申请日2017.08.29
公开(公告)日2017.12.15
IPC分类号C02F3/32; C02F3/30; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，包括一级人工湿地池以及二级人工湿地池，一级人工湿地池一侧的上端设有第一进水管，下端设有第二进水管，一级人工湿地池内由下到上依次设有第一卵石层、强化脱氮介质层及第一壤土层，一级人工湿地池内还设有多个透气管;强化脱氮介质层由沸石、珍珠岩粉、椰壳纤维素、腐殖质配制而成;二级人工湿地池内由下到上依次设有第二卵石层、强化除磷介质层及第二壤土层，强化除磷介质层由钢渣、改性粉煤灰陶粒、糠醛渣混合配制而成。本发明通过构建强化脱氮区与强化除磷区，对低碳氮比且存在氮磷污染的低污染水具有较为理想的同步处理效果，出水氮、磷指标优于地表水IV类标准。
权利要求书
1.一种强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，其特征在于，包括沿水流方向依次设置的一级人工湿地池以及二级人工湿地池，所述一级人工湿地池一侧的上端设有第一进水管(1)，下端设有第二进水管(2)，所述一级人工湿地池内由下到上依次设有第一卵石层(3)、强化脱氮介质层(4)以及第一壤土层(5)，所述第一壤土层(5)的上方设有第一布水管(6)，所述第一布水管(6)与所述第一进水管(1)连通，所述第一卵石层(3)的下方设有第二布水管(7)，所述第二布水管(7)与所述第二进水管(2)连通;所述一级人工湿地池内、第一壤土层(5)上插接有多个透气管(8)，所述一级人工湿地池与所述第一进水管(1)相对的一侧的上方处还设有第一出水管(9)，且所述第一出水管(9)位于所述第一进水管(1)的上方;
其中，所述强化脱氮介质层(4)由沸石、珍珠岩粉、椰壳纤维素、腐殖质按照30：10：1：1的质量比混合配制而成;
所述二级人工湿地池通过所述第一出水管(9)与所述一级人工湿地池连通，所述二级人工湿地池内由下到上依次设有第二卵石层(10)、强化除磷介质层(11)以及第二壤土层(12)，所述第二壤土层(12)的上方设有第三布水管(13)，所述第三布水管(13)与所述第一出水管(9)连通;所述二级人工湿地池与所述第一出水管(9)相对的一侧的下方处还设有第二出水管(14);
其中，所述强化除磷介质层(11)由钢渣、改性粉煤灰陶粒、糠醛渣按照20：10：1的质量比混合配制而成。
2.根据权利要求1所述的强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，其特征在于，所述第一卵石层(3)内以及所述第二卵石层(10)内填充的卵石的粒径均为5-10cm。
3.根据权利要求1所述的强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，其特征在于，所述第一布水管(6)、所述第二布水管(7)以及所述第三布水 管(13)均为开设有“十”字形穿孔的布水管。
4.根据权利要求1所述的强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，其特征在于，所述第一壤土层(5)内种植有挺水植物，所述挺水植物为芦苇、芦竹、石菖蒲中的一种。
5.根据权利要求1所述的强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，其特征在于，所述第二壤土层(12)内种植有沉水植物，所述沉水植物为鱼藻、黑藻、伊乐藻、蓖齿眼子菜中的一种。
6.根据权利要求1所述的强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，其特征在于，所述改性粉煤灰陶粒的制备方法如下：
将石灰石、粉煤灰、沸石按照10：2：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过80目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成5mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干后于100℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于650℃下烧制30min，烧制完毕冷却至室温，即得到所述改性石灰石陶粒。
7.一种利用权利要求1所述的强化脱氮除磷一体化人工湿地系统处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，污水经由第一进水管(1)以下行垂直流方式进入一级人工湿地池，同时污水还经由第二进水管(2)以上行垂直流方式进入一级人工湿地池，并且第一进水管(1)与第二进水管(2)进水量的体积比为1：3，控制一级人工湿地池内HRT为10-12h，水力负荷为0.3-0.6m3/m2·d，反应完毕后得到一级人工湿地池出水;
步骤2，一级人工湿地池出水经由第一出水管(9)进入二级人工湿地池，控制二级人工湿地池内HRT为8-10h，水力负荷为0.1-0.2m3/m2·d，反应完毕后得到二级人工湿地池出水。
说明书
