申请日2015.12.31
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型公开了一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮除磷生态系统，包括依次连接的好氧自净过滤装置、生态固磷装置、生态自净水生装置和生物截留装置。所述好氧自净过滤装置、生态固磷装置、生态自净水生装置和生物截留装置之间通过过水管连通。本实用新型依次采用好氧自净过滤装置、生态固磷装置、生态自净水生装置和生物截留装置对污水厂尾水进行处理，各个处理环节之间相互促进，增强尾水处理效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，包括依次连接的好氧自净过滤装置、生态固磷装置、生态自净水生装置和生物截留装置。
2.根据权利要求1所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述好氧自净过滤装置为垂直流人工湿地。
3.根据权利要求1所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述生态固磷装置为水平流人工湿地。
4.根据权利要求1所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述好氧自净过滤装置包括第一槽体、填充在第一槽体内的级配填料、设置在级配填料顶面并外接尾水进水管的布水器、设置在级配填料中的第一集水井和自充氧装置以及种植在级配填料中的湿地植物。
5.根据权利要求4所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述自充氧装置包括若干根埋置在级配填料中的半圆形多孔隧道和设置在半圆形多孔隧道上的若干竖向通风管，所述竖向通风管顶端伸出级配填料顶面且配有通风帽，所述半圆形多孔隧道的一端连通水平进风管，所述水平进风管延伸至第一槽体外与外界空气相通。
6.根据权利要求4所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述生态固磷装置包括第二槽体、填充于第二槽体内的生物填料、设置在第二槽体一端且与所述第一集水井连通的布水井、设置在第二槽体内另一端的第二集水井以及种植在生物填料中的湿地植物。
7.根据权利要求6所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，第二槽体内的生物填料内沿推流方向设有导流板，出水端设有水位调节器。
8.根据权利要求1所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述生态自净水生装置为依次串联的若干自由水面人工湿地。
9.根据权利要求8所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述生态自净水生装置为依次串联的三个自由水面人工湿地。
10.根据权利要求1所述高效脱氮除磷生态系统，其特征在于，所述生物截留装置为水平潜流人工湿地。
说明书
一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮除磷生态系统
技术领域
本实用新型及一种高效脱氮除磷生态系统，属于污水的深度处理与回用工程技术领域，具体涉及一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮除磷生态系统。
背景技术
随着我国投入大量资金建成众多污水处理设施，使得目前中国的城镇污水处理厂数量已经进入全世界的前列，污染治理力度不断加大，有力促进了化学需氧量、氮、磷等的减排，在经济高速增长的同时水环境恶化的趋势得到遏制，水处理行业也得到迅速发展。
