專利名稱：可更換填料人工濕地強化除磷脫氮方法及強化除磷脫氮槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種有機污(廢)水處理的方法及裝置，屬于有機污(廢)水處理及資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人工濕地作為一種新型生態(tài)污水處理技術(shù)，由于具有投資省、運行費用低、操作簡便、處理效果好等諸多優(yōu)勢，在各類有機污(廢)水的處理及微污染水體的生態(tài)修復(fù)中得到了迅速的發(fā)展和推廣應(yīng)用。但由于人工濕地主要建于地面以下，位置和結(jié)構(gòu)相對固定，且往往是利用植物、基質(zhì)、微生物的自然凈化能力對污(廢)水進行處理。微生物所需氧量主要來自植物光合作用及濕地的表面復(fù)氧，而這是非常有限的。因此，NH3+-N硝化的不充分是目前濕地脫氮率低的主要原因；而磷的去除則主要歸于基質(zhì)填料的物理化學(xué)作用。為此，不少人工濕地在建造時，須專門添加摻有石灰的表層復(fù)土，這在運行初期的一定時期內(nèi)效果是顯著的，但隨著運行歷程的延長，表層土對磷的吸附飽和及化學(xué)反應(yīng)物的耗竭，除磷率將迅即下降。而更換表層土或進行翻床其耗費和工作量是顯而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種可更換填料人工濕地強化除磷脫氮方法及強化除磷脫氮槽，使?jié)竦剡\行效果穩(wěn)定，除磷脫氮率高，并可方便地富集和回收有用磷資源。
技術(shù)方案本發(fā)明的可更換填料人工濕地強化除磷脫氮方法是通過在常規(guī)人工濕地中設(shè)置強化除磷脫氮槽，在結(jié)構(gòu)上形成人工濕地進水分布段、人工濕地出水收集段和強化除磷脫氮槽三位一體的新型人工濕地強化除磷脫氮處理系統(tǒng)；在具體做法上，依濕地規(guī)模和磷濃度，在濕地全長沿橫向設(shè)置1～3條與濕地相通、等深、寬為20～100cm的強化除磷脫氮槽，槽內(nèi)投加具有高吸附性能和高離子含量的除磷填料，并在濕地磷去除率下降時進行適時更換，使系統(tǒng)始終保持高脫磷活性和高脫磷率；人工濕地進水分布段位于人工濕地首端，人工濕地出水收集段位于人工濕地末端；強化除磷脫氮槽等距離或主要設(shè)置于人工濕地中、后部。對流經(jīng)此槽的污(廢)水進行強化充氧和自然復(fù)氧，改變濕地流程中的氧分布，使?jié)竦刂姓嬲纬啥鄠€A2/O和硝化/反硝化鏈，大大提高脫氮率和難降解有機物去除率。
本發(fā)明的可更換填料人工濕地強化除磷脫氮槽的底部為槽底防滲底板，兩側(cè)為進、出水穿孔隔板，在槽底防滲底板上設(shè)有曝氣器，除磷填料填充于強化除磷脫氮槽中。
強化除磷脫氮槽兩側(cè)的進、出水穿孔隔板開孔率為40～60％，孔眼大小為20～40mm(視濕地和除磷脫氮槽基質(zhì)填料粒徑而定)；曝氣器為微孔或穿孔管曝氣器，為避免受填料撞擊，曝氣器上部設(shè)固體網(wǎng)架構(gòu)件。所述的除磷填料粒徑為20～50mm，為具有高吸附性能和高反應(yīng)活性的富含鈣、鐵、鎂等離子的材料。
本發(fā)明從人工濕地長期穩(wěn)定運行和提高效率入手，通過在人工濕地的一定位置(按濕地長度不同，可為1～3處)設(shè)置專門的除磷脫氮槽。通過專用基質(zhì)填料的定期更換，使?jié)竦叵到y(tǒng)始終保持高除磷活性，將濕地的除磷功能主要集中于此槽內(nèi)，這樣，只需在必要時交替更換不同槽內(nèi)的基質(zhì)填料，而無須對全濕地進行改造。更換下的基質(zhì)填料具有高含磷量，是很好的農(nóng)肥和土壤改良材料；同時，在槽內(nèi)布設(shè)微孔或穿孔管曝氣器，對流經(jīng)此槽的污(廢)水進行強化充氧和自然復(fù)氧，改變濕地流程中的氧分布，使?jié)竦刂姓嬲纬啥鄠€A2/O和硝化/反硝化鏈，大大提高脫氮率和難降解有機物去除率。
