CN111039509A - 一种用于污水处理的潜流人工湿地***及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于污水处理的潜流人工湿地***及其使用方法，该湿地***包括污水集水井、进水管、提升泵、输送管、垂直潜流人工湿地、出水井和总出水管，进水管一端在污水集水井内，另一端通入垂直潜流人工湿地，提升泵设在进水管上，输送管用于输送铁碳混合物，输送管出料口连接在进水管上，垂直潜流人工湿地与出水井连通，总出水管设在出水井上；该***的使用方法：将污水排入污水集水井，将污水与输送管输送的铁碳混合物混合，混合污水进行反硝化处理，处理后的水进入出水井中排入地表水。该湿地***能够同时去除污水中多种污染物，出水中TN小于1.5mg/L；铁碳粉在污水中产生氧化态物质使碳源耦合转化，提供了去除总氮需要的碳源，减少外加碳源。

Description

一种用于污水处理的潜流人工湿地***及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种潜流人工湿地***及其使用方法，更具体地，涉及一种用于污水处理的潜流人工湿地***及其使用方法。
背景技术
河流是生态水利***非常重要的组成部分，它不仅具有城市的防洪蓄水、灌溉安全、航道水运、生态景观等水利功能，而且可以利用自身的生态调节机制对点源、面源的污染物进行净化，所形成的小气候对人类的生产、生活产生很大的影响。但随着经济的迅猛发展和城市的急剧扩张，使河道的空间被极大侵占或破坏，特别是污水厂排放的尾水因为污染物远远超过河流的自净能力，从而原本是解决污染物的污水厂反而成了河流的点源污染源。目前，垂直潜流人工湿地广泛应用于水体水质提升和净化中，其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。但是，由于污水处理厂的尾水碳源不足，总氮的去除往往达不到净化效果，如果添加碳源，会造成二次污染，还会提高运行费用。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种不用外加碳源即能去除污水中总氮的用于污水处理的潜流人工湿地***。
技术方案：本发明所述一种用于污水处理的潜流人工湿地***，包括污水集水井、进水管、提升泵、输送管、垂直潜流人工湿地、出水井和总出水管，进水管一端在污水集水井内，另一端通入垂直潜流人工湿地，提升泵设在进水管上，输送管用于输送铁碳混合物，输送管出料口连接在进水管上，垂直潜流人工湿地与出水井连通，总出水管设在出水井上。
其中，输送管出料口位于提升泵下游，进水管上设有静态混合器，静态混合器与输送管相连，将输送管输运的铁碳混合物与污水混合均匀，铁碳混合物为细铁粉与细碳粉混合的铁碳粉，铁碳粉粒径为10～30μm，细铁粉与细碳粉的质量比为1:1～1:2；垂直潜流人工湿地包括底部进水布水管、填料反应区、出水集水管，进水管连接底部进水布水管，填料反应区设在垂直潜流人工湿地中部，出水集水管连接出水井，填料反应区内以陶粒作为反应基质，用于附着生长反硝化微生物，陶粒的直径为5～10mm，填料反应区底部还设置空气通气管。
本发明所述的用于污水处理的潜流人工湿地***的使用方法包括以下步骤：
(1)将污水排入污水集水井；
(2)利用输送管输送铁碳混合物；
(3)将污水利用提升泵经过进水管与输送管输送的铁碳混合物进行混合；
(4)混合污水进入垂直潜流人工湿地进行反硝化处理；
(5)完成反硝化过程的水进入出水井中，并通过总出水管排入地表水受纳水体。
工作原理：污水厂尾水和铁碳混合物由垂直潜流人工湿地的布水管进行均匀配水后进入填料处理区。污水厂尾水和铁碳混合物进入填料处理区后，以垂直流的形式由下向上流动，进入垂直潜流人工湿地反应区，这时通过无数个微原电池形成了Fe2+，同时强化铁粉的金属给电子能力，具有较高的氧化还原电化学。碳粉可将水中的部分溶解氧还原成过氧化氢，且在Fe2+作用下生成羟基·OH，具有很高的氧化性。
阳极(Fe):Fe-2e→Fe2+
阴极(C):O2+2H++2e→H2O2→2·OH
反应中，产生的H2O2和·OH等氧化态物质具有高化学活性，能改变微污染水中许多COD的结构和特性，使有机物发生断链、开环等；同时，Fe2+很快在氧气的作用下生成Fe3+，而与反应中剩余的OH－生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，也可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，进一步增强对难降解有机物的耦合，结果就是B/C得到大幅提高，不仅不用投加碳源，而且可以有效的降解COD，使碳源耦合转化，提供了去除总氮需要的优质碳源。尾水中的有机物被分解为优质碳源而被微生物利用完成氨氮的吸附、硝化与反硝化作用。经填料处理区处理完后的污染水通过集水管汇集后进入出水区，以溢流出水的形式排出装置。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、垂直潜流人工湿地***集污染物去除和过滤于一体，能够同时去除污水厂尾水中SS、COD、TN等多种污染物，出水中TN在1.5mg/L以下；2、能够产生无数微电池，使铁碳粉在污水中产生H2O2和·OH等氧化态物质从而使碳源耦合转化，提供了去除总氮需要的优质碳源，改变污水中COD的结构和特性，使有机物发生断链、开环；3、铁碳离子对污水中悬浮物进行吸附，增强对难降解有机物的耦合。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
常州市武进区某人工湿地设计规模为10万m3/d，从2015年8月运行以来，去除总氮主要以投加醋酸钠作为反硝化外加碳源，投加量为5mg/L，成本高，但除氮效果仍不理想，出水TN在1.5～2.5mg/L，特别是冬季出水非常不稳定。
2018年6月对该湿地做了改造，增加了铁碳粉投加装置，该湿地***如如图1所示，用于污水处理的潜流人工湿地***包括污水集水井1、进水管2、提升泵3、输送管4、垂直潜流人工湿地6、出水井11和总出水管12，进水管2一端在污水集水井1内，另一端通入垂直潜流人工湿地6，提升泵3设在进水管2上，输送管4用于输送铁碳混合物，输送管4出料口连接在进水管2上，垂直潜流人工湿地6与出水井11连通，总出水管12设在出水井11上，输送管4出料口位于提升泵3下游，进水管2上设有静态混合器5，静态混合器5与输送管4相连，将输送管4输运的铁碳混合物与污水混合均匀，垂直潜流人工湿地6包括底部进水布水管7、填料反应区8、出水集水管9，进水管2连接底部进水布水管7，填料反应区8设在垂直潜流人工湿地6中部，出水集水管9连接出水井11，填料反应区8内以陶粒作为反应基质，用于附着生长反硝化微生物，陶粒的直径为10mm，填料反应区8底部还设置空气通气管10，进水管2直径为400mm，输送管4直径为32mm，静态混合器5直径为400mm。垂直潜流人工湿地6整体长度为300m，宽度为100mm，总高度为2500mm，其中有效高度1000mm。垂直潜流人工湿地6进水布水管7直径为400mm，管上设置φ10mm的布水孔，交错向下布置，出水集水管9上也设置φ10mm的集水孔，交错向下布置。调料反应区8填充陶粒，粒径范围为10mm，填充高度为750mm。污水排入污水集水井1中，利用输送管4输送铁碳混合物，将污水利用提升泵3经过进水管2与输送管4输送的铁碳粉进行混合；混合污水进入垂直潜流人工湿地6进行反硝化处理；完成反硝化过程的水进入出水井11中，并通过总出水管12排入地表水受纳水体。
该湿地用微电解COD来补充脱氮所需碳源，铁碳质量比为1:1，粒径为15μm，投加量为200kg/次，半年补充一次，改进后则每年的投加成本仅仅为1.0万元，人工湿地的水质指标稳定，该人工湿地出水水质中的TN稳定在1.5mg/L以下。

