專利名稱：垂直流人工濕地高效強化脫氮運行方式的制作方法
技術領域：
本發明屬于環境工程污水生態處理技術領域，具體涉及一種垂直流人工濕地高效 強化脫氮運行工藝。
背景技術：
人工濕地作為一種污水生態處理工藝由于其投資少、能耗低、效果好、維護管理簡 單等優勢，已廣泛的應用于生活污水、暴雨徑流、污水處理廠的尾水處理以及河流、湖泊的 污染防治。人工濕地按照水面位置和水流流向一般分為三種類型表流人工濕地、水平潛流 人工濕地以及垂直潛流人工濕地。與表流濕地相比，潛流人工濕地處理過程受氣候、季節等 因素影響較小，并可以有效的防止濕地蚊蠅的滋生和異味的產生，其中水平潛流系統能夠 有效的去除BOD和TSS，缺點是水力停留時間較長，且容易造成短流和堵塞，同時氧傳輸能 力較低，導致硝化能力差，對氨氮以及TN的去除率比較低。當前應用的垂直流系統同樣存在許多問題，主要有以下幾點系統中供氧能力普 遍不足，脫氮效果較差。通過人工曝氣的方式可以顯著提高氨氮的去除效果，但是由于受到 溶解氧、碳源的限制，總氮的去除效果較差，氨氮和總氮的去除總是處于相對矛盾的狀態。 很多系統采用多級串聯、添加碳源等復雜方法提高總氮的去除效果，大大增加了濕地的運 行面積，同時提高了構建和日常運行維護的費用；其次，當前垂直流濕地由于其結構一直處 于淹沒狀態，系統易發生短流及堵塞問題，降低了其去除能力及運行壽命。
發明內容
本發明針對目前垂直潛流人工濕地系統存在的不足，提供一種脫氮效果好、占地 面積小、維護管理簡單的垂直流人工濕地運行方式。本發明的垂直流人工濕地高效強化脫氮運行方式采用以下技術方案
一種垂直流人工濕地高效強化脫氮運行方式，曝氣點均勻分布于濕地底部，池體中鋪 設至少三層基質填料，進水口位于距底部附近約10 15cm處，排水口設在池體水位高度的 2/5至3/5之間，底部設有排污管，污水在濕地池體中依次經過進水一曝氣一半池出水一進 水一厭氧反硝化一曝氣一半池出水，依次循環進行。該方法的運行步驟為
(1)采用批次進水方式，每次進水后水位控制在距離濕地頂層約10 15cm；
(2)初次進水完畢后，開啟空氣壓縮機進行連續曝氣，曝氣時間為8小時 12小時；
(3)曝氣完畢后，關閉空氣壓縮機，靜置10min,由出水口排出池體中的一半水體；
(4)關閉出水口，再次由進水口迅速進水，以紊流狀態短時間灌滿池體；
(5)當池體內的水混勻后，再次開啟空氣壓縮機，進行曝氣； (6 )曝氣完畢后，再半池排水，進水，按上述步驟重復進行。當進水水質較好時，可按池體3/5比例排水，同時采用間歇曝氣方式；當進水水質 較差時，排水比例采用2/5，同時采用連續曝氣方式供氧。
該方法還可不用曝氣裝置進行污水處理。污水在濕地池體中依次經過進水一水力 停留15-20小時一按比例2/5-3/5出水一落干復氧20- 小時一進水一厭氧反硝化一水力 停留15-20小時一按比例2/5-3/5出水，依次循環進行。本發明的的垂直流濕地系統由濕地池體和曝氣裝置組成，曝氣點均勻分布于濕地 底部，池體中鋪設至少三層基質填料，由下到上粒徑逐級減小，以減緩氧氣向上的擴散速 度，提高曝氣時氧氣的利用率；進水口位于距底部附近約10 15cm處，排水口設在池體水 位高度的2/5至3/5之間，底部設有排污管；濕地植物選用景觀效應好、污染物去除能力強 的水生植物。基質填料可為礫石、建筑廢棄砼體中的至少一種。其進水方式為批次進水，整池污水首先自底部一次性注入濕地池體，啟動曝氣裝 置，經過曝氣增氧充分硝化處理后由池體中部附近出水口排水，即按整池水的2/5 3/5 排水。