强化脱氮除磷一体化人工湿地系统及其处理污水的方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种强化脱氮除磷一体化人工湿地系统及其处理污水的方法。
背景技术
目前，氮、磷过量输入导致的水体富营养化是湖泊水环境的主要问题之一。随着污水处理率及处理水平的提高，达标排放的低污染水对湖泊水环境污染负荷越来越突出。这些低污染水中氮、磷含量虽然大多数能达到国家水质排放标准，但仍然高出地表水质量标准数倍、甚至数十倍以上，而且这类低污染水水量大，其直接排放对湖泊天然水体构成较大的威胁，亟需进行处理。
在低污染水中，污水处理厂尾水、农田径流等低碳氮比的低污染水受到更多的关注，污水处理厂尾水经过生化处理后，碳、氮比已经降低至2.5-3范围;农田径流中有机碳源同样也含量较低。因此，低碳氮比的低污染水处理已经成为治理的瓶颈问题。
人工湿地污水处理系统是一个综合的生态污水处理系统，具有耐冲击负荷、出水水质稳定、基建运行费用低、易于维护等优点，常常用于处理低污染水。然而，在处理低碳氮比氮磷污染的低污染水时，仍存在有机碳源不足导致微生物脱氮效果差、填料对磷的吸附容量低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，解决了现有技术中人工湿地处理低碳氮比氮磷污染的低污染水时，存在有机碳源不足，导致微生物脱氮效果差、填料对磷的吸附容量低的问题。
本发明的第一个目的是提供一种强化脱氮除磷一体化人工湿地系统，包括沿水流方向依次设置的一级人工湿地池以及二级人工湿地池，所述一级人工湿地池一侧的上端设有第一进水管，下端设有第二进水管，所述一级人工湿地池内由下到上依次设有第一卵石层、强化脱氮介质层以及第一壤土层，所述第一壤土层的上方设有第一布水管，所述第一布水管与所述第一进水管连通，所述第一卵石层的下方设有第二布水管，所述第二布水管与所述第二进水管连通;所述一级人工湿地池内、第一壤土层上插接有多个透气管，所述一级人工湿地池与所述第一进水管相对的一侧的上方处还设有第一出水管，且所述第一出水管位于所述第一进水管的上方;
其中，所述强化脱氮介质层由沸石、珍珠岩粉、椰壳纤维素、腐殖质按照30：10：1：1的质量比混合配制而成;
所述二级人工湿地池通过所述第一出水管与所述一级人工湿地池连通，所述二级人工湿地池内由下到上依次设有第二卵石层、强化除磷介质层以及第二壤土层，所述第二壤土层的上方设有第三布水管，所述第三布水管与所述第一出水管连通;所述二级人工湿地池与所述第一出水管相对的一侧的下方处还设有第二出水管;
其中，所述强化除磷介质层由钢渣、改性粉煤灰陶粒、糠醛渣按照20：10：1的质量比混合配制而成。
优选的，所述第一卵石层内以及所述第二卵石层内填充的卵石的粒径均为5-10cm。
优选的，所述第一布水管、所述第二布水管以及所述第三布水管均为开设有“十”字形的穿孔布水管。
优选的，所述第一壤土层内种植有挺水植物，所述挺水植物为芦苇、芦竹、石菖蒲中的一种。
优选的，所述第二壤土层内种植有沉水植物，所述沉水植物为鱼藻、黑藻、伊乐藻、蓖齿眼子菜中的一种。
优选的，所述改性粉煤灰陶粒的制备方法如下：
将石灰石、粉煤灰、沸石按照10：2：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过80目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边用玻璃棒搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成5mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干后于100℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于650℃下烧制30min，烧制完毕冷却至室温，即得到所述改性石灰石陶粒。
本发明的第二个目的是提供一种强化脱氮除磷一体化人工湿地系统处理污水的方法，包括以下步骤：
步骤1，污水经由第一进水管以下行垂直流方式进入一级人工湿地池，同时污水还经由第二进水管以上行垂直流方式进入一级人工湿地池，并且第一进水管与第二进水管进水量的体积比为1：3，控制一级人工湿地池内HRT为10-12h，水力负荷为0.3-0.6m3/m2·d，反应完毕后得到一级人工湿地池出水;
步骤2，一级人工湿地池出水经由第一出水管进入二级人工湿地池，控制二级人工湿地池内HRT为8-10h，水力负荷为0.1-0.2m3/m2·d，反应完毕后得到二级人工湿地池出水。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过上下两点进水方式，在一级人工湿地池内营造从上到下以及从下到上的两套好氧-缺氧-厌氧系统进行脱氮除磷，并利用椰壳纤维素、腐殖质为一级人工湿地池内的微生物生长提供碳源，有利于微生物的生长繁殖以及对氮磷的处理，此外，本发明在一级人工湿地池内设置透气管来提供氧气，加强一级人工湿地池内好氧-缺氧区的形成，有利于氮的进一步去除。
(2)本发明在二级人工湿地池内设置强化除磷介质层，利用强化除磷介质层内的钢渣、改性粉煤灰陶粒和糠醛渣对污水中的磷进行吸附去除，操作简单，处理效果好。
(3)本发明通过构建强化脱氮区与强化除磷区，对低碳氮比且存在氮磷污染的低污染水具有较为理想的同步处理效果，出水氮、磷指标优于地表水IV类标准。