申請日2017.09.22

　　公開(公告)日2018.01.05

　　IPC分類號C02F3/28; C02F101/16

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，包括：外墻體，其為上表面開口的中空方體;脫氮床床體，其由外墻體包圍而成，脫氮床床體從上到下依次分布為草皮層、土壤層、碳源層和礫石層;控水系統(tǒng)，包括進水管、出水管、排空管以及多根排氣管，所述進水管水平穿過外墻體一側(cè)再垂直從草皮層、土壤層延伸至碳源層，所述出水管水平穿過外墻體的另一側(cè)再垂直穿過碳源層、礫石層，所述排空管位于礫石層的底部，并水平穿出到外墻體外，多根排氣管在碳源層內(nèi)均勻分布，并垂直穿過土壤層、草皮層且上端凸出于草皮層外。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，解決了反硝化過程中碳源不足和不穩(wěn)定的問題，大幅度提高了污水中硝態(tài)氮的去除效率。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，包括：

　　外墻體，其為磚混結(jié)構(gòu)且為上表面開口的中空方體;

　　脫氮床床體，其由外墻體包圍并位于中空方體中，脫氮床床體從上到下依次分布為草皮層、土壤層、碳源層和礫石層;

　　控水系統(tǒng)，包括進水管、出水管、排空管以及多根排氣管，所述進水管水平穿過外墻體一側(cè)再垂直從草皮層、土壤層延伸至碳源層，所述出水管水平穿過外墻體的另一側(cè)再垂直穿過碳源層、礫石層，所述排空管位于礫石層的底部，并水平穿出到外墻體外，多根排氣管在碳源層內(nèi)均勻分布，并垂直穿過土壤層、草皮層且上端凸出于草皮層外。

　　2.如權(quán)利要求1所述的處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，所述草皮層為移植或種植的觀賞草本植物，所述土壤層為沙土或壤土，所述碳源層由竹制生物炭顆粒、松木木屑和工業(yè)葡萄糖塊劑按體積比5：4：1均勻混合而成。

　　3.如權(quán)利要求1所述的處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，所述土壤層厚度為10～15cm，所述碳源層厚度為70～100cm，所述礫石層厚度為30～50cm，所述進水管和排氣管的下端均延伸至碳源層中8～12cm。

　　4.如權(quán)利要求2所述的處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，所述竹制生物炭顆粒的粒徑為1～3cm，所述礫石層的礫石粒徑為0.5～2cm。

　　5.如權(quán)利要求1所述的處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣管的管徑為6cm，長度為40～70cm，并在凸出草皮層外的開口安裝閥門，所述排空管在外墻體外的開口也設(shè)置有閥門。

　　6.如權(quán)利要求1所述的處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，所述土壤層與碳源層之間還設(shè)置有一層地膜，所述地膜為塑料膜。

　　7.如權(quán)利要求1所述的處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，所述土壤層與碳源層之間還設(shè)置有保溫隔絕層，所述保溫隔絕層由兩層土工膜構(gòu)成，兩層土工膜的邊緣密封且緊貼外墻體的內(nèi)壁固定，兩層土工膜繞過進水管和排氣管的部分也密封。

　　8.如權(quán)利要求7所述的處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其特征在于，兩層土工膜之間還鋪設(shè)有一層稻麥秸稈，所述稻麥秸稈厚度為3～5cm。

　　說明書

　　處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于處理農(nóng)村生活污水、農(nóng)田排水和養(yǎng)殖廢水等分散式污水。

　　背景技術(shù)

　　隨著中國湖泊、河流和水庫等水體富營養(yǎng)化程度的加劇，如何高效去除污染水體中的氮成為亟待解決的問題。國務(wù)院2015年印發(fā)的《水污染防治行動計劃》明確規(guī)定匯入富營養(yǎng)化湖庫的河流應(yīng)實施總氮排放控制。目前污水中的氮主要通過反硝化、厭氧氨氧化、氨揮發(fā)、生物吸收和底泥沉積等途徑來固定或者去除，其中反硝化被證明是氮去除的最重要途徑。反硝化作用是指在缺氧或厭氧環(huán)境下，反硝化微生物將硝態(tài)氮經(jīng)亞硝態(tài)氮、一氧化氮逐步還原成氧化亞氮和氮氣并釋放到大氣中的過程。調(diào)控反硝化過程的環(huán)境因子有很多，包括有機碳含量、溫度、溶解氧、pH和鹽度等等。反硝化微生物以有機碳為主要電子供體,因此碳源的總量和質(zhì)量是影響反硝化作用的關(guān)鍵因素之一。目前許多地方的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水都存在有機碳含量和碳氮比較低的問題，導(dǎo)致反硝化過程的碳源不足，難以實現(xiàn)污水中硝態(tài)氮的高效去除。