此時濕地內部存留約一半經過硝化的硝態氮污水，之后由底部進水口迅速補充進水， 以紊流狀態短時間灌滿池體，以充分混勻，此時進水前的約一半硝態氮和新進水中的硝態 氮在濕地內部反硝化細菌的作用下，充分利用新進水中充足的碳源進行反硝化反應，短時 間內即可去除濕地中的絕大部分硝態氮，而后，再次曝氣，充分硝化后按比例排水，進水，重 復進行。這樣，污水在濕地池體中依次經過進水一好氧硝化一厭氧反硝化一出水可達到高 效的脫氮效果。本發明采用在單一池體內批次進水、循環硝化反硝化的運行方式，能夠同時達到 非常高的氨氮和總氮的去除效果，且最大限度的節約了土地資源的使用；另外，進水方式為 批次紊流進水，可以有效地防止連續緩慢進水時導致的短流、堵塞等問題，有效地提高了濕 地池體的利用率和使用壽命，便于廣泛推廣。
圖1為本發明第一個實施例的結構示意圖； 圖2為本發明不采用曝氣裝置的結構示意圖中1、空氣壓縮機，2、濕地植物，3、穿孔曝氣管路，4、濕地墻體，5、濕地填料，6、 進水口，7、出水口，8、排污管，9、防滲層。
具體實施例方式實施例1
如圖1，本發明所涉及的垂直流濕地由濕地池體和空氣壓縮機1、穿孔曝氣管路3組成， 濕地的池體為混凝土結構，底部設有防滲層9，防止污水下滲污染地下水。濕地池體的底部 鋪設穿孔曝氣管路3，曝氣管3的一端通過導氣管與空氣壓縮機1相連，按時進行曝氣增氧。 濕地池體中填有三層不同粒徑的填料5作為基質，具體為礫石、建筑廢棄砼體中的一種或 任意幾種組合，頂部鋪設粗沙。濕地中種植同種或不同濕地植物2，選擇標準為兼具水質凈 化和美觀作用，強化其景觀效應。進水口 6位于底部往上約10 15cm處，出水口 7位于池 體水位的正中間，排空管8用于濕地沖洗，排出老化生物膜。穿孔曝氣管3由按池體形狀設計的PVC塑料管連接而成，在管壁處鉆孔，開孔率為 40% 60%。
上述垂直流濕地的具體運行方式為
采用批次進水方式從進水口 6進水，進水方法為泵入或利用高位差進水，每次進水后 水位控制在距離濕地頂層約10 15cm。初次進水完畢后，開啟空氣壓縮機1，通過池體底 部穿孔曝氣管路3進行增氧曝氣，曝氣方式為連續曝氣，控制曝氣時間為8小時 12小時。 曝氣完畢后關閉空氣壓縮機1，靜置10 min,由出水口 7出水，排水完畢后池體中約剩余一 半水體，關閉出水口，再次由進水口 6迅速進水，以紊流狀態短時間灌滿池體，使兩股水體 迅速混勻，此時進水前的約一半硝態氮和新進水中的硝態氮在濕地內部反硝化細菌的作用 下，充分利用新進水中充足的碳源進行反硝化反應，短時間內即可去除濕地中的絕大部分 硝態氮。而后，再次開啟空氣壓縮機1，通過池體底部穿孔曝氣管路3進行增氧曝氣，控制 曝氣時間為8小時 12小時，曝氣完畢后靜置10 min半池排水，進水，重復進行。這樣，污 水在濕地池體中依次經過進水一曝氣(好氧硝化)一半池出水一進水一厭氧反硝化一曝氣 (好氧硝化)一半池出水，循環中使氨氮和總氮都能達到很好的去除效果。實施例2
如圖1所示，本實施例的結構和運行方式與實施例1基本相同，二者的區別在于本實例 中出水口位于水位高度的2/5或3/5處，即根據進水水質調節出水比例。當進水水質較好 時，可出水3/5，同時采用間歇曝氣方式；當進水水質較差時，出水比例采用2/5，同時采用 連續曝氣方式供氧。其它運行方式與實施例1相同。
實施例3