我国于2003年7月1日起开始实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)对污水处理厂出水COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP以及大肠菌群数均有了更严格的规定。我国上世纪90年代及以前建设的污水处理厂，多数采用的是传统活性污泥法，工艺比较简单，处理效率较低且效果相对较差，达到目前的排放标准相对困难。如何在满足技术和经济可行性的前提下对污水处理厂进行提标改造引起了人们的关注。有关资料统计分析显示，我国目前运行的污水处理厂中，出水能够达到一级A标准的只有不到百分之十。随着环保要求的增高以及更严格的污水排放标准的实施，绝大多数的污水处理厂都需要进行提标改造。
目前大多数城市污水处理厂尾水水质较之原污水已有了很大的改善，但随着我国经济的快速发展以及人民对生态环境质量要求的日益提高。人们对城市污水处理厂的处理效果提出了更高的要求。当前现有污水处理厂所谓达标排放的尾水，即使是达到一级A标准其仍然是劣五类水，其排入地表水体仍然对生态环境产生较大污染，并常常引起地表受纳水体水环境质量严重恶化及河流交接断面水质超标。
城市污水处理厂尾水中所含的一些污染物质如营养型无机盐、氮磷、胶体、细菌、病毒、微生物、重金属以及影响回用的溶解性物质是二级处 理不能完全去除的，需要选择一些单元技术对其进行进一步的深度处理。一方面可以决解城市污水处理厂尾水排放的点源污染问题(尤其是一些重点流域，如：太湖、南水北调涉及省份等，城市污水处理厂尾水深度处理尤为重要);另一方面，可以有条件的实现尾水回用，缓解水资源短缺实现巨大的经济效益和社会效益的双重意义。
尾水深度处理，就是将污水处理厂的二级出水再经过进一步的物理化学和生物处理，以使出水水质中的剩余污染成分(主要是氮、磷、胶体、细菌、病毒、微量有机物、重金属以及影响回用的溶解性矿物质等)得以更好的去除。只有经过深度处理后的城镇污水处理厂尾水，才能达到地表三类水水质及回用水水质要求。对城镇污水处理厂尾水进行深度处理，一方面可以缓解天然水体自净的压力，改善受纳水体的水环境质量;污水经深度处理后开展污水回用也意味着开辟了新的水源，因此具有及其重要的意义。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮除磷生态系统及方法，各个处理环节之间相互促进，增强尾水处理效果。
一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮除磷生态系统，包括依次连接的好氧自净过滤装置、生态固磷装置、生态自净水生装置和生物截留装置。
所述好氧自净过滤装置、生态固磷装置、生态自净水生装置和生物截留装置之间通过过水管连通。
优选地，所述好氧自净过滤装置为垂直流人工湿地。
进一步地，所述好氧自净过滤装置包括第一槽体、填充在第一槽体内的级配填料、设置在级配填料顶面并外接尾水进水管的布水器、设置在级配填料中的第一集水井和自充氧装置以及种植在级配填料中的湿地植物。此处湿地植物优选为芦苇等根系发达的挺水植物。
进一步优选地，所述自充氧装置包括若干根埋置在级配填料中的半圆形多孔隧道和设置在半圆形多孔隧道上的若干竖向通风管，所述竖向通风管顶端伸出级配填料顶面且配有通风帽，所述半圆形多孔隧道的一端连通水平进风管，所述水平进风管延伸至第一槽体外与外界空气相通。
进风管与多孔隧道水平相连，并伸出槽体外，与外部空气相连通，通风帽、竖向拔风管、多孔隧道和进风管一起形成自充氧管路系统。
进一步优选地，所有半圆形多孔隧道均匀布置，半圆形多孔隧道上的竖向通风管均匀设置。
所述自充氧装置也可以若干根埋置在级配填料中的多孔管，多孔管的一端开口且延伸至第一槽体外。所述自充氧装置还可以是本领域其他任一常规自充氧装置。
当然，作为好氧自净过滤装置垂直流人工湿地也可以采用本领域其他常见垂直流人工湿地。
本实用新型的好氧自净过滤系统采用垂直流人工湿地，并设置了自充氧装置。垂直流人工湿地(VF)的水流方向与填料层表面相垂直，其布水和集水装置一般分别设于填料层的上、下表面。VF型湿地与水平流人工湿地(HF)型湿地相比更容易实现废水的均匀投配和水位的控制，通过水位的控制和间歇式的进水方式，可以增加系统的溶解氧水平，提高脱氮能力。
优选地，所述生态固磷装置为水平流人工湿地。
