[發(fā)明專利]一種移動式微型電解濕地污水處理方法及系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103693811A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳樹彪;董仁杰;鞠鑫鑫;呂濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/461
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種移動式微型電解濕地污水處理方法及系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

近年來，為推進(jìn)城市化進(jìn)程，提高農(nóng)村居民生活質(zhì)量，農(nóng)村供水工程已逐步實(shí)施，然而，農(nóng)村排水工程卻一直被忽視，農(nóng)村生活污水絕大部分不經(jīng)任何處理直接排入河道或排出室外空地后任其滲入地下，少部分經(jīng)化糞池簡單處理后滲入地下，嚴(yán)重污染地表水和地下水。水資源短缺和水污染嚴(yán)重地制約著我國國民經(jīng)濟(jì)的健康持續(xù)發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施滯后和管理水平低下抑制了農(nóng)村地區(qū)居民生活質(zhì)量的改善和提高，農(nóng)村地區(qū)的水環(huán)境治理成為我國環(huán)境綜合治理的重要組成部分。因此，為進(jìn)一步推動我國社會主義新農(nóng)村的建設(shè)進(jìn)程和保障農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后和污水源分散等特點(diǎn)，開發(fā)簡便易行、高效經(jīng)濟(jì)、美化環(huán)境、分散式就地處理的農(nóng)村污水凈化技術(shù)至關(guān)重要。?

人工濕地污水處理技術(shù)是一種通過模擬自然濕地而人為設(shè)計(jì)和建造的具有可控性和工程化特點(diǎn)的生態(tài)污水凈化技術(shù)，主要以基質(zhì)、植物和微生物通過物理、化學(xué)及生物作用協(xié)同完成對污水的凈化。以其建設(shè)運(yùn)營成本低、凈化效果好等特點(diǎn)近年來受到了廣泛關(guān)注。人工濕地污水處理模式適合我國國情，在農(nóng)村以及中小城鎮(zhèn)的污水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。但其仍面臨占地面積大、水力停留時間長、處理效率低等一系列問題。?

濕地床體內(nèi)的氧環(huán)境及其復(fù)氧能力與有機(jī)物、氨氮等污染物的降解去除密切相關(guān)，直接影響濕地的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及凈化效果。然而，水平流和垂直流人工濕地作為目前應(yīng)用較為廣泛的人工濕地，其有限的富氧能力和較差的氧環(huán)境使得氨氮的硝化過程成為系統(tǒng)脫氮的關(guān)鍵限速步驟。傳統(tǒng)的水平潛流人工濕地，由于基質(zhì)長時間處于飽和淹沒狀態(tài)，植物根系泌氧和大氣擴(kuò)散輸氧成為復(fù)氧的主要來源，但大氣擴(kuò)散輸氧受濕地基質(zhì)阻滯嚴(yán)重，且濕地植物根部泌氧量有限，濕地床體表現(xiàn)為缺氧狀態(tài)。垂直流人工濕地床中水流在重力作用下在基質(zhì)中非飽和流動時可加強(qiáng)濕地床體的氧傳輸能力，但大量有機(jī)物的氧化分解與氨氮的氧化去除對氧的需求仍無法充分滿足。曝氣人工濕地和潮汐流人工濕地等新型強(qiáng)化人工濕地在很大程度上提高了濕地床體的復(fù)氧能力。雖然較好的復(fù)氧能力強(qiáng)化了硝化過程的發(fā)生，然而這種好氧環(huán)境卻抑制了反硝化過程的發(fā)生，使得濕地床系統(tǒng)出水中富集大量的硝態(tài)氮，直接限制了總氮的徹底脫除。?

污水除磷一直是水處理領(lǐng)域的一個重要課題，磷在人工濕地中的去除主要通過植物吸收、微生物活動以及基質(zhì)的吸附、絡(luò)合和沉淀等。植物吸收和微生物活動對磷的去除貢獻(xiàn)不大，基質(zhì)的吸附和沉淀占除磷總量的70%～80%。而人工濕地床的主體填料多采用建筑砂和礫石，對可溶性磷酸鹽的吸附能力很低。雖然近年來許多專家學(xué)者致力于篩選和研發(fā)對可溶性磷酸鹽吸附能力較高的填料(方解石和鋼渣等)，但難收集、價格高等問題依然限制著這些新型材料在人工濕地污水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。?

電解污水處理技術(shù)是近年來國內(nèi)外污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，通過犧牲鐵/鋁陽極產(chǎn)生絮凝劑與污水中磷酸鹽進(jìn)行沉淀是一種行之有效的手段。同時，電解除磷過程中產(chǎn)生的氫氣是一種良好的電子供體。研究顯示，低碳源條件下以氫氣為電子供體的反硝化作用可以實(shí)現(xiàn)對污水中硝酸鹽的有效去除。但是單獨(dú)利用電解法對污水中的有機(jī)物和營養(yǎng)鹽等污染物質(zhì)進(jìn)行去除，設(shè)備要求高，能量損耗大，運(yùn)行成本極高，很難在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限的廣大農(nóng)村進(jìn)行推廣。?

人工濕地相對建設(shè)成本低、運(yùn)行維護(hù)簡單，對有機(jī)物和氨氮具有良好的去除效果，但是由于氧環(huán)境及碳源條件的限制導(dǎo)致總氮去除效果受到影響，濕地基質(zhì)對磷酸鹽較低的吸附能力制約了人工濕地對污水中磷化物的去除；電解方法可以有效實(shí)現(xiàn)對污水中磷酸鹽的去除，同時具備低碳源條件下提供電子供體的潛能，但是該技術(shù)能量損耗大，運(yùn)行成本和設(shè)備需求都很高，不適用于廣大農(nóng)村地區(qū)。為了充分發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢，本發(fā)明將人工濕地污水處理技術(shù)和電解法污水處理技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種移動式微型電解濕地污水處理方法及系統(tǒng)，具備簡便易行、高效經(jīng)濟(jì)、美化環(huán)境、分散式就地處理的特點(diǎn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種移動式微型電解濕地污水處理方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)中污水首先進(jìn)入預(yù)處理單元進(jìn)行沉淀和過濾，然后依次經(jīng)過下流式好氧強(qiáng)化濕地區(qū)、電解強(qiáng)化脫磷區(qū)以及上流式反硝化強(qiáng)化濕地區(qū)。通過利用濕地植物、基質(zhì)、微生物及電解產(chǎn)物的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)對污水中有機(jī)物、氮和磷的高效去除，大大縮小了傳統(tǒng)人工濕地面積。濕地基質(zhì)采用比表面積大且密度較低的輕質(zhì)纖維球?yàn)V料并在系統(tǒng)底部設(shè)計(jì)安裝了移動滾輪，使得該移動式微型電解濕地污水處理系統(tǒng)輕便靈活，可根據(jù)季節(jié)變化、保溫需求及不同場合的需要進(jìn)行移動。?