申请日2021.10.21
公开日期2021.12.07
IPC分类C02F3/32;C02F3/30;C02F101/16;C02F101/38
摘要
本发明公开了一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，包括自上而下设置的好氧区和厌氧区，于所述厌氧区底侧连接有进水管，于所述好氧区顶侧连接有出水管，所述出水管的出水端连接有回流管，所述回流管的出水端与厌氧区相连通；所述厌氧区中自上而下设有第一填料层、第二填料层和第三填料层，所述第一填料层为硫磺。本发明采用硫自养反硝化原理，使用硫磺填料，无需外加碳源，节省投加成本；硫磺填料为消耗品，需定期投加，每年湿地植物收割时更换或添加一次即可，节约运营成本。硫磺填料配合上行流的进水方式、以及曝气装置的布置，使系统中的厌氧区和好氧区DO浓度均能处于适宜环境。
权利要求
1.一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，包括自上而下设置的好氧区(1)和厌氧区(2)，于所述厌氧区(2)底侧连接有进水管(3)，于所述好氧区(1)顶侧连接有出水管(4)，所述出水管(4)的出水端连接有回流管(5)，所述回流管(5)的出水端与厌氧区(2)相连通；所述厌氧区(2)中自上而下设有第一填料层、第二填料层和第三填料层，所述第一填料层为硫磺。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，所述第二填料层为沸石，其粒径为4-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，所述第三填料层为鹅卵石，其粒径为10-16mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，所述好氧区(1)中设有第四填料层，所述第四填料层为陶粒，其粒径为0.5-15mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，所述好氧区(1)和厌氧区(2)的连接处设有分隔网(6)，所述分隔网(6)上方设有曝气装置(7)。
6.根据权利要求1所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于：
所述进水管(3)包括第一主管(31)、连通在所述第一主管(31)上的多个第一支管(32)，所述第一支管(32)上开设有多个第一过流孔(33)；
所述回流管(5)包括第二主管(51)、连通在所述第二主管(51)上的多个第二支管(52)，所述第二支管(52)上开设有多个第二过流孔(53)；
其中，所述第二支管(52)设于厌氧区(2)底侧，且与第一支管(32)交错排布设置。
7.根据权利要求5所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，所述曝气装置(7)包括多个曝气头(71)、连接多个曝气头(71)的曝气管道(72)、用于固定曝气管道的支架(75)、与所述曝气头(71)电连接的曝气风机(73)和流量计(74)；其中，曝气头(71)安装密度为0.4-0.5m2/个。
8.根据权利要求1所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，还包括设于好氧区(1)上端的芦苇(8)，其种植密度为20棵/m2。
9.根据权利要求1所述的一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，其特征在于，所述好氧区(1)和厌氧区(2)的外侧和底部包裹有用于保温的水泥层(9)。
说明书
一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地
技术领域
本发明涉及水污染处理技术领域，具体是一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地。
背景技术
人工湿地处理污水主要是通过植物吸收、填料吸附、微生物分解方式等去除污染物，其中去除氮素主要是填料内的依靠硝化细菌及反硝化细菌，在系统内发生硝化及反硝化作用，将氨氮转化为硝态氮进而转化为氮气。当污水中碳源不足时，TN的去除效果较差，常规人工湿地运行发生反硝化作用需外加碳源，提高了运行成本。
现有的人工湿地运行过程中，通常是系统上部进水、下部出水，即下行流方式，进水经过DO浓度高的植物根系覆盖层和好氧区，将好氧区的DO带入到厌氧区，从而影响反硝化反应的进行。此外，现有技术处理低C/N污水需投加碳源，保证反硝化作用的效率。碳源投加量难控制，费用高，下行流方式会使植物根部的生物膜沉淀和悬浮物截留，时间长了填料易被堵塞，影响净化效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，采用上行流及硝化液回流的进水方式，有利于系统内DO浓度的控制，并且在同一湿地系统内循环多次进行硝化及反硝化反应，提高TN的去除效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于处理低C/N污水的自养脱氮型人工湿地，包括自上而下设置的好氧区和厌氧区，于所述厌氧区底侧连接有进水管，于所述好氧区顶侧连接有出水管，所述出水管的出水端连接有回流管，所述回流管的出水端与厌氧区相连通；所述厌氧区中自上而下设有第一填料层、第二填料层和第三填料层，所述第一填料层为硫磺。
进一步的：所述第二填料层为沸石，其粒径为4-10mm。
进一步的：所述第三填料层为鹅卵石，其粒径为10-16mm。
进一步的：所述好氧区中设有第四填料层，所述第四填料层为陶粒，其粒径为0.5-15mm。
进一步的：所述好氧区和厌氧区的连接处设有分隔网，所述分隔网上方设有曝气装置。
进一步的：所述进水管包括第一主管、连通在所述第一主管上的多个第一支管，所述第一支管上开设有多个第一过流孔；所述回流管包括第二主管、连通在所述第二主管上的多个第二支管，所述第二支管上开设有多个第二过流孔；其中，所述第二支管设于厌氧区底侧，且与第一支管交错排布设置。
进一步的：所述曝气装置包括多个曝气头、连接多个曝气头的曝气管道、用于固定曝气管道的支架、与所述曝气头电连接的曝气风机和流量计；其中，曝气头安装密度为0.4-0.5m2/个。
进一步的：还包括设于好氧区上端的芦苇，其种植密度为20棵/m2。
进一步的：所述好氧区和厌氧区的外侧和底部包裹有用于保温的水泥层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过上行流的进水方式，使进水直接到达厌氧区，避免从好氧区将DO带入厌氧区的情况，有利于对厌氧区内DO浓度的控制，保证反硝化作用的高效进行。在好氧区内插入曝气头，提高好氧区DO浓度，保证硝化作用效果。此外，上端出水，上行流可减轻人工湿地填料堵塞问题，有效控制DO浓度，出水200％回流，可提高NO3-浓度的去除效果，去除率可达90％。营造厌、好氧系统，完成硝化及反硝化过程，去除TN。
陶粒结合硫磺层，填料清洗频率有所降低。人工湿地的堵塞微生物主要为兼性厌氧化学异养微生物。仅有陶粒填料时，异养微生物为优势菌种，更易堵塞。由于硫磺层发生的自养反硝化作用更强，自养微生物为优势菌种，结合上行流的进水方式，硫磺填料有效成分会随着反应逐渐溶解，减轻填料堵塞的问题。
本发明采用硫自养反硝化原理，使用硫磺填料，无需外加碳源，节省投加成本；硫磺填料为消耗品，需定期投加，每年湿地植物收割时更换或添加一次即可，节约运营成本。硫磺填料配合上行流的进水方式、以及曝气装置的布置，使系统中的厌氧区和好氧区DO浓度均能处于适宜环境，处理低C/N的农村污水时无需外加碳源即可进行反硝化作用。组合填料能够适应不同的C/N农村污水的处理，特别是加入硫磺填料后，低C/N(C/N≈2)污水中TN的处理效果明显。
本发明中进水管的第一支管和回流管的第二支管相互交错排布，有利于回流的硝化液均匀地扩散在厌氧区底部，经历多次上行流净化过程；进水管中的水经过各个第一过流孔均匀扩散到厌氧区的底部，从而实行上行流净化过程。
本发明通过增加水泥层实现保持系统恒温，改善现有人工湿地受季节影响严重、低温状态微生物活性较差的问题，减少季节变化对处理效果的影响。
（发明人：浦鹏; 丁亚男; 姜富; 魏聪颖; 王乃龙; 王琪; 杨立阳; 马广西）
