[發明專利]一種用于低污染水強化脫氮的潛流濕地裝置

有效

• 申請號: 201410014129.8
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103739081A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 吳德意;王哲;林麗丹;孔海南
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/30
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明涉及一種環境工程技術領域的裝置，具體是一種具有強化脫氮功能的潛流人工濕地裝置。可用于城市污水廠尾水、農田灌溉退水等低污染水的強化脫氮。

背景技術

低污染水，包括城市污水廠尾水、農田灌溉退水等。由于其水質為污水廠排污標準至地表水V類水標準之間，一旦排放入受納水體，會大幅度增加水體的有機物、營養鹽負荷，因此目前被視作為引發水體富營養化的主要外源之一。

當前，對于低污染水的處理，世界各國均采用生態工程方法，包括人工濕地、生態礫石床等。國內外工程實踐表明，現有的生態工程技術對低污染水中的有機污染物(BOD)和懸浮物(SS)有著較好的處理效果，但是對于氮類污染物的去除效果卻并不理想。我國成都、上海等地構建的景觀水凈化人工濕地表明，低污染水經人工濕地凈化后，總氮去除率為普遍低于60％，氨氮含量甚至大于進水，引發惡臭，嚴重影響了景觀水體的觀賞功能。

研究表明，人工濕地對低污染水中的氮去除，主要依靠微生物的硝化和反硝化作用。低污染水在人工濕地中脫氮效果不佳的根本原因，是這兩種作用受到了抑制。具體原因包括(1)人工濕地內溶解氧含量很低，抑制了氨氮的硝化作用，導致出水氨氮反而高于進水；(2)低污染水中碳源濃度較低，并且大部分在硝化反應時已被降解，人工濕地植物的生長和腐敗過程釋放的碳源也很少，這些原因導致反硝化作用碳源不足。解決上述問題，是強化人工濕地脫氮功能的技術關鍵。

對現有技術進行檢索，中國專利公告號CN102642927A公開了一種自動供氧型人工濕地裝置，通過在人工濕地基質中填充一部分空心磚，并采取進水6d，落干1d的間歇運行方式，使得潛流人工濕地內部溶解氧含量較大幅度的提高，進而促進了有機物的降解和氨氮的硝化作用。然而，填充空心磚減少了濕地中基質含量，減少了濕地內部有效凈化體積；此外，裝置的間歇運行在某些情況下(如原位凈化河水)并不可能實現。這些缺點限制了該技術的使用和推廣。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于低污染水強化脫氮的潛流濕地裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種用于低污染水強化脫氮的潛流濕地裝置，其特征在于，包括：預處理沉淀池、跌水充氧井和濕地槽，濕地槽按水流方向又分為好氧硝化段、檢查井、缺氧反硝化段和集水井，檢查井內設有二次進水管道；原水經預處理沉淀塘沉淀后溢流并跌落進入跌水充氧井，充氧后的水流進入濕地槽，在好氧硝化段完成硝化作用；經過檢查井與從二次進水管道流出的二次進水混合后，進入缺氧反硝化段完成反硝化作用，最終進入集水井，排出裝置。

所述的預處理沉淀塘為長方形或正方形，長寬比為3∶1至1∶1；主要用于沉降水體中的懸浮顆粒物，防止其堵塞后續的潛流濕地槽。預處理沉淀塘通過進水管道進水，沉淀后的出水(上清液)則通過水平堰跌落進入跌水充氧井。所述的跌水充氧井為長方形，與預處理沉淀塘合建，因而寬度與之相同，沿水流方向長100-200cm；所述的濕地槽為長方形，長寬比為10∶1至3∶1，其深度均為50-80cm。

所述的預處理沉淀池、跌水充氧井和濕地槽的底部以碾壓粘土或三合土進行防滲處理，池體以毛石砌筑，并以水泥砂漿做墑體防滲處理。

所述的預處理沉淀塘的上游側壁設有進水管，下游側壁頂面設有水平堰，通過進水管向預處理沉淀塘中輸入待處理水，沉淀后的上清液通過水平堰溢流出水。

所述的跌水充氧井的上游側壁與預處理沉淀塘共用，該側壁頂部設有水平堰，該水平堰連接3～5級跌水臺階，每級臺階高10-20cm；所述的預處理沉淀塘與跌水充氧井兩者的水面高差為30—50cm。跌水充氧井內與濕地槽水面保持平齊，水深與濕地槽相同。預處理沉淀塘出水溢出后，通過跌水這種無需任何動力能源消耗的自然富氧方式增加水中溶解氧的含量。

所述的濕地槽的好氧硝化段和缺氧反硝化段的槽內均填充厚度為40-70cm的活性基質填料，在填料層上部覆蓋厚度為10m的土壤層。

所述的填料層和土壤層以網分開，網的材質為具有一定強度且耐腐蝕的材料，包括尼龍網，孔徑為0.2-0.8cm；尼龍網一方面可以阻止土壤粒子進入到活性基質中引發濕地堵塞，另一方面還可以允許植物的根系扎入基質層。