有益效果申請者已進行的試驗研究結(jié)果表明1.可徹底改變傳統(tǒng)人工濕地構(gòu)型除磷脫氮率不高和不可恢復(fù)的弊端，使系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠和高效；2.專用基質(zhì)填料可方便地投加或更換，微孔或穿孔管曝氣器安裝和維護方便；3.可真正簡便、有效地將磷移出系統(tǒng)，成為純度較高的磷資源進行回收利用；4.對流經(jīng)此槽的污(廢)水進行強化充氧和自然復(fù)氧，改變濕地流程中的氧分布，使?jié)竦刂姓嬲纬啥鄠€A2/O和硝化/反硝化鏈，大大提高脫氮率和難降解有機物去除率。


圖1為本發(fā)明人工濕地強化除磷脫氮槽在人工濕地中的平面布置示意圖。
圖2為圖1的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為強化除磷脫氮槽3的結(jié)構(gòu)示意圖。
以上的圖中包括人工濕地進水分布段1，人工濕地出水收集段2，強化除磷脫氮槽3，槽底防滲底板3-1，進、出水穿孔隔板3-2，曝氣器3-3，專用除磷填料3-4，流經(jīng)的濕地中污水3-5。
具體實施例方式
下面，結(jié)合附圖及實施例對發(fā)明創(chuàng)造作進一步說明。
本發(fā)明的可更換填料人工濕地強化除磷脫氮方法是通過在常規(guī)人工濕地中設(shè)置強化除磷脫氮槽，在結(jié)構(gòu)上形成人工濕地進水分布段1、人工濕地出水收集段2和強化除磷脫氮槽3三位一體的新型人工濕地強化除磷脫氮處理系統(tǒng)；依濕地規(guī)模和磷濃度，在濕地全長沿橫向設(shè)置1～3條與濕地相通、等深、寬為20～100cm的強化除磷脫氮槽3，強化除磷脫氮槽3內(nèi)投加具有高吸附性能和高離子含量的除磷填料3-4，并在濕地磷去除率下降時進行適時更換，使系統(tǒng)始終保持高脫磷活性和高脫磷率；人工濕地進水分布段1位于人工濕地首端，人工濕地出水收集段2位于人工濕地末端；強化除磷脫氮槽3等距離或主要設(shè)置于人工濕地中、后部。對流經(jīng)此槽的污(廢)水進行強化充氧和自然復(fù)氧，改變濕地流程中的氧分布，使?jié)竦刂姓嬲纬啥鄠€A2/O和硝化/反硝化鏈，大大提高脫氮率和難降解有機物去除率。
所述的強化除磷脫氮槽3的底部為槽底防滲底板3-1，兩側(cè)為進、出水穿孔隔板3-2，在槽底防滲底板3-1上設(shè)有曝氣器3-3，除磷填料3-4填充于強化除磷脫氮槽3中。在槽內(nèi)布設(shè)微孔或穿孔管曝氣器，對流經(jīng)的污(廢)水進行再補氧，使在全濕地系統(tǒng)形成多個A2/O和硝化/反硝化鏈，強化脫氮效果和難降解有機物的去除效果；強化除磷脫氮槽3兩側(cè)的進、出水穿孔隔板3-2開孔率為40～60％，孔眼大小為20～40mm(視濕地和除磷脫氮槽基質(zhì)填料粒徑而定)；曝氣器3-3為微孔或穿孔管曝氣器，為避免受填料撞擊，曝氣器上部設(shè)固體網(wǎng)架構(gòu)件。所述的除磷填料3-4粒徑為20～50mm，為具有高吸附性能和高反應(yīng)活性的富含鈣、鐵、鎂等離子的材料。
對更換的脫磷填料進行磷資源的有效利用。
圖1為強化除磷脫氮槽在人工濕地中的平面布置示意圖，圖2為其剖視結(jié)構(gòu)示意圖。其中，槽底防滲底板3-1與人工濕地連通設(shè)置；進、出水穿孔隔板3-2可為磚砌、混凝土預(yù)制或PVC板加工，開孔率宜為40～60％，使不致因此增大系統(tǒng)的流動阻力，孔眼大小視濕地和除磷脫氮槽基質(zhì)填料粒徑而定，可為20～40mm，避免運行中填料流出或互混；為避免受填料撞擊，曝氣器3-3上部設(shè)固體網(wǎng)架構(gòu)件；除磷填料3-4為富含鈣、鐵、鎂等離子的專用除磷材料(如沸石、鋼渣、頁巖、石灰及其復(fù)配材料)。可見，強化除磷脫氮槽與人工濕地串聯(lián)布置，按專門技術(shù)要求安裝曝氣器，投入強化除磷基質(zhì)填料，不增加人工濕地的水流阻力，污(廢)水連續(xù)流過此槽，磷得到強化去除，污(廢)水溶解氧得到補充，提高了氮類物質(zhì)及難降解有機物的去除率。
