[发明专利]一种强化处理低C/N比废水的An/O型复合人工湿地系统

说明书

技术领域

本发明专利涉及一个低碳氮比废水同步脱碳氮除磷的An/O型复合人工湿地系统。属于水污染控制领域。

背景技术

近年来，随着经济的发展，工业、农业和城市生活污水中氮磷元素(尤其是氨氮)的含量越来越高。大量的氮磷废水未经适当处理直接排入水体，严重污染了水体环境，导致大量河流湖泊严重富营养化，沿海赤潮频繁发生，对人类健康也带来了严重危害，进一步加剧了我国水资源短缺的矛盾，严重制约着可持续发展战略的实施。其中最重要的污染物---氨氮来源广泛，含量大，除生活污水、畜禽养殖废水外，大量的工业废水，如炼油废水、食品工业废水、垃圾填埋场渗滤液、以及污泥脱水液等都含有大量的氨氮，很多种类的废水不仅氮磷含量较高，而且多数情况下C/N比很低，给氨氮的无害化处理带来了很多困难。

传统的生物脱氮除磷方法在污水治理方面起到了一定的作用，但仍存在很多缺陷。如：氨氮完全硝化需消耗大量的氧，增加了动力消耗；对C/N比较低的废水或者高碳氮磷废水，需外加有机碳源；好氧生物除磷过程增加了动力消耗且会产生大量的剩余污泥；整个处理工艺流程较长，占地面积大且基建投资高等。近几年发展的几种新型的生物脱氮除磷工艺虽然具有降低能耗，节省碳源，污泥产量少占地小等优点，但新工艺对废水水质条件要求苛刻，处理设备构造和操作较复杂，建设和运行成本依然很高，且系统生物持有量较低，运行不稳定，易受外界环境条件影响且设备中不同功能微生物容易相互影响，处理效率低下。而人工湿地作为一种20世纪70年代发展起来的新型污水处理工艺，以其“一高三低一不”的特点(即高效率、低投资、低运转费用、低维持技术和基本不耗电)引起了越来越多的关注，是正在不断得到应用和发展的面源、点源污染处理实用新技术。但其本身也存在着占地面积大、氮、磷去除负荷低等问题，且单级人工湿地系统已难以达到污水深度处理的要求。

因此，随着国家节能减排法规的实施和污水生态处理的不断深入研究，针对目前低C/N比废水处理难度高的情况，研究和开发结构简单、建设和运行成本低、多功能、低耗高效、易操作管理、运行稳定、能够实现同步脱碳氮除磷的新型多级复合式串联人工湿地系统，已成为污水脱碳氮除磷生态处理发展的必然途径。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种能够实现低碳氮比废水的同步脱碳氮除磷的An/O型复合人工湿地系统。本发明专利利用水平潜流人工湿地(HSSF)较强的反硝化能力和垂直潜流人工湿地(VSSF)较强的硝化能力，采用回流装置将两个独立的人工湿地系统串联，借鉴活性污泥工艺当中的前置反硝化生物脱氮工艺(即An/O工艺)，可充分利用污水当中的有机碳源，有效地提高系统的脱氮效率并平衡系统酸碱度。在垂直潜流人工湿地(VSSF)系统中，通过出水水位调节管调节系统内水位将整个基质填料层分为饱和层和非饱和层，通过在其中实现好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和厌氧氨氧化菌(Anammox)的有效协作进一步提高系统当中的氨氮去除率，并丰富系统当中氮素去除的路径。在水平潜流人工湿地(HSSF)和垂直潜流人工湿地(VSSF)当中设置多功能复合填料层，其中掺加了沿海地区特有的海蛎壳(oyster shells)颗粒和碎砖块强化对污水当中磷素的去除。最终成功实现废水中碳、氮、磷元素的同步去除，相比于其他处理设备具有绝对优势。本发明专利具有处理效率高，结构简单，运行稳定，操作灵活，不易堵塞，无需外加有机碳源和碱度以及运行费用较低等优点。