公布日：2023.12.12
申請日：2023.10.26
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，主要包括以下步驟：(1)污水經(jīng)過沉砂、厭氧、沉淀預(yù)處理后，通過調(diào)節(jié)進入高負荷微生物濕地處理單元中；(2)所述高負荷微生物濕地處理單元是由濾料填充層和底部集水層組成，所述濾料填充層從上到下依次分為面層和微生物多孔濾料層，經(jīng)過所述高負荷微生物濕地處理單元后獲得三級污水；(3)所述三級污水通過集水管收集，再向所述集水管中通入含氧空氣，形成四級污水；(4)將所述四級污水從所述集水管末端排到水體環(huán)境中，即處理完成。本發(fā)明提供的方案具有運行電耗低、維護簡便、效果穩(wěn)定、氣候適應(yīng)性強等優(yōu)點。
權(quán)利要求書
1.采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：主要包括以下步驟：(1)污水經(jīng)過沉砂池、厭氧池、沉淀池預(yù)處理后，通過調(diào)節(jié)池進入高負荷微生物濕地處理單元中；(2)所述高負荷微生物濕地處理單元是由濾料填充層和底部集水層組成，所述濾料填充層從上到下依次分為面層和微生物多孔濾料層，其中，將所述污水引入所述面層后，進行氨氮轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成硝態(tài)氮，形成一級污水；所述硝態(tài)氮隨著所述一級污水持續(xù)往下滲濾進入所述微生物多孔濾料層發(fā)生反硝化反應(yīng)生成亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，形成二級污水；所述微生物多孔濾料層采用的填充濾料孔隙率為60-90％、堆積密度為0.25-0.65(10kg/m3)、磷吸附容量為6000-10000mg/kg；所述亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮隨著所述二級污水持續(xù)往下滲濾進入所述底部集水層發(fā)生缺氧和厭氧反應(yīng)，生成氮氣，形成三級污水，進行下一步；(3)所述三級污水通過集水管收集，再向所述集水管中通入含氧空氣，形成四級污水；(4)將所述四級污水從所述集水管末端排到水體環(huán)境中，即處理完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：步驟(1)中，所述調(diào)節(jié)池采用間歇性進水，進水時間為30-60min，所述進水時間與停水時間比例控制為1:2-4，優(yōu)選為1:3；任選地，整體進水按全天的表面水力負荷控制最大達到1m3/(m2·d)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：步驟(2)中，所述面層，采用30-50mm粒徑的卵石或10-20mm粒徑的機制砂進行濾料填充；任選地，所述面層的厚度為50-300mm，優(yōu)選為100-150mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：步驟(2)中，所述微生物多孔濾料層，采用20-30mm粒徑、孔隙≤0.3mm的多孔脫氮除磷濕地濾料進行填充；任選地，所述微生物多孔濾料層的厚度為600-1000mm，優(yōu)選為800-900mm；其中，所述多孔脫氮除磷濕地濾料的制備方法，包括以下步驟：S1將混凝土和稻殼粉末、水按照質(zhì)量比約(2:1:3)-(3:2:4)混合，獲得混合物；S2所述混合物采用700-900℃加熱進行6-24h蒸汽密閉蒸騰，獲得所述多孔脫氮除磷濕地濾料；S3所述多孔脫氮除磷濕地濾料內(nèi)部孔隙直徑≤0.3mm；所述多孔脫氮除磷濕地濾料的孔隙率為72-82％、堆積密度0.31-0.57(10kg/m3)、磷吸附容量8000mg/kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：步驟(2)中，所述底部集水層由干管、支管或通氣管道組成；所述集水管道由干管和支管組成；任選地，干管管道的管徑為D150-D200，干管表面有長方形空隙，寬度3-5mm，長度為50mm，以防止沙粒堵塞；任選地，支管管道的管徑為D100-D150。