如圖2所示，本實施例的結構與實施例1基本相同，區別在于本實施例中沒有曝氣增氧 裝置，采用干濕交替方式促進硝化反應。本實施例所采用的運行方式為采用批次進水方 式從進水口 6處進水，進水方法為泵入或利用高位差進水，每次進水后水位控制在距離濕 地頂層約10 15cm。初次進水達到一定水力停留時間后按比例0/5 3/5)由出水口 7 排水，排水后先不進水，保持濕地上半部分落干狀態20小時 M小時，使池體內部充分復 氧。然后由進水口 6迅速進水，以紊流狀態短時間灌滿池體，使兩股水體迅速混勻，此時進 水前的約一半硝態氮和新進水中的硝態氮在濕地內部反硝化細菌的作用下，利用新進水中 充足的碳源進行反硝化反應，短時間內即可去除濕地中的絕大部分硝態氮。同時由于池體 內部已充分復氧，在保證一定水力停留時間(15 20小時)即可達到較好的硝化效果，硝 化完畢后再次按比例排水，落干，進水，重復進行。這樣，污水在濕地池體中依次經過進水一 水力停留(好氧硝化)一按比例出水一落干復氧一進水一厭氧反硝化一水力停留(好氧硝 化)一按比例出水，循環進行，使氨氮和總氮都能達到很好的去除效果。
權利要求
1.一種垂直流人工濕地高效強化脫氮運行方式，曝氣點均勻分布于濕地底部，池體中 鋪設至少三層基質填料，進水口位于距底部附近約10 15cm處，排水口設在池體水位高度 的2/5至3/5之間，底部設有排污管，其特征在于污水在濕地池體中依次經過進水一曝氣一 半池出水一進水一厭氧反硝化一曝氣一半池出水，依次循環進行。
2.根據權利要求1所述的垂直流人工濕地高效強化脫氮運行方式，其特征在于該方 法的運行步驟為(1)采用批次進水方式，每次進水后水位控制在距離濕地頂層約10 15cm；(2)初次進水完畢后，開啟空氣壓縮機進行連續曝氣，曝氣時間為8小時 12小時；(3)曝氣完畢后，關閉空氣壓縮機，靜置10min,由出水口排出池體中的一半水體；(4)關閉出水口，再次由進水口迅速進水，以紊流狀態短時間灌滿池體；(5)當池體內的水混勻后，再次開啟空氣壓縮機，進行曝氣；(6 )曝氣完畢后，再半池排水，進水，按上述步驟重復進行。
3.根據權利要求1所述的垂直流人工濕地高效強化脫氮運行方式，其特征在于當進水 水質較好時，可按池體3/5比例排水，同時采用間歇曝氣方式；當進水水質較差時，排水比 例采用2/5，同時采用連續曝氣方式供氧。
4.根據權利要求1所述的垂直流人工濕地高效強化脫氮運行方式，其特征在于污水在 濕地池體中依次經過進水一水力停留15-20小時一按比例2/5-3/5出水一落干復氧20-24 小時一進水一厭氧反硝化一水力停留15-20小時一按比例2/5-3/5出水，依次循環進行。
全文摘要
本發明提出了一種在垂直流人工濕地中能夠同時使氨氮和總氮得到高效強化去除的運行方式。該運行方式涉及的垂直流濕地系統由垂直流濕地池體和曝氣裝置組成，曝氣點均勻分布于濕地底部，池體中鋪設至少三層基質填料，由下到上粒徑逐漸減小，減緩氧氣向上的擴散速度，提高曝氣的利用率；進水口6位于距底部附近約10～15cm處，排水口設在池體中間高度位置附近。本發明能夠在單池內循環實現高效好氧硝化和厭氧反硝化，污水在濕地池體中依次經過進水—好氧硝化—厭氧反硝化—出水，該方式可節省濕地運行面積，具有顯著的脫氮效果。
文檔編號C02F3/32GK102139957SQ20111004354
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者張建, 張成祿, 李濤, 范金林 申請人:山東大學