[发明专利]无堵塞强化总氮去除的垂直潜流人工湿地系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化脱总氮的无堵塞垂直流人工湿地系统，是一种结合A/O装置与人工湿地装置的净化特征，通过集成过滤装置、可调控的曝气装置、回流装置和垂直流人工湿地于一体，来提高脱氮效率的垂直流人工湿地污水处理技术。

背景技术

人工湿地污水处理技术是20世纪70年代兴起的一种污水生态处理技术，其具有投资少、运行费用低、管理方便、无二次污染等优点，近年来已成功用于生活污水、农村点源和面源污染、暴雨径流、以及湖泊富营养化等方面的治理，并取得了显著的成效。

但是，人工湿地脱氮(总氮)效率低，易堵塞等特点，限制了其的推广应用。

人工湿地对氮的去除主要包括氨化、植物摄取、基质吸附和湿地中微生物的硝化/反硝化作用，其中后者的贡献最大。现有的人工湿地系统由于自然负氧能力难以满足硝化菌完成硝化反应的需要，所以在处理氨氮含量高的污水时往往因为硝化作用不足，不能将氨氮充分转化为反硝化作用的原料硝酸盐氮和亚硝酸盐氮而限制了湿地的除氮能力。

堵塞一直以来都是限制人工湿地广泛应用的主要影响因素。研究认为，湿地堵塞主要是由于不可滤无机物和有机物的积累，以及微生物胞外聚合物的富集造成的。目前，解决措施主要有：采用间歇进水的工艺和曝气充氧工艺。但是，这些措施主要解决了后两种因素对堵塞的影响，对不可滤无机物的去除几乎不起作用。

为解决以上不足，当前在人工湿地工程应用中，常采用生化预处理与人工湿地耦合的工艺来实现对污染物的高效去除。但是，这种处理工艺尚存在一些不足，具体如下：1)工艺相对分散，占地面积较大；2)工艺管线复杂，能耗较大；3)管理难度较大。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术所存在的不足，提供一种通过集成过滤柱、可调控的曝气装置、回流装置和垂直流人工湿地于一体，来提高脱氮效率的垂直流人工湿地污水处理技术。

本发明的技术方案：

无堵塞强化脱氮(总氮)的垂直流人工湿地系统，处理步骤为：污水经过格栅预处理，去除大部分杂物及大分子颗粒物，进入垂直流人工湿地系统净化处理。垂直流人工湿地系统由过滤柱、布水装置、填料、曝气装置、回流装置、湿地植物、水位调节装置等组成。

无堵塞强化总氮去除的垂直潜流人工湿地系统，包括过滤柱、上行流湿地和下行流湿地；

所述过滤柱为柱状、中空、柱体均匀开孔的过滤装置，过滤柱上每个截面开4-8个孔，孔纵向间距为10-20mm，孔径为2-5mm。过滤柱置于过滤槽内，于过滤柱下部设有污水进水口和回流口，污水经过滤柱去除大部分悬浮物和部分有机物，水通过过滤柱上均匀小孔流入过滤槽中；

上行流湿地内的底部设有布水系统，布水系统的入水口通过管路与过滤槽相连通，上行流湿地从下至上依次设有层状的碎石二区、碎石一区、草炭土层；所述布水系统由一根主布水管，及若干对称的布水支管组成。其中，布水支管在中轴线两侧45°交替开孔，单侧两孔间距50-100mm，孔径为5-8mm。

下行流湿地从上至下依次设有层状的草炭土层、碎石一区、碎石二区；上行流湿地和下行流湿地的草炭土层通过管路相连通；

下行流湿地底部铺设有曝气管，曝气管与湿地外鼓风机的出风口相连；

下行流湿地底部设有出水管，出水管伸入集水槽中，于集水槽内的出水管处连接有一水位调节器；

所述水位调节器包括一软管、挂绳和挂钩，软管一端与出水管相连接，软管另一端设有挂绳，于集水槽的内侧壁上设有挂钩，挂绳拴套于挂钩上，通过调整挂绳的长度和/或挂钩的高度可调整软管于集水槽内的出水端的高度；于集水槽的侧壁上设有溢流口，集水槽通过管路与回流口相连通。

上行流湿地和下行流湿地内的层状填料区填充高度比例为：草炭土层、碎石一区、碎石二区三种填料区的有效长度比为(1-2)∶(6-8)∶(1-2)；

其中，碎石二区内装填的碎石填料粒径大于碎石一区内装填的碎石填料粒径。

采用曝气管曝气的曝气时间、曝气量可调，可采用间歇曝气或者连续曝气；暖季时气水比较小(1-3)，寒季时气水比较大(3-6)，气水比是指曝气量与原水进水量体积之比。

水位调节器主要控制下行流湿地中的水位高度，其调节范围最小为100mm，最大不超过下行流湿地床体有效深度；通过调节水位高度，可以控制下行流湿地中的污水停留时间，保证污水与氧气充分接触反应，有效提高气体利用率；一般，暖季时下行流湿地床体内水位较低(100mm-400mm)，水力停留时间较小(3h-9h)；反之，寒季时床体内水位较高(400mm-900mm)，水力停留时间较大(6h-20h)。