自清式微曝氣復(fù)合人工濕地污水處理系統(tǒng)及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自清式微曝氣復(fù)合人工濕地污水處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地是根據(jù)天然濕地凈化污水的原理，通過(guò)人工建造和監(jiān)督控制來(lái)強(qiáng)化其凈化能力的污水處理技術(shù)。它是由透水性的基質(zhì)、植物、水體、好氧或厭氧微生物種群和動(dòng)物共同組成的復(fù)合系統(tǒng)。污水在人工濕地中經(jīng)過(guò)包括生物降解、過(guò)濾、沉淀和吸附等作用處理后，污水中的有機(jī)化合物、懸浮固體、一些含氮化合物、磷和病原菌都得到了極大的削減。
[0003]人工濕地處理技術(shù)是未來(lái)水質(zhì)提標(biāo)一大熱門(mén)處理技術(shù)，其具有投資省、效率高、環(huán)境效益好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合中、小城鎮(zhèn)的污水處理。傳統(tǒng)的人工濕地包括表面流型、潛流型和垂直流型，但由于自身構(gòu)造的限制，使得溶解氧濃度偏低，占地面積較大，填料易堵塞等。在傳統(tǒng)的污水處理中，曝氣量通常為氣水比>3:1，有的甚至為10:1。而在污水廠(chǎng)的運(yùn)行中，曝氣機(jī)的耗電費(fèi)用占了很大部分，因此，如何在保證出水水質(zhì)的情況下又能降低氣水比，成為現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)。根據(jù)美國(guó)于2000年對(duì)多個(gè)運(yùn)行中的人工濕地進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有近50%的人工濕地系統(tǒng)在投入使用5年后出現(xiàn)了不同程度的堵塞。堵塞不僅會(huì)引起濕地過(guò)水能力的降低，從而導(dǎo)致大量污水壅積在濕地表面并阻隔氧氣向基質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散，降低濕地對(duì)污染物的去除效果，使出水水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，此外堵塞還會(huì)縮短人工濕地的運(yùn)行壽命。尤其是對(duì)垂直流人工濕地，其堵塞問(wèn)題較為嚴(yán)重。
[0004]氮素污染的加劇也是近年來(lái)引起我國(guó)湖泊、河流以及近海等水域水華和赤潮大規(guī)模爆發(fā)的重要因素之一，因此，如何去除氮素污染引起了人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，隨著生物脫氮理論與技術(shù)的突破，以ΑΝΑΜΜ0Χ工藝為代表的新型生物脫氮技術(shù)逐漸進(jìn)入人們視野。與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，ΑΝΑΜΜ0Χ菌為化學(xué)自養(yǎng)型細(xì)菌，并且ΑΝΑΜΜ0Χ反應(yīng)途徑較短，因此ΑΝΑΜΜ0Χ反應(yīng)不需要堿度補(bǔ)償和投加有機(jī)碳源，只需要維持較低的溶解氧，即可實(shí)現(xiàn)當(dāng)廢水進(jìn)水C/N〈3.4時(shí)或高氨氮廢水的脫氮反應(yīng)，從而節(jié)約了大量的能源和物料，節(jié)省運(yùn)行成本，具有可持續(xù)發(fā)展的意義。ΑΝΑΜΜ0Χ反應(yīng)是微生物直接將NH/-N和Ν02_Ν反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2，達(dá)到脫氮的目的，其中作為電子受體的N02 —般由氨轉(zhuǎn)化而來(lái)。
[0005]已見(jiàn)公知的人工濕地如CN102531187A“一種層疊式垂直流-水平潛流組合濕地處理生活污水的方法”、CN203639245U “一種組合人工濕地系統(tǒng)”、CN103708621A “一種組合人工濕地系統(tǒng)及其污水處理方法”等主要是對(duì)人工濕地的流態(tài)、填料進(jìn)行改造組合，其填料易堵塞，不適宜處理較高濃度的污水，占地面積較大。而在人工濕地中，將反沖洗自清技術(shù)、微曝氣技術(shù)和基于ΑΝΑΜΜ0Χ脫氮原理的側(cè)向潛流濕地技術(shù)同時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用于人工濕地則未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是傳統(tǒng)人工濕地溶解氧偏低，占地面積較大，填料易堵塞，對(duì)高濃度污水處理效果差。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明提出的自清式微曝氣復(fù)合人工濕地污水處理系統(tǒng)包括依次水流連通的預(yù)處理構(gòu)筑物、自清式微曝氣豎向折流濕地污水處理裝置、可實(shí)現(xiàn)ΑΝΑΜΜ0Χ脫氮的側(cè)向潛流人工濕地污水處理裝置和生物觀測(cè)塘；整個(gè)系統(tǒng)各部分的組成關(guān)系如下:
