申请日2008.11.06
公开(公告)日2009.04.22
IPC分类号C02F3/32
摘要
一种用于污水厂尾水深度净化的湿地工艺：污水厂尾水→石灰石滤池→沉水植物氧化塘→垂直流湿地→表流湿地→复合基质滤池→生态复氧池→接纳水体。以高效生态脱氮除磷为特点，利用0.5m左右的水头自流，水力负荷为200mm/d，无能耗、无药耗，防堵塞，可持久稳定低成本运行，氮、磷去除率高于95%，出水水质优于GB3838-2002地表III类水标准。适用于城镇小型污水厂尾水的深度净化，处理出水在缺水地区可以回用，在城市或居民区可以作为景观水体补给的优质水源。该工艺需要较大的土地面积，可以和城市绿地及湿地公园建设融为一体。在云南洱源县污水厂利用该工艺已建成尾水深度净化湿地工程2.2公顷，日处理水量4000m3，已稳定运行5年，年运行管理费用5万元。
翻译権利要求書
1.用于污水厂尾水深度净化的湿地工艺：
石灰石滤池→沉水植物氧化塘→垂直流湿地→表流湿地→复合基质滤池→生态复氧池
2.由石灰石滤池、沉水植物氧化塘、垂直流湿地组成的污水厂尾水生态脱氮除磷核心工艺。
3.防堵塞的垂直流湿地结构，由池体、布水沟、池底布水管、填料层、自由水层和集水沟 (或相邻池体)等组成，依靠布水沟与池体之间的微小水位差，在填料层内形成上升水 流，到达自由水层后经由池埂上的溢流堰口溢出。
4.以大断面、低阻力保障的流径最小化湿地流场，石灰石滤池、垂直流湿地和复合基质滤 池均采用垂直流，沉水植物氧化塘、表流湿地和生态复氧池则以池体横断面为过水断面。
说明书
一种用于污水厂尾水深度净化的湿地工艺
所属技术领域：
污水深度净化与回用工程技术。本发明涉及一种构造湿地工艺，用于污水厂尾水的深度 净化，出水达到国标地表III类水，没有任何能耗和药耗，吨水处理费用<0.10元。该项工程技 术适用于小城镇污水厂尾水深度净化，达到缺水地区污水回用、高度敏感地区水污染防治等 目标。
背景技术：
在干旱缺水地区，污水厂尾水是一类水量和水质都比较稳定的水资源，经过深度净化后 回用价值比较高;在高度敏感区域，污水厂尾水则是重要的污染源，进行深度净化，防止其 对河流、湖泊的污染十分必要。污水厂尾水深度净化不乏先进技术，但采用这些先进技术所 产生的费用一般不低于污水处理费用。对于那些欠发达的干旱缺水地区，或者那些水污染问 题比较突出的发展中地区，更渴求经济实用的污水厂尾水深度净化技术。
2003年受云南省大理州环境保护局委托，对洱海上游洱源县污水处理厂尾水实施湿地深 度净化，水量4000m3/d，要求出水达到GB3838-2002地表III类水质。我们据此研发了本发明， 一种用于污水厂尾水深度净化的湿地工艺，并成功地建设了试验工程，达到了水质目标。
发明内容：
本发明的目标在于：研发污水厂尾水深度净化湿地工艺，实现无能耗生态湿地深度脱氮 除磷，出水达到地表III类水质标准，并能持久稳定运行，主要包括以下内容。
1.自流式深度脱氮除磷湿地工艺
针对经过二级生化处理的污水中活性有机碳匮乏、深度脱氮除磷成为核心问题这一特点， 研发了以下湿地净化工艺：
石灰石滤池→沉水植物氧化塘→垂直流湿地→表流湿地→复合基质滤池→生态复氧池
