公布日：2023.04.28
申請日：2022.09.28
分類號：C02F3/32(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F3/00(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供一種污水濕地處理裝置及方法，包括：垂直潛流處理區(qū)和表流區(qū)；垂直潛流處理區(qū)包括垂直折流布水單元；垂直折流布水單元包括至少兩個垂直布水裝置；垂直布水裝置包括下部厭氧反應區(qū)域和上部好氧反應區(qū)域；在下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)設置有負載Co/Ni活性組分的陶粒層，在上部好氧反應區(qū)域內(nèi)設置有好氧基質層和設置在所述好氧基質層上方的植物種植層；在所述植物種植層種植有厚碳草；表流區(qū)包括下部污水再處理區(qū)域和上部觀賞區(qū)域；上部觀賞區(qū)域與所述單元水出口連接；在上部觀賞區(qū)域設置有達標水出口。利用本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術中垂直潛流人工濕地中反硝化效果差等問題。
權利要求書
1.一種污水濕地處理裝置，其特征在于，包括：垂直潛流處理區(qū)和表流區(qū)；其中，所述垂直潛流處理區(qū)包括垂直折流布水單元；所述垂直折流布水單元包括至少兩個垂直布水裝置；所述垂直布水裝置包括下部厭氧反應區(qū)域和上部好氧反應區(qū)域；在所述下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)設置有負載Co/Ni活性組分的陶粒層，在所述上部好氧反應區(qū)域內(nèi)設置有好氧基質層和設置在所述好氧基質層上方的植物種植層；對于相鄰的兩個垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的進水口和出水口分別設置在所述下部厭氧反應區(qū)域和所述上部好氧反應區(qū)域，后一個垂直布水裝置的進水口和出水口分別設置在所述上部好氧反應區(qū)域和所述下部厭氧反應區(qū)域，且，前一個垂直布水裝置的出水口與后一個垂直布水裝置的進水口連接；在所述垂直折流布水單元中，位于兩邊的垂直布水裝置的進水口和出水口分別作為所述垂直折流布水單元的單元污水進口和單元水出口；所述表流區(qū)包括下部污水再處理區(qū)域和上部觀賞區(qū)域；所述上部觀賞區(qū)域與所述單元水出口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，所述垂直折流布水單元包括奇數(shù)個數(shù)的所述垂直布水裝置。
3.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，對于相鄰的所述垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的出水口與所述后一個垂直布水裝置的進水口之間通過布水管連接；在所述垂直折流布水單元的第一個垂直布水裝置內(nèi)的進水口處設置有污水進水管；在所述垂直折流布水單元的最后一個垂直布水裝置內(nèi)的出水口處設置有出水管，所述出水管的出水端設置在所述上部觀賞區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，在所述下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)部的底部設置有級配碎石層；所述陶粒層設置在所述級配碎石層的上部；對于相鄰的兩個垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的進水口和后一個垂直布水裝置的出水口均設置在所述下部厭氧反應區(qū)域的級配碎石層中。
5.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，所述好氧基質層從下至上依次包括沸石層、火山巖層和礫石層；所述植物種植層設置在所述礫石層的上部；對于相鄰的兩個垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的出水口和后一個垂直布水裝置的進水口均設置在所述上部好氧反應區(qū)域的礫石層中。
6.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，在所述垂直布水裝置內(nèi)水平設置有分層隔板；所述分層隔板將所述垂直布水裝置分隔為所述上部好氧反應區(qū)域和所述下部厭氧反應區(qū)域。
