端与收水花墙底部连接，下端与后端短边堤坝及池底保有距离，两侧长边与堤坝 连接，湿地床体设放气管，与传统潜流湿地构型相比，该专利能够在一定程度上提 高湿地系统的脱氮效果，但是对于处理低碳氮比污染水而言，该专利无法实现湿地 系统的高效脱氮除磷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有污水厂尾水硝酸盐含量较高、有效碳源不足等问 题，提供一种潜流湿地与硫自养反硝化相结合的技术方法，实现有效脱氮的同时， 还能够避免潜流湿地普遍存在的生物堵塞问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
提高污水厂尾水脱氮除磷效果并免生物堵塞潜流湿地系统，包括依次设置的配 水区、净化区及集水区，配水区连接进水管，集水区连接出水管，
所述的净化区中按水流方向从前至后依次放置硫磺/石灰石混合基质、砾石基 质及沸石基质。
所述的配水区与净化区，以及净化区与集水区之间设置使水流均匀分布的穿孔 花墙。
所述的硫磺/石灰石混合基质为硫磺与石灰石按体积比为1∶1构成的混合基 质，该混合基质的粒径为5-8cm。硫磺上吸附的脱氮硫杆菌利用溶解在水中的单质 硫还原硝酸盐，单质硫被氧化成硫酸盐，而混合基质中的石灰石可以防止反硝化过 程中的pH下降，同时对进水中含有的磷酸盐具有良好的去除效果，水体在此区域 停留时间为4小时。
所述的砾石基质的粒径为10-12cm，在砾石基质内设置穿孔曝气管，穿孔曝气 管的管径为20mm，在曝气管上每隔150mm开设孔径为4mm的曝气孔。反硝化后 水体进入砾石基质区域，在此区域进行穿孔管曝气，营造好氧环境，利用砾石上附 着生长的微生物降解进水中的难降解有机物，并将进水中的部分氨氮氧化成硝酸 盐，且能够将上一区域中未反应完全的单质硫氧化成硫酸盐，水体在此区域停留时 间为4小时。
所述的沸石基质的粒径为5-8cm，水体最后进入沸石基质区域，在此区域，利 用沸石基质，将水体中残余的少量氨氮吸附，进一步降低进水中的氮含量，水体在 此区域停留时间为4小时。
所述的硫磺/石灰石混合基质、砾石基质及沸石基质区域的体积比为1∶1∶1。
所述的集水区还通过回流管与回水泵与配水区连通，处理后出水进入集水区， 部分水体通过回流系统重新进入配水区，回流比为100%。
与现有技术相比，本发明针对尾水低碳高氮的水质特征，结合自养生物反硝化 原理，通过在传统的潜流湿地中放置硫磺/石灰石混合基质，能够实现高效反硝化 以及除磷，且由于自养微生物生长缓慢，在水力停留时间较长的湿地中不会造成系 统的生物堵塞，与异养反硝化相比更具有优势，能够实现湿地系统长期的高效脱氮 除磷。