如本實施例中投加爐渣與鋼渣的混合填料，處理城市污水的TP＝3～7mg/L，設(shè)置除磷脫氮槽前，TP平均去除率已衰減至10～30％，設(shè)除磷脫氮槽后，每槽前后均出現(xiàn)磷濃度的陡降，TP平均去除率達到90％以上，出水TP≤0.5mg/L，同時，大大提高了NH3+-N的硝化率，使NH3+-N、TN去除率大幅提高，取得了意想不到的效果，充分證明了強化除磷脫氮槽的功效。
權(quán)利要求
1.一種可更換填料人工濕地強化除磷脫氮方法，其特征在于該方法是通過在常規(guī)人工濕地中設(shè)置強化除磷脫氮槽(3)，在結(jié)構(gòu)上形成人工濕地進水分布段(1)、人工濕地出水收集段(2)、強化除磷脫氮槽(3)三位一體的人工濕地強化除磷脫氮處理系統(tǒng)；依濕地規(guī)模和磷濃度，在濕地全長沿橫向設(shè)置1～3條與濕地相通、等深、寬為20～100cm的強化除磷脫氮槽(3)；人工濕地進水分布段(1)位于人工濕地首端，人工濕地出水收集段(2)位于人工濕地末端；強化除磷脫氮槽(3)等距離或主要設(shè)置于人工濕地中、后部；對流經(jīng)此槽的污水進行強化充氧和自然復(fù)氧，改變濕地流程中的氧分布，使?jié)竦刂姓嬲纬啥鄠€A2/O和硝化/反硝化鏈，大大提高脫氮率和難降解有機物去除率。
2.一種如權(quán)利要求1所述的可更換填料人工濕地強化除磷脫氮方法的強化除磷脫氮槽，其特征在于所述的強化除磷脫氮槽(3)的底部為槽底防滲底板(3-1)，兩側(cè)為進、出水穿孔隔板(3-2)，在槽底防滲底板(3-1)上設(shè)有曝氣器(3-3)，除磷填料(3-4)填充于強化除磷脫氮槽(3)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可更換填料人工濕地強化除磷脫氮槽，其特征在于強化除磷脫氮槽(3)兩側(cè)的進、出水穿孔隔板(3-2)開孔率為40～60％，孔眼大小為20～40mm；曝氣器(3-3)為微孔或穿孔管曝氣器，為避免受填料撞擊，曝氣器上部設(shè)固體網(wǎng)架構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可更換填料人工濕地強化除磷脫氮槽，其特征在于所述的除磷填料(3-4)粒徑為20～50mm，為具有高吸附性能和高反應(yīng)活性的富含鈣、鐵、鎂離子的材料。
全文摘要
可更換填料人工濕地強化除磷脫氮方法及強化除磷脫氮槽是一種有機污(廢)水處理的方法及裝置，該方法是通過在常規(guī)人工濕地中設(shè)置強化除磷脫氮槽，在結(jié)構(gòu)上形成人工濕地進水分布段(1)、人工濕地出水收集段(2)、強化除磷脫氮槽(3)三位一體的人工濕地強化除磷脫氮處理系統(tǒng)；依濕地規(guī)模和磷濃度，在濕地全長沿橫向設(shè)置1～3條與濕地相通、等深、寬為20～100cm的強化除磷脫氮槽(3)；人工濕地進水分布段(1)位于人工濕地首端，人工濕地出水收集段(2)位于人工濕地末端；強化除磷脫氮槽(3)等距離或主要設(shè)置于人工濕地中、后部。該方法和裝置使?jié)竦剡\行效果穩(wěn)定，除磷脫氮率高，并可方便地富集和回收有用磷資源。
文檔編號C02F3/30GK1935696SQ20061009674
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者王世和, 黃娟, 鄢璐, 劉洋, 王峰, 鐘秋爽 申請人:東南大學(xué)