7.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，所述上部好氧反應區(qū)域與所述下部厭氧反應區(qū)域的空間比為2:1；且所述污水在所述下部厭氧反應區(qū)域的停留反應時間大于2h。
8.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，所述陶粒層的裝填密度不超過所述下部厭氧反應區(qū)域的空間體積的90％。
9.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，所述下部污水再處理區(qū)域從上至下依次包括負載Co/Ni活性組分的第二陶粒層和第二級配碎石層；且，所述下部污水再處理區(qū)域的空間高度小于所述下部厭氧反應區(qū)域。
10.根據(jù)權利要求1所述的污水濕地處理裝置，其特征在于，在所述上部觀賞區(qū)域設置有觀賞植物層；所述上部觀賞區(qū)域與所述下部污水再處理區(qū)域之間通過隔板分隔。
11.一種污水濕地處理方法，其特征在于，利用如權利要求1-10任意一項所述的污水濕地處理裝置對待處理污水進行處理；包括如下步驟：將待處理污水引入所述垂直潛流處理區(qū)，通過所述單元污水進口使所述待處理污水進入到第一個所述垂直布水裝置內(nèi)；在第一個所述垂直布水裝置的下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)，所述待處理污水利用所述下部厭氧反應區(qū)域的反硝化細菌以及在所述陶粒層中負載Co/Ni活性組分的作用下進行充分反硝化反應，得到除去氨氮的污水；隨著第一個所述垂直布水裝置的下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)污水的水位增長，所述除去氨氮的污水進入到第一個所述垂直布水裝置的上部好氧反應區(qū)域；在第一個所述垂直布水裝置的上部好氧反應區(qū)域內(nèi)，所述除去氨氮的污水在所述植物種植層提供氧氣的條件下進行好氧微生物分解反應，得到微生物分解后的污水；所述微生物分解后的污水從第一個所述垂直布水裝置進入到下一個所述垂直布水裝置中，重復進行折流式布水處理，直到污水處理結束，處理結束后的污水通過所述單元水出口進入到所述表流區(qū)。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種污水濕地處理裝置及方法，以解決目前的現(xiàn)有技術中，由于在濕地植物新陳代謝影響下，人工濕地的硝化和反硝化作用產(chǎn)生層間差異，從而導致垂直潛流人工濕地中反硝化效果差等問題。
本發(fā)明提供一種污水濕地處理裝置，包括：垂直潛流處理區(qū)和表流區(qū)；其中，所述垂直潛流處理區(qū)包括垂直折流布水單元；所述垂直折流布水單元包括至少兩個垂直布水裝置；所述垂直布水裝置包括下部厭氧反應區(qū)域和上部好氧反應區(qū)域；在所述下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)設置有負載Co/Ni活性組分的陶粒層，在所述上部好氧反應區(qū)域內(nèi)設置有好氧基質層和設置在所述好氧基質層上方的植物種植層；對于相鄰的兩個垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的進水口和出水口分別設置在所述下部厭氧反應區(qū)域和所述上部好氧反應區(qū)域，后一個垂直布水裝置的進水口和出水口分別設置在所述上部好氧反應區(qū)域和所述下部厭氧反應區(qū)域，且，前一個垂直布水裝置的出水口與后一個垂直布水裝置的進水口連接；在所述垂直折流布水單元中，位于兩邊的垂直布水裝置的進水口和出水口分別作為所述垂直折流布水單元的單元污水進口和單元水出口；所述表流區(qū)包括下部污水再處理區(qū)域和上部觀賞區(qū)域。
此外，優(yōu)選的方案是，所述垂直折流布水單元包括奇數(shù)個數(shù)的所述垂直布水裝置。
此外，優(yōu)選的方案是，對于相鄰的所述垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的出水口與所述后一個垂直布水裝置的進水口之間通過布水管連接；在所述垂直折流布水單元的第一個垂直布水裝置內(nèi)的進水口處設置有污水進水管；在所述垂直折流布水單元的最后一個垂直布水裝置內(nèi)的出水口處設置有出水管，所述出水管的出水端設置在所述上部觀賞區(qū)域內(nèi)。
