申请日2018.08.16
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号C02F3/32; C02F3/34; C02F3/28; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种脱氮除磷的复合填料人工湿地及污水处理方法，包括按水流方向依次设置的调节池、垂直流人工湿地与水平潜流人工湿地;调节池包括蓄水池与用于调节蓄水池出水量和流速的配水槽;配水槽进水端连通于蓄水池出水口;垂直流人工湿地的进水口连通于配水槽出水端;垂直流人工湿地的出水口连通于配水渠进水端;配水渠出水端连通于水平潜流人工湿地的进水端;配水渠出水端的位置高于配水渠进水端的位置;垂直流人工湿地自下而上依次铺设有碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层。有效解决人工湿地中微生物反硝化进程碳源不足、基质对磷吸附效果差的问题，缓解人工湿地基质堵塞问题，强化脱氮除磷效果。
权利要求书
1.一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，包括按水流方向依次设置的调节池、垂直流人工湿地与水平潜流人工湿地;
调节池包括蓄水池与用于调节蓄水池出水量和流速的配水槽;配水槽进水端连通于蓄水池出水口;
垂直流人工湿地的进水口连通于配水槽出水端;垂直流人工湿地的出水口连通于配水渠进水端;配水渠出水端连通于水平潜流人工湿地的进水端;配水渠出水端的位置高于配水渠进水端的位置;
垂直流人工湿地自下而上依次铺设有碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层;
其中，缓释碳源填料包括如下重量份的各物质：
大孔物质40～60份
结合材料15-30份
改性玉米芯5～8份
牡蛎壳粉10～20份;
大孔物质包括多孔沸石、火山石或钢渣中的一种或多种;
结合材料包括硅酸盐水泥、赤土或粉煤灰中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，蓄水池的池体自下而上依次设置有混凝土层、防渗层与碎石垫层。
3.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，垂直流人工湿地自上至下流动;垂直流人工湿地中铝污泥填料层上还设有覆土层、以及种植于覆土层中的深根丛生型植物，深根丛生型植物的种植密度为25～30株/平方米。
4.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，垂直流人工湿地的外壁包括自上至下设置的混凝土层和防渗层。
5.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，垂直流人工湿地自下而上依次铺设有碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层;碎石填料层中填料的粒径30～50mm，铺设高度20～40cm;缓释碳源填料层中填料的粒径10～20mm，铺设高度15～35cm;铝污泥填料层中填料的粒径10～15mm，铺设高度10～30cm。
6.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，水平潜流人工湿地的外壁包括自上至下设置的混凝土层和防渗层。
7.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，水平潜流人工湿地中包括自下而上依次铺设的碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层;铝污泥填料层的上方种植有深根散生型植物，深根散生型植物的种植密度为35～45株/平方米;
碎石填料层中填料的粒径20～40mm，铺设高度15～35cm;缓释碳源填料层中填料的粒径10～15mm，铺设高度15～40cm;铝污泥填料层中填料的粒径3～8mm，铺设高度10～25cm。
8.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，蓄水池中设有粒径为40～50mm的砾石形成的碎石垫层。
9.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，其特征在于，缓释碳源填料是采用如下步骤制备而成，称取配比量的各物质，在搅拌机先进行干混10～30min，直至混料完全混合均匀;将干混混料加水进行湿混20～40min，直至混料成色一致，材料间均匀分散，静置1～2h;将混料置于制备模具中定型、脱模后，放置于阴凉通风处进行养护3～10天即得缓释碳源填料。
10.基于权利要求1-9任一所述的脱氮除磷的复合填料人工湿地污水处理方法，其特征在于，包括：
调节池接于污水源，调节配水槽，控制配水槽流入垂直流人工湿地的污水流速以保证垂直流人工湿地的表面水力负荷为0.682～0.953m3/m2·d;
控制垂直流人工湿地的碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层的填充量，使得孔隙率为0.33～0.52，同时设置垂直流人工湿地的长宽比为(1～2.5):1，污水在垂直流人工湿地上的水力停留时间为12～24h;
调节配水渠，控制配水渠流入水平潜流人工湿地的流速以保证水平潜流湿地的水力表面负荷为0.362～0.514m3/m2·d;控制水平潜流人工湿地的碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层的填充量，使得孔隙率为0.45～0.68，长宽比为3：(1～2)，污水在水平潜流湿地表面的水力停留时间为18～30h。