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：步驟(4)中，所述四級污水采用自由出流的方式從所述集水管排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：所述面層中填充濾料的粒徑小于所述微生物多孔濾料層的填充濾料，所述微生物多孔濾料層的填充濾料的粒徑小于所述底部集水層的填充濾料；任選地，所述面層中填充濾料相對密度重于所述微生物多孔濾料層的填充濾料，以便能夠?qū)λ雒鎸又碌慕Y(jié)構(gòu)進行固定，以及配水均勻和隔離垃圾浮泥的污染，避免污染物進入所述微生物多孔濾料層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：所述高負荷微生物濕地處理單元每處理一噸水所需的濕地面積1-2平方米/天·噸；氨氮的污染負荷達到20-30g/㎡·d，為傳統(tǒng)垂直流濕地處理效率的4-5倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：所述高負荷微生物濕地處理單元所需滲濾面積≥1㎡/t·d；氨氮的污染負荷達到20-30g/㎡·d，為傳統(tǒng)垂直流濕地處理效率的4-5倍。
10.權(quán)利要求1任一所述采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，其特征在于：所述污水包括處理站尾水、生活污水或池塘污水中一種或多種。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的傳統(tǒng)生物處理技術(shù)運行能耗大、維護管理復(fù)雜，以及傳統(tǒng)人工濕地所需土地面積很大、投資高、處理效果不穩(wěn)定的缺陷，本發(fā)明提供一種高負荷微生物濕地技術(shù)，結(jié)合OAAO構(gòu)架濕地處理可達到每處理一噸水所需的濕地面積1-2平方米/天·噸(簡稱1㎡/d·t，)，運行電耗約0.1度/噸，機電設(shè)備少且間歇短時工作(4-8小時/天)，故障很少，且不排放有機污泥，地面可規(guī)劃為綠地公園，具有維護簡便、效果穩(wěn)定、氣候適應(yīng)性強等優(yōu)勢。
具體方案如下：
采用OAAO滲濾濕地技術(shù)的污水處理方法，主要包括以下步驟：
(1)污水經(jīng)過沉砂池、厭氧池、沉淀池預(yù)處理后，通過調(diào)節(jié)池進入高負荷微生物濕地處理單元中；
(2)所述高負荷微生物濕地處理單元是由濾料填充層和底部集水層組成，所述濾料填充層從上到下依次分為面層和微生物多孔濾料層，其中，
將所述污水引入所述面層后，進行氨氮轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成硝態(tài)氮，形成一級污水；
所述硝態(tài)氮隨著所述一級污水持續(xù)往下滲濾進入所述微生物多孔濾料層發(fā)生反硝化反應(yīng)生成亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，形成二級污水；
所述微生物多孔濾料層采用的填充濾料孔隙率為60-90％、堆積密度為0.25-0.65(10kg/m3)、磷吸附容量為6000-10000mg/kg；
所述亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮隨著所述二級污水持續(xù)往下滲濾進入所述底部集水層發(fā)生缺氧和厭氧反應(yīng)，生成氮氣，形成三級污水，進行下一步；
(3)所述三級污水通過集水管收集，再向所述集水管中通入含氧空氣，形成四級污水；
(4)將所述四級污水從所述集水管末端排到水體環(huán)境中，即處理完成。
進一步地，步驟(1)中，所述調(diào)節(jié)池采用間歇性進水，進水時間為30-60min，所述進水時間與停水時間比例控制為1:2-4，優(yōu)選為1:3；
任選地，整體進水按全天的表面水力負荷控制最大達到1m3/(m2·d)。
進一步地，步驟(2)中，所述面層，采用30-50mm粒徑的卵石或10-20mm粒徑的機制砂進行濾料填充；
任選地，所述面層的厚度為50-300mm；
優(yōu)選地，所述面層的厚度為100-150mm。
進一步地，步驟(2)中，所述微生物多孔濾料層，采用20-30mm粒徑、孔隙≤0.3mm的多孔脫氮除磷濕地濾料進行填充；
任選地，所述微生物多孔濾料層的厚度為600-1000mm；
優(yōu)選地，所述微生物多孔濾料層的厚度為800-900mm；