此外，優(yōu)選的方案是，在所述下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)部的底部設置有級配碎石層；所述陶粒層設置在所述級配碎石層的上部；對于相鄰的兩個垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的進水口和后一個垂直布水裝置的出水口均設置在所述下部厭氧反應區(qū)域的級配碎石層中。
此外，優(yōu)選的方案是，所述好氧基質層從下至上依次包括沸石層、火山巖層和礫石層；所述植物種植層設置在所述礫石層的上部；對于相鄰的兩個垂直布水裝置，前一個垂直布水裝置的出水口和后一個垂直布水裝置的進水口均設置在所述上部好氧反應區(qū)域的礫石層中。
此外，優(yōu)選的方案是，在所述垂直布水裝置內(nèi)水平設置有分層隔板；所述分層隔板將所述垂直布水裝置分隔為所述上部好氧反應區(qū)域和所述下部厭氧反應區(qū)域。
此外，優(yōu)選的方案是，所述上部好氧反應區(qū)域與所述下部厭氧反應區(qū)域的空間比為2:1；且所述污水在所述下部厭氧反應區(qū)域的停留反應時間大于2h。
此外，優(yōu)選的方案是，所述陶粒層的裝填密度不超過所述下部厭氧反應區(qū)域的空間體積的90％。
此外，優(yōu)選的方案是，所述下部污水再處理區(qū)域從上至下依次包括負載Co/Ni活性組分的第二陶粒層和第二級配碎石層；且，所述下部污水再處理區(qū)域的空間高度小于所述下部厭氧反應區(qū)域。
此外，優(yōu)選的方案是，在所述上部觀賞區(qū)域設置有觀賞植物層；所述上部觀賞區(qū)域與所述下部污水再處理區(qū)域之間通過隔板分隔。
本發(fā)明提供一種污水濕地處理方法，利用如上所述的污水濕地處理裝置對待處理污水進行處理；包括如下步驟：
將待處理污水引入所述垂直潛流處理區(qū)，通過所述單元污水進口使所述待處理污水進入到第一個所述垂直布水裝置內(nèi)；
在第一個所述垂直布水裝置的下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)，所述待處理污水利用所述下部厭氧反應區(qū)域的反硝化細菌以及在所述陶粒層中負載Co/Ni活性組分的作用下進行充分反硝化反應，得到除去氨氮的污水；
隨著第一個所述垂直布水裝置的下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)污水的水位增長，所述除去氨氮的污水進入到第一個所述垂直布水裝置的上部好氧反應區(qū)域；
在第一個所述垂直布水裝置的上部好氧反應區(qū)域內(nèi)，所述除去氨氮的污水在所述植物種植層提供氧氣的條件下進行好氧微生物分解反應，得到微生物分解后的污水；
所述微生物分解后的污水從第一個所述垂直布水裝置進入到下一個所述垂直布水裝置中，重復進行折流式布水處理，直到污水處理結束，處理結束后的污水通過所述單元水出口進入到所述表流區(qū)。
從上面的技術方案可知，本發(fā)明提供的污水濕地處理裝置及方法，通過將垂直潛流處理區(qū)設置成連續(xù)折流布水和集水的結構形式，使?jié)竦刂械奶幚憝h(huán)境得到優(yōu)化，有效解決了潛流濕地反硝化作用差的問題；通過在下部厭氧反應區(qū)域內(nèi)設置負載Co/Ni活性組分的陶粒層，利用Co/Ni的不飽和金屬離子配位，水解產(chǎn)生的正電氫離子和負氫氧根吸附在陶粒表面形成氧活性基團，有效強化氨氮的化學氧化去除過程，充分轉化成為硝氮和亞硝氮等反硝化底物，增強濕地對污水中氮的處理效率；表流區(qū)的設置對垂直潛流處理區(qū)的出水水質進行進一步保障，同時對周圍環(huán)境進行進一步提升，契合農(nóng)村環(huán)境綜合整治的目標；經(jīng)處理出水氨氮可以從進水≤30mg/L降低至5mg/L，總氮可以從進水≤50mg/L降低至15mg/L；本發(fā)明具有脫氮效率高、運行穩(wěn)定、處理后的出水氨氮指標能穩(wěn)定達到一級A標準(GB18918—2002)的要求(NH4+-N≤5mg/L，TN≤15mg/L)。
為了實現(xiàn)上述以及相關目的，本發(fā)明的一個或多個方面包括后面將詳細說明的特征。下面的說明以及附圖詳細說明了本發(fā)明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。
（發(fā)明人：何文麗;王彥芳;趙金;劉凱;田麗森）