　　通過給污水處理系統(tǒng)投加人工碳源可有效提高污水的碳氮比，并促進污水處理系統(tǒng)的反硝化脫氮效率。人工碳源大體可分為以下兩類：一是以葡萄糖、甲醇、乙酸等易生物降解的傳統(tǒng)碳源;二是以一些固體有機物為主，包括富含纖維素的天然有機物(如植物秸稈)以及可生物降解多聚物(如PHB)在內(nèi)的新型碳源。傳統(tǒng)碳源的利用率雖然比較高，但價格昂貴，會增加污水處理成本，無法大規(guī)模使用。新型碳源雖然價格低廉，來源充足，但需要較長的水力停留時間，而且碳源釋放得不到有效控制。因此，選用合適的碳源是提高污水處理系統(tǒng)反硝化脫氮效率的關(guān)鍵所在。

　　中國集中式污水已基本得到了有效控制，但農(nóng)村生活污水、農(nóng)田排水和養(yǎng)殖廢水等分散式污水尚未得到有效處置，引起的生態(tài)環(huán)境問題也日益嚴重。相比較活性污泥和生物膜法，生態(tài)處理技術(shù)具有低投資、低能耗、管理維護容易和二次污染少等優(yōu)點，更適合于農(nóng)村分散式污水的處理�，F(xiàn)有的針對分散式污水的生態(tài)處理技術(shù)包括人工濕地、氧化塘、生物濾池、土地滲濾等，但這些技術(shù)都或多或少存在碳源不足、反硝化速率不高、冷季運行效果差等問題，嚴重影響了反硝化微生物的脫氮效果。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

　　本發(fā)明還有一個目的是提供一種處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可大幅度提高污水中硝態(tài)氮的去除效率，解決了反硝化過程中碳源不足的問題。

　　為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種處理硝態(tài)氮污水的反硝化脫氮床系統(tǒng)，包括：外墻體，其為磚混結(jié)構(gòu)且為上表面開口的中空方體;脫氮床床體，其由外墻體包圍并位于中空方體中，脫氮床床體從上到下依次分布為草皮層、土壤層、碳源層和礫石層;控水系統(tǒng)，包括進水管、出水管、排空管以及多根排氣管，所述進水管水平穿過外墻體一側(cè)再垂直從草皮層、土壤層延伸至碳源層，所述出水管水平穿過外墻體的另一側(cè)再垂直穿過碳源層、礫石層，所述排空管位于礫石層的底部，并水平穿出到外墻體外，多根排氣管在碳源層內(nèi)均勻分布，并垂直穿過土壤層、草皮層且上端凸出于草皮層外。

　　優(yōu)選的是，所述草皮層為移植或種植的觀賞草本植物，所述土壤層為沙土或壤土，所述碳源層由竹制生物炭顆粒、松木木屑和工業(yè)葡萄糖塊劑按體積比5：4：1均勻混合而成。

　　優(yōu)選的是，所述土壤層厚度為10～15cm，所述碳源層厚度為70～100cm，所述礫石層厚度為30～50cm，所述進水管和排氣管的下端均延伸至碳源層中8～12cm。

　　優(yōu)選的是，所述竹制生物炭顆粒的粒徑為1～3cm，所述礫石層的礫石粒徑為0.5～2cm。

　　優(yōu)選的是，所述排氣管的管徑為6cm，長度為40～70cm，并在凸出草皮層外的開口安裝閥門，所述排空管在外墻體外的開口也設(shè)置有閥門。

　　優(yōu)選的是，所述土壤層與碳源層之間還設(shè)置有一層地膜，所述地膜為塑料膜。

　　優(yōu)選的是，所述土壤層與碳源層之間還設(shè)置有保溫隔絕層，所述保溫隔絕層由兩層土工膜構(gòu)成，兩層土工膜的邊緣密封且緊貼外墻體的內(nèi)壁固定，兩層土工膜繞過進水管和排氣管的部分也密封。

　　優(yōu)選的是，兩層土工膜之間還鋪設(shè)有一層稻麥秸稈，所述稻麥秸稈厚度為3～5cm。

　　通過以上技術(shù)措施，解決了分散式污水中碳源不足的難題，提高了反硝化脫氮速率，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果：

　　1、本發(fā)明以優(yōu)選的碳源進行合理配比后作為外加碳源，解決了反硝化過程中碳源不足和不穩(wěn)定的問題，大幅度提高污水中硝態(tài)氮的去除效率;

　　2、本發(fā)明的系統(tǒng)中在碳源層和土壤層之間設(shè)置了保溫絕熱層，有利于床體保溫，即使在低溫環(huán)境中也能保證反硝化反應(yīng)的正常進行;

　　3、本發(fā)明的系統(tǒng)最上層覆蓋一層草坪，具有一定的景觀效果，同時也避免了現(xiàn)有技術(shù)蚊蠅滋生和臭氣外逸的缺點;

　　4、本發(fā)明的整個床體能夠保持缺氧狀態(tài)，有利于反硝化過程的進行;

　　5、本發(fā)明通過提高污水碳氮比、誘導(dǎo)缺氧環(huán)境以及冷季保溫等措施促進了污水處理系統(tǒng)的反硝化速率，具有良好的脫氮效果，對污水中硝態(tài)氮的平均去除率約為87.67%，對總氮的平均去除率約為74.84%。

　　本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。