一種具有深度脫氮功能的微曝氣型固體碳源濕地系統(tǒng)及其脫氮處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及污水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，隨著城鎮(zhèn)化和人民生活水平的提高，大量分散型生活污水(如:小城鎮(zhèn)、高速公路服務區(qū)等)，未經(jīng)處理或不適當處理后隨意排放導致了嚴重的水環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境惡化。結合分散型污染的特點和村鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展水平等實際情況，選擇工藝簡單、費用低廉、效果良好的水處理技術是解決當前污染的關鍵。人工濕地具有投資小、能耗和運行費用低、適用范圍廣等優(yōu)點，已經(jīng)成為分散型污水污染防治的重要技術。
[0003]然而，大多數(shù)地區(qū)的人工濕地主要以潛流濕地(水平潛流或垂直潛流)為主，普遍存在脫氮效果差的問題。硝化/反硝化過程作為濕地微生物脫氮的主要途徑，其中硝化過程成為脫氮的限制因素。針對硝化過程受限的問題，適當?shù)娜斯て貧饪捎行Т龠M硝化的進行。但連續(xù)曝氣成本高、不能產(chǎn)生脫氮所需的好氧/厭氧交替環(huán)境，而間歇曝氣則可以通過好氧/厭氧環(huán)境轉(zhuǎn)換來強化氮的去除。對于高強度廢水而言，間歇曝氣僅能起到硝化作用。同時，反硝化過程也需補充足夠的碳源，一般是通過外加碳源調(diào)控C/N比例來實現(xiàn)高效反硝化過程，但成本過高。
[0004]對現(xiàn)有技術進行檢索，CN102992500A公開了一種垂直流人工濕地底層曝氣增氧方法，通過在濕地地層曝氣增氧來提高水中的溶氧含量，進而實現(xiàn)高效硝化過程。CN105110551A公開了一種高溶氧曝氣結合人工濕地的污水處理系統(tǒng)及處理工藝，通過分離的曝氣系統(tǒng)和濕地系統(tǒng)組合來實現(xiàn)高效硝化過程。CN102260021A公開了一種無需外加碳源的生活污水深度脫氮工藝和裝置，通過微曝氣垂直潛流濕地與水平潛流濕地的組合工藝來實現(xiàn)全程自養(yǎng)脫氮(好氧/厭氧氨氧化)過程。此外，中國專利公告號CN103043786A公開了一種具有深度脫氮功能的緩釋碳源濾料濾池裝置及工藝、CN102826649A公開了一種利用緩釋固體碳源進行生物脫氮的方法、CN103253772A公開了一種水平潛流人工濕地固體碳源強化脫氮系統(tǒng)，這些緩釋碳源系統(tǒng)均表現(xiàn)出了較好的反硝化特性。以上研究均是單方面強化硝化或反硝化過程，以及通過組合形式實現(xiàn)高效脫氮過程。但是如何在同一濕地系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)硝化/反硝化過程仍是一個挑戰(zhàn)，目前，仍沒有在同一濕地系統(tǒng)內(nèi)部采用微曝氣和投加緩釋碳源(無需控制碳氮比、成本低)來實現(xiàn)好氧/厭氧交替和反硝化碳源強化污染物去除的相關報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決目前難以在同一濕地系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)硝化/反硝化過程的技術問題，而提供一種具有深度脫氮功能的微曝氣型固體碳源濕地系統(tǒng)及其脫氮處理工藝。
[0006]—種具有深度脫氮功能的微曝氣型固體碳源濕地系統(tǒng)包括蓄水池、蠕動栗、進水管、布水區(qū)、微氧曝氣區(qū)、微氧曝氣條、爐渣填料區(qū)、緩釋碳源區(qū)、上層覆蓋區(qū)、濕地植物、集水區(qū)和排放管；
[0007]所述蓄水池與蠕動栗進水口連通，蠕動栗出水口連通進水管的一端，進水管的另一端通入布水區(qū)，在布水區(qū)和集水區(qū)之間為上層覆蓋區(qū)，濕地植物設置在上層覆蓋區(qū)的上方，集水區(qū)與排放管連通；
[0008]所述微氧曝氣區(qū)、爐渣填料區(qū)和緩釋碳源區(qū)設置在上層覆蓋區(qū)的下方，且微氧曝氣區(qū)、爐渣填料區(qū)和緩釋碳源區(qū)為水平潛流折流濕地結構，其中微氧曝氣區(qū)設置在水平潛流折流濕地前端，微氧曝氣條設置在微氧曝氣區(qū)內(nèi)部，爐渣填料區(qū)設置在水平潛流折流濕地中端，緩釋碳源區(qū)設置在水平潛流折流濕地末端。
[0009]采用所述的一種具有深度脫氮功能的微曝氣型固體碳源濕地系統(tǒng)，廢水從蓄水池通過蠕動栗通過進水管進入布水區(qū)，然后進入微氧曝氣區(qū)，調(diào)節(jié)微氧曝氣條進行間歇曝氣，保持好氧/厭氧交替的環(huán)境，曝氣時控制微氧曝氣區(qū)的微氧濃度為0.2mg/L?2mg/L，保證充分的硝化過程和厭氧反硝化環(huán)境;在爐渣填料區(qū)進行前端硝化過程，向緩釋碳源區(qū)的反硝化過程提供底物，并保持缺氧過渡環(huán)境;在末端緩釋碳源區(qū)中通過內(nèi)碳源逐步釋放為異養(yǎng)反硝化菌補充可利用的碳源;保持系統(tǒng)具有硝化/反硝化脫氮性能;然后廢水到達集水區(qū)，經(jīng)過排放管排出。
