用于河涌或水塘的硝化反硝化脫氮人工折流式生態(tài)系統(tǒng)及工法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)工程水處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于河涌或水塘的硝化反硝化脫氮人工折流式生態(tài)系統(tǒng)及工法。
【背景技術(shù)】
[0002]表面流人工濕地通常是利用天然沼澤、廢棄河道等洼地改造而成，與傳統(tǒng)的污水處理設(shè)施相比較，具有施工簡便，投資費(fèi)用較低，且易于管理等優(yōu)勢。目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于處理生活、養(yǎng)殖污水，蓄積和凈化暴雨徑流，控制面源污染，恢復(fù)和重建河流、湖泊濕地等。在相對(duì)長的有效停留時(shí)間下，表面流濕地對(duì)各類污染物均有一定程度的去除效果，其中硝化作用強(qiáng)烈是表面流的特征之一，而反硝化作用在表面流濕地中反應(yīng)相對(duì)較差，這也影響了表面流濕地對(duì)于氮素去除的整體效果。
[0003]氮素在表面流人工濕地中的去除主要有揮發(fā)、土壤吸附和離子交換、植物吸收、硝化反硝化等多種途徑。前兩種途徑的去除作用并不顯著，而植物吸收的去除只占總質(zhì)量的10%左右，且必須通過收獲才能離開表面流人工濕地系統(tǒng)。大部分的氮素是通過硝化和反硝化作用的連續(xù)反應(yīng)而去除的，一旦這兩個(gè)連續(xù)過程不能有效進(jìn)行，總氮去除效果就不理想；常規(guī)的表面流人工濕地設(shè)計(jì)上較為簡易，通過設(shè)置開闊水面與周邊種植水生植物，硝化反應(yīng)進(jìn)行比較徹底，較少考慮水力運(yùn)行方式及分區(qū)段設(shè)計(jì)給系統(tǒng)反硝化作用帶來的影響，為了更充分的發(fā)揮表面流濕地反硝化能力強(qiáng)的優(yōu)勢，增強(qiáng)系統(tǒng)的硝化作用能力，將氮素兩反應(yīng)階段有機(jī)的融合于系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)總氮去除效果的最優(yōu)化，是生態(tài)工程中要著重考量的技術(shù)手段之一。
[0004]而在常規(guī)廢水處理中，A/Ο工藝已被認(rèn)為是生物脫氮的典型技術(shù)，它根據(jù)氮素去除特點(diǎn)將處理過程分成若干模塊，提高了去除效率。但由于常規(guī)設(shè)計(jì)運(yùn)行中存在諸多因素制約，相當(dāng)一部分A/Ο工藝存在著運(yùn)行高能耗問題，對(duì)每區(qū)段脫氮所需要的環(huán)境條件缺少針對(duì)性的研宄，對(duì)氮的處理效率較低。
[0005]據(jù)此，參考傳統(tǒng)表面流人工濕地與A/Ο處理工藝的方式與優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合沉水植物的布置及水流折流運(yùn)行方式，營造一種可廣泛適用于具有一定流速的城鎮(zhèn)河涌、水塘及景觀工程氮濃度超標(biāo)水體中的硝化反硝化脫氮生態(tài)處理系統(tǒng)及工法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有常規(guī)表面流人工濕地氮去除效率低，以及基于傳統(tǒng)A/Ο工藝設(shè)計(jì)存在能耗高等問題，提供一種用于河涌或水塘的硝化反硝化脫氮生態(tài)工法系統(tǒng)，科學(xué)設(shè)置不同處理?xiàng)l件的A/Ο處理模塊進(jìn)行串聯(lián)，水流以水平、重力自流或表面溢流方式流過整個(gè)系統(tǒng)，無動(dòng)力消耗，利于氮充分進(jìn)行硝化和反硝化過程，降低能耗的同時(shí)提高氮的處理效率。
[0007]本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種用于河涌或水塘系統(tǒng)的硝化反硝化脫氮人工折流式生態(tài)工法。
[0008]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
提供一種用于河涌或水塘的硝化反硝化脫氮人工折流式生態(tài)系統(tǒng)，包括總進(jìn)水口和平流式無植物表面流單元，還包括1+2 Xη個(gè)單元，η為正整數(shù)；所述單元分別為平流式無植物表面流單元、下行流式無植物表面流單元和上行流式有植物表面流單元；所述單元通過串聯(lián)構(gòu)成所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脫氮生態(tài)系統(tǒng)；所述串聯(lián)的方式為I個(gè)平流式無植物表面流單元串聯(lián)η個(gè)由下行流式無植物表面流單元和上行流式有植物表面流單元串聯(lián)組成的單元組合；所述總進(jìn)水口連接平流式無植物表面流單元，所述總出水口連接最后一個(gè)組合單元中的上行流式有植物表面流單元；所述植物為沉水植物。
