[發(fā)明專利]利用凈水廠廢棄泥強(qiáng)化潮汐流反應(yīng)器脫氮除磷的方法與系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410033376.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN104787884A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴元生;王咨元;白雷雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/30
• 分類號(hào): C02F3/30;C02F1/28
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，或環(huán)境工程。具體為一種利用凈水廠廢棄泥強(qiáng)化潮汐流反應(yīng)器脫氮除磷的方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著城鎮(zhèn)化快速發(fā)展和各類污水排水量不斷加大，河流承接了大量生活污水及生產(chǎn)廢水。在我國(guó)部分城市人口密度過(guò)大以及各種排污因素不斷增加，城市河流的污染日趨嚴(yán)重，河流整治的壓力不斷加大。以華北地區(qū)來(lái)說(shuō)，多數(shù)河流都是典型的生產(chǎn)生活廢水和二級(jí)污水處理廠尾水為主體的重污染河流。常規(guī)二級(jí)污水處理廠對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽類的去除率約為50％和40％，經(jīng)處理后的尾水氮磷含量仍普遍較高，導(dǎo)致納污河流內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度超標(biāo)。其中，氨氮作為氮素存在的主要形態(tài)，是導(dǎo)致河流富營(yíng)養(yǎng)化的重要誘因之一。河流具有天然的自凈功能，其本質(zhì)是指自然條件下，通過(guò)生物氧化、光氧化分解以及植物吸收分解等途徑分解各類污染物。但污染河流中大量存在的氨氮會(huì)明顯降低水體中溶解氧，導(dǎo)致厭氧條件充分，良性自凈功能消失或嚴(yán)重受損。如此往復(fù)，氨氮超標(biāo)，河流缺氧，形成惡性循環(huán)，對(duì)水生生物的危害和河流生態(tài)系統(tǒng)的破壞日益加重。因此，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水資源的保護(hù)和推動(dòng)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)易行、低耗、高效的水污染處理技術(shù)顯得尤為緊迫和至關(guān)重要。

人工濕地是上世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的重要的污水凈化技術(shù)，因其具有效果好、能耗低等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于生活污水處理以及污染自然水體(如河流、湖泊、河口濕地等)的生態(tài)修復(fù)中。潮汐流人工濕地是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型人工濕地，有室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，潮汐流人工濕地內(nèi)總氮去除率在85％，最大氮負(fù)荷達(dá)到28gN?m^-2day^-1。潮汐流人工濕地通過(guò)設(shè)置不同的反應(yīng)和閑置時(shí)間，使?jié)竦貎?nèi)部周期性地進(jìn)行秏氧和復(fù)氧，并不斷形成好氧一厭氧過(guò)程。這種周期性的變化能夠產(chǎn)生強(qiáng)大的基質(zhì)孔隙吸力，極大地增強(qiáng)了氧的傳輸速率和消耗量，進(jìn)而提高人工濕地內(nèi)污染物去除效率。有研究者提出潮汐流與其他類型人工濕地的組合系統(tǒng)，如：申請(qǐng)(專利)號(hào)CN201010565595.7公開了一種潮汐流與水平潛流組合濕地處理污水的方法和系統(tǒng)，以及申請(qǐng)(專利)號(hào)201210487252.2公布號(hào)CN102923860A公開了潮汐流-水平潛流組合人工濕地強(qiáng)化脫氮的方法及其系統(tǒng)，均是在潮汐流人工濕地內(nèi)實(shí)現(xiàn)好氧硝化作用，在水平潛流人工濕地內(nèi)實(shí)現(xiàn)反硝化作用，分別在兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)好氧和厭氧環(huán)境進(jìn)而達(dá)到氮素污染物去除的目的。相似的，如申請(qǐng)(專利)號(hào)200910040219.3公開號(hào)CN101575157A公開了一個(gè)復(fù)合潮汐流人工濕地處理污水的方法及其處理系統(tǒng)。其特點(diǎn)是設(shè)置兩個(gè)潮汐流人工濕地進(jìn)行串聯(lián)，并在二級(jí)潮汐流人工濕地不運(yùn)行期間達(dá)到厭氧環(huán)境。部分研究者也提出了更加復(fù)雜的組.合型潮汐流人工濕地，如申請(qǐng)(專利)號(hào)200910093528.7公開號(hào)CN101671092A公開了一種組合潮汐流人工濕地污水處理系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)內(nèi)采用虹吸的方法較好地實(shí)現(xiàn)了淹水吸附和排空復(fù)氧兩個(gè)階段，但系統(tǒng)自下向上包括排水層、反硝化強(qiáng)化層、強(qiáng)化復(fù)氧層和好氧生態(tài)砂層，構(gòu)筑稍顯復(fù)雜。相似的如申請(qǐng)(專利)號(hào)201210487252.2公布號(hào)CN102923860A公開了捆綁式強(qiáng)化潮汐流人工濕地污水處理方法及系統(tǒng)，內(nèi)容包括由多個(gè)獨(dú)立小型潮汐流人工濕地組成的捆綁式強(qiáng)化好氧濕地床體和置于其下層補(bǔ)充碳源型厭氧濕地床體，結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，且運(yùn)行維護(hù)困難。此外，有研究者考慮輔助使用電化學(xué)的方法更好地實(shí)現(xiàn)脫氮除磷，但運(yùn)行成本相對(duì)較高，如申請(qǐng)(專利)號(hào)201210519479.0公布號(hào)CN102942293A公開了一種潮汐流濕地耦合電化學(xué)強(qiáng)化脫氮除磷的方法和系統(tǒng)。在厭氧電解床內(nèi)設(shè)置石墨極板和金屬極板，通過(guò)啟動(dòng)直流電源和定時(shí)交換直流電源正負(fù)極，實(shí)現(xiàn)硝酸鹽電解還原和磷酸鹽絮凝沉淀。還有部分研究者提出了人工濕地內(nèi)基質(zhì)選擇的重要性，如申請(qǐng)(專利)號(hào)200910191513.4公布號(hào)CN101700945A公開了一種前置酸化-潮汐流多形態(tài)濕地組群污水處理系統(tǒng)及方法。池體內(nèi)的基質(zhì)為碎石、煤渣及鋼渣的單一或多樣組合。申請(qǐng)(專利)號(hào)201010225270.4公布號(hào)CN101891304A公開了強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，基質(zhì)是細(xì)沙、粗砂、礫石、卵石、碎石、沸石、陶粒、碎瓦片、灰渣、高爐渣、鋼渣中的一種或幾種。