说明书
一种脱氮除磷的复合填料人工湿地及污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种脱氮除磷的复合填料人工湿地及污水处理方法。
背景技术
当前湖泊流域氮、磷的过量输入成为导致湖泊水环境问题的主要原因之一。近年来随着城镇污水处理厂污水处理技术的改进与效率的提高，污水已达国家排放标准，但这些污水水质仍超仍高出地表水水质标准数倍，且污水水量巨大，直接排放对湖泊等天然水体造成巨大威胁。
人工湿地因其出水水质稳定、能耗低、维护管理方便等优点广泛应用。人工湿地对水质的净化主要通过湿地植物根茎的吸收、微生物的硝化和反硝化过程以及基质的吸附。针对城镇污水处理厂生化尾水，农村生活污水以及工业废水等，当前已研发的适用于尾水深度处理的人工湿地系统，通过基质改良、植物选种、系统优化等，提高了脱氮除磷效果，但由于人工湿地中碳源释放速率不稳定导致反硝化过程抑制、易产生二次污染以及人工湿地传统的填料对磷的吸附效果不理想且易堵塞，现有的工艺处理后的出水水质仍处于劣五类，处理效果并不显著，出水对天然水体仍有较大影响。湿地基质在其发挥脱氮除磷功能中有至关重要的作用，合理的人工湿地填料组合系统可以大大提高湿地的净化效果。
发明内容
本申请提供一种脱氮除磷的复合填料人工湿地及污水处理方法，有效解决人工湿地中微生物反硝化进程碳源不足、基质对磷吸附效果差的问题，缓解人工湿地基质堵塞问题，强化脱氮除磷效果。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种脱氮除磷的复合填料人工湿地，包括按水流方向依次设置的调节池、垂直流人工湿地与水平潜流人工湿地;
调节池包括蓄水池与用于调节蓄水池出水量和流速的配水槽;配水槽进水端连通于蓄水池出水口;
垂直流人工湿地的进水口连通于配水槽出水端;垂直流人工湿地的出水口连通于配水渠进水端;配水渠出水端连通于水平潜流人工湿地的进水端;配水渠出水端的位置高于配水渠进水端的位置;
垂直流人工湿地自下而上依次铺设有碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层;
其中，缓释碳源填料包括如下重量份的各物质：
大孔物质40～60份
结合材料15-30份
改性玉米芯5～8份
牡蛎壳粉10～20份;
大孔物质包括多孔沸石、火山石或钢渣中的一种或多种;
结合材料包括硅酸盐水泥、赤土或粉煤灰中的一种或多种。
作为本发明改进的技术方案，蓄水池的池体自下而上依次设置有混凝土层、防渗层与碎石垫层。
作为本发明改进的技术方案，垂直流人工湿地自上至下流动;垂直流人工湿地中铝污泥填料层上还设有覆土层、以及种植于覆土层中的深根丛生型植物，深根丛生型植物的种植密度为25～30株/平方米。
作为本发明改进的技术方案，垂直流人工湿地的外壁包括自上至下设置的混凝土层和防渗层。
作为本发明改进的技术方案，垂直流人工湿地自下而上依次铺设有碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层;碎石填料层中填料的粒径30～50mm，铺设高度20～40cm;缓释碳源填料层中填料的粒径10～20mm，铺设高度15～35cm;铝污泥填料层中填料的粒径10～15mm，铺设高度10～30cm。
作为本发明改进的技术方案，水平潜流人工湿地的外壁包括自上至下设置的混凝土层和防渗层。
作为本发明改进的技术方案，水平潜流人工湿地中包括自下而上依次铺设的碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层;铝污泥填料层的上方种植有深根散生型植物，深根散生型植物的种植密度为35～45株/平方米;
碎石填料层中填料的粒径20～40mm，铺设高度15～35cm;缓释碳源填料层中填料的粒径10～15mm，铺设高度15～40cm;铝污泥填料层中填料的粒径3～8mm，铺设高度10～25cm。
作为本发明改进的技术方案，蓄水池中设有粒径为40～50mm的砾石形成的碎石垫层。
作为本发明改进的技术方案，缓释碳源填料是采用如下步骤制备而成，称取配比量的各物质，在搅拌机先进行干混10～30min，直至混料完全混合均匀;将干混混料加水进行湿混20～40min，直至混料成色一致，材料间均匀分散，静置1～2h;将混料置于制备模具中定型、脱模后，放置于阴凉通风处进行养护3～10天即得缓释碳源填料。
本发明的另一目的在于提供脱氮除磷的复合填料人工湿地污水处理方法，包括：
调节池接于污水源，调节配水槽，控制配水槽流入垂直流人工湿地的污水流速以保证垂直流人工湿地的表面水力负荷为0.682～0.953m3/m2·d;
控制垂直流人工湿地的碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层的填充量，使得孔隙率为0.33～0.52，同时设置垂直流人工湿地的长宽比为(1～2.5):1，污水在垂直流人工湿地上的水力停留时间为12～24h;
调节配水渠，控制配水渠流入水平潜流人工湿地的流速以保证水平潜流湿地的水力表面负荷为0.362～0.514m3/m2·d;控制水平潜流人工湿地的碎石填料层、缓释碳源填料层与铝污泥填料层的填充量，使得孔隙率为0.45～0.68，长宽比为3：(1～2)，污水在水平潜流湿地表面的水力停留时间为18～30h。
有益效果
通过调节池的初步调节、垂直流人工湿地与水平潜流人工湿地复合填料的强化处理，以及垂直流人工湿地与水平潜流人工湿地参数的设置，污水处理厂生化尾水中COD、TN、TP得到有效去除，显著提高污水排放标准，大大降低污水对湖泊等天然水体的威胁。
具体的是，通过铝污泥填料和缓释碳源填料的组合，提高反硝化效率，降低总氮含量，且对磷有很强的吸附能力，明显削减生化尾水中污染物含量，使出水中COD、TN、TP削减率均达到60%以上。