其中，所述多孔脫氮除磷濕地濾料的制備方法，包括以下步驟：
S1將混凝土和稻殼粉末、水按照質(zhì)量比約(2:1:3)-(3:2:4)混合，獲得混合物；
S2所述混合物采用700-900℃加熱進行6-24h蒸汽密閉蒸騰，獲得所述多孔脫氮除磷濕地濾料；
S3所述多孔脫氮除磷濕地濾料內(nèi)部孔隙直徑≤0.3mm；所述多孔脫氮除磷濕地濾料的孔隙率為72-82％、堆積密度0.31-0.57(10kg/m3)、磷吸附容量8000mg/kg。
進一步地，步驟(2)中，所述底部集水層由干管、支管或通氣管道組成；所述集水管道由干管和支管組成；
任選地，干管管道的管徑為D150-D200，干管表面有長方形空隙，寬度3-5mm，長度為50mm，以防止沙粒堵塞；
任選地，支管管道的管徑為D100-D150。
進一步地，步驟(4)中，所述四級污水采用自由出流的方式從所述集水管排出。
進一步地，所述面層中填充濾料的粒徑小于所述微生物多孔濾料層的填充濾料，所述微生物多孔濾料層的填充濾料的粒徑小于所述底部集水層的填充濾料；
任選地，所述面層中填充濾料相對密度重于所述微生物多孔濾料層的填充濾料，以便能夠?qū)λ雒鎸又碌慕Y(jié)構(gòu)進行固定，以及配水均勻和隔離垃圾浮泥的污染，避免污染物進入所述微生物多孔濾料層。
進一步地，所述高負荷微生物濕地處理單元每處理一噸水所需的濕地面積1-2平方米/天·噸；氨氮的污染負荷達到20-30g/㎡·d，為傳統(tǒng)垂直流濕地處理效率的4-5倍。
進一步地，所述污水包括處理站尾水、生活污水或池塘污水中一種或多種。
有益效果：
(1)本發(fā)明中，污水在濕地過程中經(jīng)歷了倒置及正置兩次A2O的過程，簡稱OAAO工藝。同時，污水中的污染物被填料攔截、吸附，并在隨后的落干期間被附著于填料表面的微生物分解和轉(zhuǎn)化而去除。
(2)相比傳統(tǒng)的處理技術(shù)，OAAO高負荷微生物濕地技術(shù)每處理一噸水所需的濕地面積1-2平方米/天·噸具有運行電耗很低(有地形高差，無動力系統(tǒng))、機電設(shè)備少且間歇短時工作(少故障)、維護簡便、效果穩(wěn)定、氣候適應(yīng)性強等優(yōu)點。因此克服了其他人工濕地技術(shù)所需土地面積很大、投資高、冬季低溫條件下無法正常運行的缺陷；克服了一體化處理設(shè)備運營能耗高、故障多、冬季低溫處理效果大幅下降等缺陷。
(3)本發(fā)明通過間歇性進水、控制進水時間，可以如海綿、沙灘一般吸水，排水騰空充氣，形成潮汐型的運行模式，避免了淹水曝氣，實現(xiàn)了無動力復(fù)氧，能耗很低。
(4)本發(fā)明中的整體結(jié)構(gòu)池體、布水管系統(tǒng)、集水管系統(tǒng)、填料層表面濕地植物及微生物。污水由布水系統(tǒng)均勻布水后，自上而下流動通過填料層，構(gòu)建非飽和態(tài)，利用反硝化菌把亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，同時利用填料表面生長的生物膜、濕地植物豐富的根系以及填料層本身的吸附截流對水中的N、P進行降解和去除。
(5)本發(fā)明在微生物濕地中采用的多孔脫氮除磷濾料，是保證濕地高污染負荷兼具高水力負荷的重要載體，具有高污染負荷率，可以減少濕地占地面積；氮磷去除能力強(包括氨氮和總氮)，免加藥且不易堵塞；可減少對植物的依賴性，冬季處理效果好；豐富微孔，可供微生物富集生長，掛膜時間快。
常規(guī)濕地的填料采用給水處理使用的過濾池，為了提高微生物掛膜載量，其選擇的材料粒徑相對較小，一般為6-15mm，以提高整體材料的比表面積。造成的問題主要是填料層容易堵塞，即進水懸浮物SS不能過高。由于本發(fā)明采用多孔生物脫氮除磷濾料，顆粒外觀尺寸可以做的粒徑較大，當(dāng)采用20-30mm以上時，懸浮物本身可以通過濾顆粒之間的縫隙流走，需要反沖洗的流程才可避免堵塞。
總之，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在處理污染物濃度較高的污水時，可以控制表面水力負荷相對較低值，取得較好的處理效果。本技術(shù)應(yīng)用于處理站尾水、農(nóng)村生活污水的處理，其進水水質(zhì)沒有像工業(yè)污水存在高濃度的情況。特殊項目存在偶爾濃度較高時，可以通過配合沉淀池、水質(zhì)水量調(diào)節(jié)池等相關(guān)預(yù)處理設(shè)施進行調(diào)整進水。
（發(fā)明人：曾瑜;蔡宣嶺;羅佳欣;肖宇;王祥勇）
