[发明专利]能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种山地城市多级阶梯连续/间歇人工湿地污水处理甲烷排放控制反应系统，属于污水处理技术与环境保护技术领域。

背景技术

如何共同应对全球变暖己经成为国际社会的主要议题和挑战之一。全球气候变化特别是气温的升高与大气中二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等气体含量的升高所产生的温室效应密切相关。湿地甲烷排放占全球总量的20%-26%，甲烷作为主要的温室气体对全球气候变暖的贡献率达到了20%-39%，而且甲烷在大气中的浓度正以每年0.8%的速度增长。由于人类活动对自然界的干扰，全球湿地面积迅速减少，自然湿地也逐步受到了人类活动的影响，这使人们逐渐意识到了人工湿地的重要性。因此，在人工湿地的建设和管理过程中，在考虑利用人工湿地生态修复功能的同时，也应该考虑如何减少甲烷的排放。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，旨在提供一种能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统，采用多级阶梯连续和间歇人工湿地污水处理方法，以减少人工湿地污水处理反应器在处理过程中甲烷的排放。

本发明所采用的技术方案如下：

能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统，主要采用以下两个方面的技术实现：一、提高水中的溶解氧含量抑制产甲烷菌的活性，通过以下三个方面实现：（1）各级人工湿地之间通过水力作用（跌水曝气）增氧；（2）第2-第n级人工湿地通过在闲置时自然复氧；（3）栽植根系发达、输氧能力较强的水生植物。二、采用对产甲烷菌有抑制作用的组合填料。

所述的反应系统由多级（如6级）阶梯式人工湿地组成，每级人工湿地的高程依次降低，每级人工湿地内填充有组合填料，填料上种植水生植物。所述人工湿地从第2级开始分成并列的四组，每组均按第2、第3、……第n分为多级。进入第1级人工湿地经处理后向第2级的4组人工湿地配水，2级及以后各级经处理后出水直接流向下一级。所述反应器第1级连续进出水，第2-第n级采用序批式周期性运行，间歇性进出水，每个运行周期都由进水—反应—排放—闲置四个阶段所组成，具体流程如下：

进水：污水经进水管从每一级人工湿地上部配水渠跌水充氧流入，依靠重力作用下渗;

反应：污水流入过程中挟带空气中大量的氧气进入污水中，可提高污水中的溶解氧浓度，当污水达到预定高度后开始反应，污水与组合填料中的微生物和种植的水生植物充分接触后，污水得到有效处理; 

排放：经反应后的污水从人工湿地底部的排水管排出；

闲置：在此阶段，通过自然复氧恢复微生物活性后进入下一个循环。

通过各级之间水力增氧和间歇性进水的自然复氧，人工湿地保持较高溶解氧状态，使产甲烷菌得到有效抑制，可有效减少甲烷的产生和排放。

所述的各级人工湿地中间设有配水渠，配水渠距沙土表面高度20cm，污水在跌落过程中可挟带空气中大量的氧气进入到污水中。各级人工湿地填料底部设有隔墙，隔墙上开有直径为100mm的小孔，孔口设置筛网，间距100mm.各级人工湿地底部设有集水廊道，集水廊道高度为25cm，污水经处理在此收集后跌水流向下一级。24

所述人工湿地采用对产甲烷菌有抑制作用的组合填料。该填料由30%-50%的砂料、50%-70%的工业废渣组成；工业废渣是以富含硫酸盐为主，掺有一定含量的磁铁矿和氢氧化物组成，要求硫酸盐中硫酸根的质量比大于15%，磁铁矿中含铁量大于10%，铁离子与硫酸根离子的摩尔比控制在5-10为宜。

所述的水生植物为根系发达、输氧能力较强且具有一定景观效应的睡莲和莲藕，种植密度为30-35株/㎡。

所述第1级人工湿地为连续进出水，第2-6级采用序批式周期性运行，间歇性进出水。

所述第1级人工湿地底部集水廊道配水出口处装有自动控制闸板，用于自动向第2级配水。

本发明具有如下优点：

1、采用多级阶梯连续和间歇运行的人工湿地技术，各级人工湿地之间通过水力作用（跌水曝气）增氧，第2-第n级人工湿地通过在闲置时自然复氧，这样使人工湿地保持较高溶解氧状态，使产甲烷菌得到有效抑制，有效减少甲烷的产生和排放。

2、通过组合填料使产甲烷菌的活性得到抑制，减少了甲烷的排放，减少温室气体对环境的破坏。

3、溶解氧含量高，BOD去除能力强，能够脱氮除磷。

4、运行管理简单，对整个反应器是连续流，对第2-6级又是间歇流。

5、工程投资省，省去了调节池，所使用的填料为砂粒和工业废渣。

6、运行成本低。利用山地城市特有地形，全过程重力流，无须动力提升和曝气，能耗低。