如图1所示：污水厂尾水经由地下引水管(1)进入石灰石滤池布水沟(2)，通过底部的石灰 石滤池布水管(3)进入石灰石滤池，在石灰石滤池滤料层(4)上升至石灰石滤池自由水层(5)，再 经石灰石滤池溢流堰口(6)跌入相邻的沉水植物氧化塘(7);在沉水植物氧化塘内水平流动至池 体的另一端，经由垂直流湿地布水管(8)进入垂直流湿地填料层(9)，在填料层上升至垂直流湿 地自由水层(10)，再经垂直流湿地溢流堰口(11)跌入相邻的表流湿地布水沟(12);水流再经过 表流湿地布水堰口(13)进入表流湿地(14)，在表流湿地中水平流动至另一端，再经表流湿地溢 流堰口(15)跌入相邻的表流湿地集水沟(16);再通过底部的复合基质滤池布水管(17)进入复合 基质滤池滤料层(18)，在滤料层上升至复合基质滤池自由水层(19)，再经复合基质滤池溢流堰 口(20)跌入相邻的生态复氧池(21)，最后经过出水涵管(22)外排。
石灰石滤池的主要功能是吸附去除固体污染物和磷，沉水植物氧化塘则利用沉水植物光 合放氧产生的超强氧化环境实现氨氮硝化和除磷，在垂直流湿地内完成反硝化脱氮，在表流 湿地内利用土壤吸附-湿地植物吸收作用进一步去除氮、磷，在复合基质滤池内利用复合基质 吸附-湿地植物吸收作用更进一步去除氮、磷，在生态复氧池完成水流自然物理属性的恢复。 完成整个净化过程需要10天以上的滞留时间，其中在沉水植物氧化塘中的滞留时间需要7天以 上，池体深度可以达到2m左右。
2.沉水植物氧化塘补充活性有机碳
污水厂尾水中活性有机碳匮乏是限制微生物脱氮的主要限制因素，一般要经过人工添加 活性有机碳来实现。本发明利用沉水植物氧化塘，在完成生物氧化的同时，通过沉水植物及 其周丛生物向水体中补充活性有机碳，不仅使硝化过程得以顺利进行，还为后续的反硝化过 程提供了碳源，保障了脱氮的彻底性。但一般污水厂尾水比较混浊，含有一定量的固体悬浮 物和微生物，成为沉水植物生存的限制因素;本发明利用石灰石滤池对污水厂尾水进行吸附 过滤，澄清了水质，造就了沉水植物氧化塘内沉水植物的生存条件。
3.防堵塞垂直流湿地结构
本发明中，在石灰石滤池、垂直流湿地和复合基质滤池均采用无堵塞垂直流湿地结构(图 1)，其原理如图2示。池体底部的布水管(23)两端均暴露在外(图2-a)，布水管进水端直通布 水沟(24)，另一端用螺旋堵头(25)封堵后暴露在相邻池体(26)底部。若布水管23发生堵塞或 水流不畅，可以打开螺旋堵头(25)，利用布水管(23)两端的压差形成冲洗水流，将於塞物冲出 (图2-b);若填料层(27)发生堵塞，可以在布水管(23)进水端接上潜水泵(28)进行冲洗(图2-c)。 如此垂直流湿地结构，可以通过定期清洗来防止堵塞，保障持久稳定运行。
4.大断面低阻力无能耗运行
采取流程最小化设计，其中石灰石滤池、垂直流湿地和复合基质滤池均采用垂直流，沉 水植物氧化塘、表流湿地和生态复氧池则以池体横断面为过水断面，降低了过水阻力，每一 级湿地的水头损失只有0.10m，实现了利用自然水头的无能耗运行。
本发明具有完善的湿地净化工艺和结构，主要有以下优点：
(1)深度脱氮除磷，对污水厂尾水中氮、磷的去除率达到95%以上。
(2)无能耗、无药耗、低成本运行，整个湿地系统自流，并且完全依靠自然生态净化，吨水 净化处理费用<0.10元。
(3)技术成熟，实现了工程化应用，2004年建成的“洱源县污水厂尾水深度净化湿地技术示 范工程”已经运行5年，稳定可靠。
