申请日2007.11.22
公开(公告)日2008.06.25
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30; C02F3/32
摘要
一种两级A/O型垂直流人工湿地污水处理系统装置，其特征在于该系统装置包括预处理沉沙池和多级垂直流人工湿地，预处理沉沙池的出水口与多级垂直流人工湿地的进水口连接，所述多级垂直流人工湿地的相邻两级连通，每一级的第一个处理单元为缺氧处理单元，其余处理单元为好氧“湿/干”交替运行状态处理单元，每一级的最后一个好氧“湿/干”交替运行状态处理单元和其所在级的缺氧处理单元连通。该人工湿地系统能强化水体脱氮除磷能力，且效率高，除磷速度快，占地面积小，耐冲击负荷能力强，湿地使用寿命长。
权利要求书
1.一种两级A/O型垂直流人工湿地污水处理系统装置，其特征在于该系统 装置包括预处理沉沙池和多级垂直流人工湿地，预处理沉沙池的出水口 与多级垂直流人工湿地的进水口连接，所述多级垂直流人工湿地的相邻 两级连通，每一级的第一个处理单元为缺氧处理单元，其余处理单元为 好氧“湿/干”交替运行状态处理单元，每一级的最后一个好氧“湿/干”交替 运行状态处理单元和其所在级的缺氧处理单元连通。
2.根据权利要求1所述的两级A/O型垂直流人工湿地污水处理系统装置， 其特征在于所述多级垂直流人工湿地由一级A/O人工湿地和二级A/O人 工湿地组成，上述一级A/O人工湿地由缺氧处理单元a(1)、好氧处理 单元b(2)、好氧处理单元c(3)组成，好氧处理单元c(3)与缺氧处 理单元a(1)连通，二级A/O人工湿地由缺氧处理单元a’(4)、好氧处 理单元b’(5)、好氧处理单元c’(6)组成，好氧处理单元c’(6)与缺 氧处理单元a’(4)连通。
3.根据权利要求1或2所述的两级A/O型垂直流人工湿地污水处理系统装 置，其特征在于所述多级垂直流人工湿地的每一个处理单元中填充有占 总填料体积70%脱水自来水污泥、砾石和土壤，其中填充物的顶层为土 壤层，土壤层下为交替装填的污泥层和砾石层，所述污泥层的粒径级由 上至下递减。
4.根据权利要求1或2所述的两级A/O型垂直流人工湿地污水处理系统装 置，其特征在于所述多级垂直流人工湿地的每一个处理单元均设有布水 系统、抽吸泵和电磁阀，所有泵由PLC可编程序控制器(27)连接控 制。
说明书
两级A/O型垂直流人工湿地污水处理系统装置
一、技术领域
本发明属于污/废水处理技术领域，特别涉及一种两级A/O型垂直流人工湿 地污水处理系统装置。
二、背景技术
现有技术：人工湿地技术被认为具有低能耗、低维修、污水处理与美化景观 相结合等特点被广泛应用于市政污水处理、工业废水以及农业废水处理中。但是 该技术中依然存在除磷脱氮效果差，运行不稳定，占地面积大、寿命短等问题。 近年来，人们不断寻找具有高效除磷能力且方便获得低廉材料作为人工湿地中的 基质，选择这些材料的原则就是材料本身Ca、Al、Fe含量较高、较大的比表面 积和空隙率、水力条件较好，以往申请的专利中多以沸石、高炉渣、石灰石、粉 煤灰等作为人工湿地除磷填料，尽管这些填料本身都具有吸附磷的能力，但是往 往不易获得且成本较高，作为湿地介质耐冲击负荷能力差，吸附速度慢且易饱 和，不能有效地改善土壤肥效，长时间运行还会造成湿地严重堵塞。
自来水污泥是城市饮用水厂中混凝、絮凝等水处理工艺的副产物，我国现有 的大中型城市中自来水厂预处理部分均采用铝盐或铁盐去除原水中天然有机物、 浊度、胶体物质、色度等，因此自来水污泥中Al或Fe的含量比较高。目前大部 分自来水污泥都经过简单的脱水就直接填埋，很少用作二次回用，使其变废为 宝。国外曾报道过自来水污泥高效吸附磷的行为以及能有效改善土壤的特性。但 将脱水自来水污泥用于垂直流人工湿地主要填料却未见报道。
对于传统的人工湿地工艺，无论是表面流型还是潜流型，仅仅依靠植物吸 附、沉淀和微弱的生物反硝化能力仍然不能有效的去除水体中的氮，特别是水中 氨氮浓度较高时，出水水质很难达标。因此有必要将多个人工湿地单元串连和回 流，类似于传统的活性污泥A/O脱氮工艺，从工艺角度强化系统内脱氮能力。此 外最新的研究也表明采用间歇运行方式可有效的恢复湿地基质吸附饱和不能再生 的问题，延长湿地运行时间。但是将多级人工湿地单元按照不同的停留时间、闲 置时间并实现系统内部回流强化脱氮除磷的组合却未见报道。