优选地，所述生态固磷装置包括第二槽体、填充于第二槽体内的生物填料、设置在第二槽体一端且与所述第一集水井连通的布水井、设置在第二槽体内另一端的第二集水井以及种植在生物填料中的湿地植物。固磷装置中的湿地植物优选为芦苇等根系发达的挺水植物。
进一步优选地，第二槽体内的生物填料内沿推流方向设有导流板，出水端设有水位调节器。水位调节器为本领域通用设备。
生态固磷系统采用水平潜流人工湿地，水平流潜流人工湿地(HF)的废水进入湿地后沿水平方向缓慢向出水口流动，在湿地的中间可适当设置导流设施，出水口可设水位调节装置，以保证废水和填料层尽可能多地接触，除一般生物反应器的去除机理外，其污染物去除的基本原理还包括根际效应理论：植物可以向根际释放氧气和多种分泌物，改善根际微生物的生境，并通过多种途径提高湿地的处理能力;同时植物也可为废水渗流创造良好的条件。同时填料层中设置一定数量的除磷固磷剂，可大幅度的提高系统除磷功能。
优选地，所述生态自净水生装置为依次串联的若干自由水面人工湿 地。进一步优选地，所述生态自净水生装置为依次串联的三个自由水面人工湿地。
所述自由水面人工湿地包括床体、置于床体底部的填料及种植在填料中的水生净水植物。本实用新型所采用自由水面人工湿地本身为本领域常规湿地系统，该装置中第一、第二自由水面人工湿地为芦苇等根系发达的挺水植物;第三自由水面人工湿地为睡莲等浮叶植物、金鱼藻等沉水植物。
生态自净水生系统采用自由水面人工湿地，自由水面人工湿地最显著的特点是水位高于湿地基质层，此类湿地中最常见的是地表径流人工湿地，废水从床体表面流过，床表水深一般控制在10-100cm之间，其污染物质的去除效率一般高于自然湿地系统，而去除机理某些方面接近于兼性塘，但由于植物的作用，在好氧和兼性塘中经常发生的藻类大量繁殖的情况一般不会出现。许多此类型的湿地是在天然湿地(天然洼地、苇塘)的基础上，辅以必要的工程措施改建而成。第一自由水面工湿地床表水深为20cm，第二自由表面人工湿地床表水深为30cm，第三自由表面人工湿地床表水深为50cm。
优选地，所述生物截留装置为水平潜流人工湿地。
进一步地，所述生物截留装置包括床体、级配填料和种植在级配填料中的湿地植物。级配填料为常规水平流人工湿地用级配填料，该装置中的湿地植物优选为芦苇等根系发达的挺水植物。
生物截留系统采用水平潜流湿地，对经过前三个单元处理后的出水再次进行生物截留和过滤，使出水清澈无杂质。
污水处理厂的尾水自流进入好氧自净过滤系统的湿地槽布水管，然后以垂直方式流入自充氧生物滤床内，该生物滤床采用自动增氧工艺，通过自动增氧，在不消耗外部动力的情况下，实现污水溶解氧的提升，并通过生物滤床特有的物理、化学和生物的作用，在好氧情况下高效的去除污水中的氮、磷等富营养物质。生物滤床出水以水平推流的方式经过生态固磷系统湿地槽，厌氧湿地槽内分别填充多段不同规格的介质层，槽上种植净水植物，通过湿地槽中多种作用去除污水中有机污染物。厌氧湿地槽出水流入生态自净水生系统，水体从床体表面流过，通过水生植物及水体流动进一步去除水体中污染物。生态自净水生系统出水进入生物截留系统，通过水平潜流湿地再次进行生物截留和过滤，使出水清澈无杂质。
各部分所用填料均为采用不同粒径的普通碎石，碎石中泥及砂石粉含量须小于0.5%。好氧自净过滤装置中的填料填充高度为1.0～1.5m，由下而上分三层设置，底部即第一层为粒径2～3cm碎石，中层即第二层为粒径1～2cm碎石，顶层即第三层为粒径2～5mm的细石子;辅设高度比例由下而上依次为，4：2：3。生态固磷装置中的填料填充高度为1.2～2.0m，粒径为1～2cm碎石;高效固磷剂主要采用植物纤维、牡蛎壳、石灰石等原料并经掺杂、改性而成，粒径为Φ5～10mm，沿推流方向碎石和固磷剂间隔布置。生态自净水生装置中的填料填充高度为0.5～1.0m，粒径为1～2cm碎石。生物截留装置中的填料填充高度为1～2m，粒径1～2cm碎石。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本实用新型依次采用好氧自净过滤装置、生态固磷装置、生态自净水生装置和生物截留装置对污水厂尾水进行处理，各个处理环节之间相互促进，增强尾水处理效果。