Claims (8)

1.一种用于污水处理的潜流人工湿地***，其特征在于，包括污水集水井(1)、进水管(2)、提升泵(3)、输送管(4)、垂直潜流人工湿地(6)、出水井(11)和总出水管(12)，所述进水管(2)一端在污水集水井(1)内，另一端通入垂直潜流人工湿地(6)，所述提升泵(3)设在进水管(2)上，所述输送管(4)用于输送铁碳混合物，输送管(4)出料口连接在进水管(2)上，所述垂直潜流人工湿地(6)与出水井(11)连通，所述总出水管(12)设在出水井(11)上。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的潜流人工湿地***，其特征在于，所述输送管(4)出料口位于提升泵(3)下游。
3.根据权利要求2所述的用于污水处理的潜流人工湿地***，其特征在于，所述进水管(2)上设有静态混合器(5)，所述静态混合器(5)与输送管(4)相连，将输送管(4)输运的铁碳混合物与污水混合均匀。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理的潜流人工湿地***，其特征在于，所述铁碳混合物为细铁粉与细碳粉混合的铁碳粉，铁碳粉粒径为10～30μm，细铁粉与细碳粉的质量比为1:1～1:2。
5.根据权利要求1所述的用于污水处理的潜流人工湿地***，其特征在于，所述垂直潜流人工湿地(6)包括底部进水布水管(7)、填料反应区(8)、出水集水管(9)，所述进水管(2)连接底部进水布水管(7)，所述填料反应区(8)设在垂直潜流人工湿地(6)中部，所述出水集水管(9)连接出水井(11)。
6.根据权利要求1所述的用于污水处理的潜流人工湿地***，其特征在于，所述填料反应区(8)内以陶粒作为反应基质，用于附着生长反硝化微生物，陶粒的直径为5～10mm。
7.根据权利要求6所述的用于污水处理的潜流人工湿地***，其特征在于，所述填料反应区(8)底部还设置空气通气管(10)。
8.一种权利要求1所述的用于污水处理的潜流人工湿地***的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污水排入污水集水井(1)；
(2)利用输送管(4)输送铁碳混合物；
(3)将污水利用提升泵(3)经过进水管(2)与输送管(4)输送的铁碳混合物进行混合；
(4)混合污水进入垂直潜流人工湿地(6)进行反硝化处理；
(5)完成反硝化过程的水进入出水井(11)中，并通过总出水管(12)排入地表水受纳水体。
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