[發(fā)明專利]好氧-厭氧三相脈沖式梯級(jí)進(jìn)水濕地系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011503254.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112499765A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成水平;左尚武;吳娟;向東方;陳月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);河北建設(shè)集團(tuán)安裝工程有限公司
• 主分類號(hào): C02F3/30
• 分類號(hào): C02F3/30;C02F3/32;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發(fā)明提供一種好氧?厭氧三相脈沖式梯級(jí)進(jìn)水濕地系統(tǒng)，所述濕地系統(tǒng)頂部與側(cè)部設(shè)置布水結(jié)構(gòu)與梯級(jí)進(jìn)水管，濕地系統(tǒng)底部設(shè)置出水口與虹吸排水管相連接，虹吸排水管頂部低于濕地系統(tǒng)頂部高度以形成壓差進(jìn)行周期性虹吸排水，使得所述濕地系統(tǒng)位于虹吸排水管上L型通氣管上方的區(qū)域?yàn)樯喜亢醚鯀^(qū)，位于其下方的區(qū)域?yàn)橄虏繀捬鯀^(qū)，L型通氣管的位置可調(diào)控二者比例。本發(fā)明提供的系統(tǒng)解決了人工濕地中碳源不足、復(fù)氧效果差、能耗高等問題。通過梯級(jí)進(jìn)水管以實(shí)現(xiàn)進(jìn)水碳源再分配，提高碳源利用率；通過虹吸排水管與L型通氣管以調(diào)整周期性虹吸排水高度，使得上部好氧區(qū)周期性處于氣?液?固三相混合狀態(tài)且高度可控，以均衡系統(tǒng)氧化還原環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是好氧-厭氧三相脈沖式梯級(jí)進(jìn)水濕地系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雖然我國(guó)淡水資源總量較大，占全球水資源的6％，但人均水資源匱乏，僅為世界平均水平的30％左右。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，水資源短缺、水環(huán)境較差等問題日益凸顯。因此，污水的高效處理和水資源回用是保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展的關(guān)鍵。

目前，我國(guó)水處理工藝種類繁多，但仍以生物處理法為主。當(dāng)前主流的生物處理法可以分為活性污泥法與生物膜法。其中，人工濕地作為生物膜法的一種，以其獨(dú)特的生態(tài)效應(yīng)在眾多水處理工藝中獨(dú)具特色。人工濕地與傳統(tǒng)水處理方式相比具有投資低、運(yùn)行費(fèi)用少、耗能低，且管理水平要求不高等優(yōu)點(diǎn)，幾年來被廣泛用于處理生活污水、工業(yè)廢水、暴雨徑流、富營(yíng)養(yǎng)化水體等。

人工濕地是由石、砂、土壤、煤渣等介質(zhì)按一定比例構(gòu)成的、且底部封閉，并選擇性植入水生植被人工構(gòu)造的水處理生態(tài)系統(tǒng)，其凈化能力是對(duì)自然凈化過程的人工強(qiáng)化，包含了微生物降解、植物吸收、物理性吸附和化學(xué)沉淀等多種作用,其中微生物的好氧呼吸是濕地對(duì)污水中有機(jī)污染物(以化學(xué)需氧量chemical oxgen demand，COD計(jì))去除的重要途徑,而污水中的氮素主要通過人工濕地內(nèi)部好氧\厭氧的交替環(huán)境下微生物的硝化反硝化過程去除。

目前人工濕地在實(shí)際工程運(yùn)用中同樣存在若干限制因素。眾多的研究表明：在傳統(tǒng)人工濕地中，低溶解氧水平、碳源不足是限制人工濕地脫氮效率不高的主要因素。目前人工濕地增氧技術(shù)按照復(fù)氧途徑可以分為人工曝氣技術(shù)與人工強(qiáng)化大氣復(fù)氧技術(shù)。人工曝氣雖然被認(rèn)為是增氧最有效的方法，但是持續(xù)曝氣導(dǎo)致操作成本大大增加；人工強(qiáng)化大氣復(fù)氧技術(shù)主要有跌水増氧進(jìn)水、潮汐進(jìn)水、設(shè)置通氣管、設(shè)置濕地不飽和層等，雖然人工強(qiáng)化大氣復(fù)氧技術(shù)復(fù)氧方式相對(duì)于人工曝氣縮減了運(yùn)行成本,但是依舊無法避免過量復(fù)氧帶來的有機(jī)物損失與失衡的氧化還原條件，導(dǎo)致氮素?zé)o法得到有效的去除。針對(duì)碳源不足的問題，研究者主要通過添加外加碳源的方式，如可溶性碳源、固體碳源、植物碳源等。但是可溶性碳源投加量不易控制，且在人工濕地中很容易通過好氧降解，不能長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用；固體性碳源需提前預(yù)埋在人工濕地基質(zhì)中，效果穩(wěn)定，但不易補(bǔ)充，且成本昂貴；植物性碳源廉價(jià)易得，可是效果不穩(wěn)定，容易受到干擾，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致出水色度增加。可見，目前的技術(shù)尚不能滿足濕地大規(guī)模經(jīng)濟(jì)應(yīng)用中持續(xù)高效的復(fù)氧需求以及高效穩(wěn)定的脫氮需求。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于人工濕地中的復(fù)氧效果差、能耗高、碳源不足、COD及氮素去除率低及有機(jī)污堵等問題,尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種好氧-厭氧三相脈沖式梯級(jí)進(jìn)水濕地系統(tǒng)，其通過布水管和梯級(jí)進(jìn)水管實(shí)現(xiàn)進(jìn)水碳源再分配，提高碳源利用率；通過虹吸排水管周期性虹吸排水以使上部好氧區(qū)周期性處于氣-液-固三相混合的狀態(tài)，可以提高氣體傳質(zhì)速率實(shí)現(xiàn)高效復(fù)氧；通過L型通氣管以使得上部好氧區(qū)和下部厭氧區(qū)比例適宜，營(yíng)造均衡的氧化還原環(huán)境，強(qiáng)化對(duì)水中COD及氮素等污染物的去除。