[發明專利]捆綁式強化潮汐流人工濕地污水處理方法及系統

無效

• 申請號: 201310146042.1
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103232139A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 吳樹彪;呂濤;張東曉;董仁杰;劉芳
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于污水處理領域，具體涉及捆綁式強化潮汐流人工濕地污水處理方法及系統。

背景技術

近年來，隨著經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，污水排放量也隨之不斷增加，使得我國水體富營養化及環境水質惡化日趨嚴重。目前，我國的污水處理主要依賴于傳統的集中式水處理工藝，雖然技術和工藝已日漸成熟和完善，但卻面臨建設運行成本費用過高的問題，不少經濟欠發達地區根本建不起大型污水處理廠或不少已建的污水處理廠卻因運行資金短缺也閑置不用，使得我國只有24%的工業廢水和4%的生活污水經過處理排入水體。尤其對于我國經濟落后的廣大農村地區來講，污水排放污染源分散，絕大多數農村地區沒有集中的排水管網，人員素質相對較低，而傳統的城市污水處理廠投資大、運行成本高，需要具有一定素質的技術管理人員，不適合在農村地區推廣應用。因此，為進一步推動我國社會主義新農村的建設進程和保障農村生態環境的可持續發展，根據農村地區經濟落后和污水源分散等特點，開發簡便易行、高效經濟、美化環境、分散式就地處理的農村污水凈化技術至關重要。

人工濕地污水處理技術是20世紀70年代發展起來的一種通過模擬自然濕地而人為設計和建造的具有可控性和工程化特點的生態污水凈化技術，以其投資少、建設運營成本低、凈化效果好等特點近年來受到了廣泛關注。其應用已逐漸由常規生活污水的處理，逐漸擴展到處理農田暴雨徑流、食品加工廢水、礦山酸性廢水、畜禽養殖廢水以及垃圾滲濾液等多種廢水的處理。污水在人工濕地系統中的凈化主要以基質、植物和微生物通過物理、化學及生物作用協同完成的。

該種污水生態處理模式適合我國國情，在農村以及中小城鎮的污水處理中具有廣闊的應用前景。但傳統的人工濕地雖然能夠對COD、BOD達到80%以上的去除率，但是其占地面積大、水力停留時間長，從而造成處理效率低，因此如何提高人工濕地的處理效率成為人工濕地目前研究的熱點。上世紀九十年代，英國伯明翰大學首次提出了潮汐流人工濕地系統，作為一種新型的人工濕地形式，其在運行過程中濕地床體重飽和浸潤面的上下變化會將大氣氧強迫吸入床體的基質空隙中，從而較大程度上提高了濕地床的氧傳輸量，因此能夠大大提升濕地床對有機物及氨氮的去除效率。但目前對潮汐流人工濕地的研究多處于試驗規模，試驗模型柱內徑大都小于30cm，單純將潮汐流人工濕地柱擴大而應用于實際生活處理時，會造成淹沒和排空階段濕地床出現短流現象，局部地區水流非垂直態流動，從而造成整體濕地復氧能力減小，有機物和氨氮的處理效率下降。同時，雖然潮汐流人工濕地較好的復氧能力可以強化硝化過程的發生，使得氨氮最大程度的被氧化為硝態氮，然而這種好氧環境卻抑制了反硝化過程的發生，使得濕地床系統出水中富集大量的硝態氮，直接限制了總氮的徹底脫除，影響了出水的水質。除此之外，人工濕地對有機物和氮的去除主要依靠微生物作用，而微生物活性隨季節和溫度變化的差異較大，使得人工濕地污水處理過程中對有機物和氮素的去除受季節性變化影響較大。

發明內容

捆綁式強化潮汐流人工濕地污水處理的方法采用潮汐運行方式，每個運行周期包括淹水反應和排空復氧兩個階段，每個周期初的進水采用受布水分壓器控制的好氧/厭氧布水管控制，使原污水首先進入厭氧濕地床體，為含有大量硝酸鹽的污水提供充足的碳源進行反硝化脫除，當污水充滿厭氧床體后，原污水再通過好氧床布水管進入濕地床體，在濕地表面均勻分布后自上而下非飽和滲流，與濕地床體中吸附性能較好的沸石、爐灰渣、蛭石或陶粒等濕地基質充分接觸。

每個周期末的排水通過虹吸排水管實現，使虹吸排水管的排水口高度與厭氧床體永久淹沒區液面相同，保證了濕地床系統下部存在一個有利于反硝化作用的厭氧區，可為反硝化菌群的生存和繁殖提供了良好的環境條件，將上部好氧生態層硝化反應生成的硝態氮還原為氮氣進而釋放。

捆綁式強化好氧濕地床體由若干根小潮汐流人工濕地柱組成，各小潮汐流人工濕地柱以及柱體的間隙均可形成獨立的潮汐流濕地床體，避免了短流現象的出現，解決了單純將傳統潮汐流人工濕地擴大造成的局部復氧能力缺失，增強了大規模的潮汐流人工濕地復氧能力，從而進一步提高污水處理能力。