三、发明内容
技术问题：本发明针对上述技术问题，提供一种具有缺氧-好氧(Anoxic/oxic， A/O)功能两级复合垂直流人工湿地处理系统装置。该人工湿地系统能强化水体 脱氮除磷能力，且效率高，除磷速度快，占地面积小，耐冲击负荷能力强，湿地 使用寿命长。
技术方案：一种两级A/O型垂直流人工湿地污水处理系统装置，该系统装置 包括预处理沉沙池和多级垂直流人工湿地，预处理沉沙池的出水口与多级垂直流 人工湿地的进水口连接，所述多级垂直流人工湿地的相邻两级连通，每一级的第 一个处理单元为缺氧处理单元，其余处理单元为好氧“湿/干”交替运行状态处理 单元，每一级的最后一个好氧“湿/干”交替运行状态处理单元和其所在级的缺氧处 理单元连通。多级垂直流人工湿地由一级A/O人工湿地和二级A/O人工湿地组 成，上述一级A/O人工湿地由缺氧处理单元a、好氧处理单元b、好氧处理单元c 组成，好氧处理单元c与缺氧处理单元a连通，二级A/O人工湿地由缺氧处理单 元a’、好氧处理单元b’、好氧处理单元c’组成，好氧处理单元c’与缺氧处理单元 a’连通。多级垂直流人工湿地的每一个处理单元中填充有70%脱水污泥、砾石和 土壤，其中填充物的顶层为土壤层，土壤层下为交替装填的污泥层和砾石层，所 述污泥层的粒径级由上至下递减。多级垂直流人工湿地的每一个处理单元均设有 布水系统、抽吸泵和电磁阀，所有泵由PLC可编程序控制器连接控制。
以占总填料体积70%的脱水自来水污泥为主要填料的人工湿地其特征在于处 理系统由预处理沉沙池和多级垂直流人工湿地两大部分组成，沉沙池用于去除水 体中大量杂物、悬浮物、部分有机物等，以保证后续的人工湿地处理系统不易发 生堵塞。多级人工湿地单元顺次使用抽吸泵连通，并始终保持缺氧处理单元a和 缺氧处理单元a’中的自来水污泥处于淹没式，即缺氧环境，且好氧处理单元c与 好氧处理单元c’出水分别回流至缺氧处理单元a和缺氧处理单元a’，因而从工艺 角度强化了湿地反硝化脱氮功能，好氧处理单元b、好氧处理单元c、好氧处理 单元b’、 好氧处理单元c’采取进水、排空、闲置交替运行方式，不仅使填料处 于“湿/干”交替状态，而且有效实现填料内部的复氧传质，增强硝化能力，也恢 复了自来水污泥对磷的高效吸附潜能。同时抑制了填料表面微生物过度生长现 象，防止了填料层堵塞。缺氧处理单元a、好氧处理单元b、好氧处理单元c构成 一级A/O人工湿地工艺，缺氧处理单元a’、好氧处理单元b’、好氧处理单元c’构 成二级A/O人工湿地工艺。六个湿地单元进出水均采用泵抽吸，上部进水下部出 水，充分发挥填料层的截留过滤性能，系统通过PLC编程控制器控制完全自动运 转，并根据废水水质、水量的不同更新改变程序运行模式。
六个湿地单元中填充填料均采用70%脱水污泥和砾石、土壤反粒度装填，大 粒径脱水污泥至于最上层，小粒径污泥装填下部，而且装填方式采用一层污泥一 层砾石，最顶层为土壤，这样装填可充分增大填料层空隙率有效地防止填料堵塞 和增加氧传质能力。
有益效果：采用70%自来水脱水污泥并配砾石等作为湿地复合填料，该复合 填料能有效去除水体中各种形态的磷，且填料内部与空气充分接触，增强了氧传 质能力，且自来水污泥表面不易与空气中CO2结合发生表面结垢现象，比含Ca 成分的填料具有更加优越的条件。
A/O型多级人工湿地工艺本身具有很强的除氮能力，充分发挥附着在填料表 面缺氧条件下微生物反硝化脱氮能力，这也是本发明的一个特色。
基于自来水厂脱水污泥为湿地主要填料的多级人工湿地系统，强化了填料本 身除磷能力，而且吸附速度快，水力停留时间短，大大减少了人工湿地占地面 积，投资和运行费用低，管理方便。且多级人工湿地系统运行/停滞交替进行，可 有效恢复饱和磷自来水污泥对磷的再吸附性能，大大延长了湿地运行寿命。
系统对磷的耐冲击负荷能力强，自来水污泥对高浓度磷也具有较强的快速吸 附能力。脱水自来水污泥作为湿地基质除了对磷、有机物等具有高效去除能力 外，也能去除水中残留的砷和内分泌干扰物。这也是本发明采用脱水自来水污泥 二次回用的另一特点。
自来水污泥用于人工湿地也为给水处理厂脱水污泥处理处置开拓了另一个途 径，使其二次利用，变废为宝。
该人工湿地系统强化了填料作用，在没有植物净化功能的情况下，依然能够 高效去除水中氮、磷和有害、有毒有机物，达到净化水质的目的。