[0009]預(yù)處理構(gòu)筑物上設(shè)置有系統(tǒng)進(jìn)水管；
[0010]自清式微曝氣豎向折流濕地污水處理裝置由配水區(qū)、池體和集水區(qū)組成；待處理污水經(jīng)進(jìn)水管流入配水區(qū)，再通過(guò)溢流的方式從配水區(qū)流入池體，經(jīng)池體處理后的出水采用溢流的方式流入集水區(qū)；所述池體為多級(jí)不同處理功能的豎向折流濕地串聯(lián)而成，沿水流方向依次為厭氧濕地、碳氧化濕地和短程硝化-反硝化濕地，厭氧濕地和碳氧化濕地各采用一個(gè)單元池，短程硝化-反硝化濕地由若干單元池組成；厭氧濕地從底部到頂部依次設(shè)置有反沖洗管和填料層，碳氧化濕地和短程硝化-反硝化濕地從底部到頂部依次設(shè)置有反沖洗管、微曝氣管、填料層和水生植物，采用分級(jí)微曝氣方式，總的曝氣量的氣水比小于2: 1，并控制碳氧化濕地的曝氣量大于短程硝化-反硝化濕地，使碳氧化濕地中水的溶解氧達(dá)到1?2mg/L，短程硝化-反硝化濕地水中的溶解氧達(dá)到0.5mg/L ;
[0011]可實(shí)現(xiàn)ΑΝΑΜΜ0Χ脫氮的側(cè)向潛流人工濕地污水處理裝置由自然復(fù)氧槽、側(cè)向潛流濕地床組成，其中一個(gè)自然復(fù)氧槽連接一個(gè)側(cè)向潛流濕地床組成一組單元池，多組單元池串聯(lián)沿梯度向下共同組成所述濕地污水處理裝置；所述自然復(fù)氧槽為跌躍式薄水層自然復(fù)氧槽；所述側(cè)向潛流濕地床包含濕地床體、布水管、集水管、填料、濕地植物和含ΑΝΑΜΜ0Χ菌的沉積物；布水管和集水管均設(shè)置在側(cè)向潛流濕地床底部，分別布置在側(cè)向潛流濕地床的進(jìn)水端和出水端，以實(shí)現(xiàn)側(cè)向潛流濕地床中的水流均勻性，含ΑΝΑΜΜ0Χ菌的沉積物鋪在填料上；
[0012]生物觀測(cè)塘中栽種水生植物，還設(shè)置有出水管，通過(guò)溢流的方式出水。
[0013]其中，自清式微曝氣豎向折流濕地污水處理裝置的池體設(shè)置有橫向隔墻，將池體沿水流方向分隔為單獨(dú)的單元池，上一個(gè)單元池的出水采用穿孔溢流的方式流入下一個(gè)單元池，并在穿孔處設(shè)置有一個(gè)閥門(mén)，以控制單元池的進(jìn)水和出水；每個(gè)單元池內(nèi)均設(shè)置有一個(gè)墻體與水流方向垂直的橫向擋墻，將單元池分為前后兩段，橫向擋墻底部開(kāi)孔，使每個(gè)單元池內(nèi)的水流能夠在濕地池中上下翻騰通過(guò)，形成折流式水流形態(tài)，避免死水區(qū)。
[0014]其中，微曝氣管包含曝氣主管、曝氣干管和曝氣支管，曝氣主管沿人工濕地外一側(cè)布置，曝氣主管上分出數(shù)根曝氣干管，每個(gè)單元池內(nèi)有至少一根曝氣干管，曝氣干管沿池壁向下并在池底橫向布置，曝氣干管上分出數(shù)根曝氣支管，曝氣支管縱向并排布置，曝氣主管和每根曝氣干管上均設(shè)置有閥門(mén)，所述曝氣管支管的曝氣孔直徑大小為1?3_ ;所述的反沖洗管包含反沖洗主管、反沖洗干管和反沖洗支管，反沖洗管布置在池體底部，反沖洗主管沿人工濕地外一側(cè)布置，并接出數(shù)根反沖洗干管，每一根反沖洗干管橫向伸入一個(gè)單元池，反沖洗干管再接出縱向并排布置的反沖洗支管，反沖洗主管和每根干管上均設(shè)置有閥門(mén)；反沖洗主管上還設(shè)置有放空管；單元池還設(shè)置有溢流管，用于將反沖洗產(chǎn)生的污水排出。
[0015]其中，曝氣孔沿曝氣支管軸向設(shè)置為兩排，兩排曝氣孔的中心線(xiàn)過(guò)曝氣支管軸心線(xiàn)的夾角為90°。
[0016]其中，可實(shí)現(xiàn)ΑΝΑΜΜ0Χ脫氮的側(cè)向潛流人工濕地污水處理裝置的濕地床體的有效水深高度為0.4?0.6m。
[0017]其中，自清式微曝氣豎向折流濕地污水處理裝置的濕地填料粒徑為10?50mm，根據(jù)水流方向，單元池內(nèi)填料粒徑依次降低。
[0018]其中，可實(shí)現(xiàn)ΑΝΑΜΜ0Χ脫氮的側(cè)向潛流人工濕地污水處理裝置的填料為碎石、混凝土骨料或瓦爍中的一種或幾種，粒徑為5?10mm，根據(jù)水流方向，單元池內(nèi)填料粒徑依次降低。
[0019]本發(fā)明還提供了所述污水處理系統(tǒng)的處理方法，總的過(guò)程是:污水從系統(tǒng)進(jìn)水管進(jìn)入預(yù)處理構(gòu)筑物，然后依次由自清式微曝氣豎向折流濕地污水處理裝置和可實(shí)現(xiàn)ΑΝΑΜΜ0Χ脫氮的側(cè)向潛流人工濕地污水處理裝置處理，然后進(jìn)入生物觀測(cè)塘。
[0020]具體方法是:
[0021]自清式微曝氣豎向折流濕地污水處理裝置池體沿水流方向分為厭氧、好氧和微氧三段，其中厭氧段和好氧段各為1個(gè)單元池，分別作為厭氧濕地和碳氧化濕地，微氧段可根據(jù)水質(zhì)設(shè)置1或1個(gè)以上單元池，作為短程硝化-反硝化濕地；來(lái)自預(yù)處理構(gòu)筑物的污水由配水區(qū)流入?yún)捬醵蔚膮捬鯘竦貎?nèi)，在厭氧的環(huán)境中降解掉大部分難降解有機(jī)物；再流入好氧段的碳氧化濕地內(nèi)，在微曝氣和植