[0010]本發(fā)明中所述系統(tǒng)通過折流設計，使廢水通過水平流和垂直流的混合運行模式，有效延長了底物與基質(zhì)的接觸時間；同時，前端微曝氣礫石區(qū)為硝化過程提供了保障，中端爐渣填料區(qū)在充足堿度補充的情況下有利于硝化作用的充分進行，而末端的緩釋碳源填料區(qū)則起到最終的氮素去除過程。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1、本發(fā)明所采用的前端間歇微氧曝氣策略有利于克服傳統(tǒng)人工濕地硝化效果差的問題，同時也有助于營造好氧/厭氧交替的脫氮氛圍。
[0013]2、本發(fā)明所采用的中端爐渣填料區(qū)則有效保證了前端硝化過程的充分進行，為末端反硝化的高效進行提供充足的底物和相對的缺氧過渡環(huán)境。
[0014]3、本發(fā)明所采用的末端農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物填料(緩釋碳源)通過緩慢釋碳過程來保障反硝化的充分進行，同時濕地的折流設計有效延長了廢水與基質(zhì)的接觸時間，有利于氮素的高效去除。
[0015]4、本發(fā)明所采用的一種具有深度脫氮功能的微曝氣型固體碳源濕地系統(tǒng)及工藝，通過構建曝氣強化硝化區(qū)、硝化過渡區(qū)，以及緩釋碳源脫氮區(qū)，有效的實現(xiàn)同一系統(tǒng)內(nèi)部高效的硝化/反硝化脫氮過程。
[0016]本發(fā)明用于分散型生活污水的深度脫氮。
【附圖說明】
[0017]圖1為【具體實施方式】一的不意圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0019]【具體實施方式】一:本實施方式一種具有深度脫氮功能的微曝氣型固體碳源濕地系統(tǒng)包括蓄水池1、蠕動栗2、進水管3、布水區(qū)4、微氧曝氣區(qū)5、微氧曝氣條5-1、爐渣填料區(qū)6、緩釋碳源區(qū)7、上層覆蓋區(qū)8、濕地植物9、集水區(qū)10和排放管11;
[0020]所述蓄水池I與蠕動栗2進水口連通，蠕動栗2出水口連通進水管3的一端，進水管3的另一端通入布水區(qū)4，在布水區(qū)4和集水區(qū)10之間為上層覆蓋區(qū)8，濕地植物9設置在上層覆蓋區(qū)8的上方，集水區(qū)10與排放管11連通；
[0021]所述微氧曝氣區(qū)5、爐渣填料區(qū)6和緩釋碳源區(qū)7設置在上層覆蓋區(qū)8的下方，且微氧曝氣區(qū)5、爐渣填料區(qū)6和緩釋碳源區(qū)7為水平潛流折流濕地結構，其中微氧曝氣區(qū)5設置在水平潛流折流濕地前端，微氧曝氣條5-1設置在微氧曝氣區(qū)5內(nèi)部，爐渣填料區(qū)6設置在水平潛流折流濕地中端，緩釋碳源區(qū)7設置在水平潛流折流濕地末端。
[0022]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述微氧曝氣區(qū)5采用的基質(zhì)為礫石，粒徑為4?8cm;爐渣填料區(qū)6采用的基質(zhì)為爐渣，粒徑為4?8cm;緩釋碳源區(qū)7采用的基質(zhì)為廢木頭、水稻秸桿、玉米秸桿、玉米棒和枯落物中的一種或任意幾種的組合，粒徑為3?5cm。其它與【具體實施方式】一相同。
[0023]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:所述微氧曝氣區(qū)5的填充厚度< 40cm。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0024]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:所述爐渣填料區(qū)6的填充厚度< 40cm。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0025]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:所述緩釋碳源區(qū)7的填充厚度< 40cm。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0026]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:上層覆蓋區(qū)8采用的基質(zhì)為礫石，填充厚度< 10cm。其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0027]本實施方式有利于大氣擴散，且上層礫石覆蓋區(qū)種有濕地植物。
[0028]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:微氧曝氣區(qū)
5、爐渣填料區(qū)6和緩釋碳源區(qū)7的填充體積為2:2:2，且每個填料區(qū)為兩個隔室，共6個隔室。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0029]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:微氧