[0009]所述平流式無植物表面流單元設(shè)置有高位出水口，所述下行流式無植物表面流單元設(shè)有低位出水口，所述上行流式有植物表面流單元設(shè)置有高位出水口。
[0010]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括配水管、管道控制閥、流量計(jì)、多孔布水管、擋水板等常規(guī)設(shè)計(jì)部件，并在各水流連通處設(shè)置隔柵和閘閥。
[0011]優(yōu)選地，所述單元以相同水深和長寬比設(shè)計(jì)，深度不超過I m，長寬比為1:1。
[0012]優(yōu)選地，所述沉水植物的栽種密度為40g fw/m2。
[0013]優(yōu)選地，所述沉水植物的株高為15?20 cm。
[0014]優(yōu)選地，所述沉水植物為苦草或黑藻的一種或幾種。
[0015]更為優(yōu)選地，所述上行流式有植物表面流單元在植物生長良好后引入魚類，形成閉合生態(tài)鏈。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述魚類為草魚或羅非魚的一種或幾種。
[0017]優(yōu)選地，所述η為1、2或3。
[0018]本發(fā)明同時(shí)提供一種用于河涌或水塘系統(tǒng)的硝化反硝化脫氮生態(tài)工法，包括以下步驟:
51.構(gòu)建本發(fā)明所述的用于河涌或水塘系統(tǒng)的硝化反硝化脫氮生態(tài)系統(tǒng)；
52.將含氮廢水從總進(jìn)水口引入，水流以水平、重力自流或表面溢流方式依次流經(jīng)1+2 Xη個(gè)串聯(lián)單元，形成連續(xù)的好氧/厭氧過程，完成硝化/反硝化脫氮生態(tài)處理過程，從總出水口流出。
[0019]進(jìn)一步地，所述用于河涌或水塘系統(tǒng)的硝化反硝化脫氮生態(tài)工法，包括以下工作流程:凈化處理的水經(jīng)配水管道控制閥、流量計(jì)進(jìn)入多孔布水管均勻布水后，首先進(jìn)入平流式無植物表面流單元，去除水中懸浮物；然后進(jìn)入后續(xù)下行流式無植物表面流單元，平流式無植物表面流單元中高位出水口設(shè)置于該單元上部以形成下行流式無植物表面流單元中的下行流式，使進(jìn)水得到充分的復(fù)氧，利于營造出好氧區(qū)進(jìn)行硝化反應(yīng)；隨后進(jìn)入下一個(gè)有沉水植物單元，下行流式無植物表面流單元中低位出水口設(shè)置于該單元底部，底部進(jìn)水以形成上行流式有植物表面流單元中的上行流式，進(jìn)水在底部與沉水植物根莖組織、土壤表面的厭氧/缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化過程。以此方式將1+2Χη (η = 1、2、3……)個(gè)表面流裝置以人工折流式串聯(lián)，并在各水流連通處設(shè)置隔柵和閘閥，以便于控制和運(yùn)行管理。通常由于表面流系統(tǒng)面積大，η—般為I?3之間，或以循環(huán)運(yùn)行，減少占地面積；上述工藝主要適用于不宜挖深施工且無行洪要求的河涌、水塘景觀工程。
[0020]本發(fā)明的有益效果: 本發(fā)明提供了一種用于河涌、水塘系統(tǒng)的硝化反硝化脫氮生態(tài)系統(tǒng)及工法，基于水生植物的有無設(shè)計(jì)，結(jié)合導(dǎo)流實(shí)現(xiàn)人工折流式運(yùn)行，分別進(jìn)行相應(yīng)的氮降解過程:無水生植物單元，下流式運(yùn)行使整個(gè)單元盡可能充滿氧氣，主要以硝化作用為主；有水生植物單元，上流式運(yùn)行使進(jìn)水與植物根莖組織、濕地土壤充分接觸，水生植物發(fā)揮攔截作用，將顆粒有機(jī)物留存于此，植物密植及微生物聯(lián)合作用，形成厭氧/缺氧區(qū)域并進(jìn)行反硝化過程。水流通過導(dǎo)流，以平行、重力自流或表面溢流方式流過系統(tǒng)，減少了動(dòng)力消耗。依據(jù)處理目標(biāo)水體的水質(zhì)狀況，于上行流單元確定種植苦草、黑藻等沉水植物，通過植物光合放氧及水流運(yùn)行方式，進(jìn)一步加強(qiáng)下一級(jí)好氧區(qū)的水體氧氣含量。在植物生長良好后引入魚類(如草魚、羅非魚等)，控制植物生物量，形成閉合生態(tài)鏈，維持系統(tǒng)內(nèi)部的生態(tài)平衡，強(qiáng)化硝化反硝化的脫氮效果。本發(fā)明進(jìn)一步對(duì)表面流人工濕地的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)性創(chuàng)造脫氮所需要的分段式環(huán)境條件，結(jié)合導(dǎo)流實(shí)現(xiàn)水流人工折流式或自然平流式運(yùn)行，使進(jìn)水充分與水生植物和底質(zhì)土壤接觸，完成氮的一系列硝化反硝化過程。
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