一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝及裝置。由厭氧酸化池、曝氣垂直潛流濕地、無曝氣垂直潛流濕地和水平潛流濕地組成。生活污水進入?yún)捬跛峄兀粎捬醭爻鏊?jīng)分流后分別進入曝氣垂直潛流濕地和無曝氣垂直潛流濕地；曝氣垂直潛流濕地和無曝氣垂直潛流濕地的出水混合后進入水平潛流人工濕地。水平潛流濕地出水可用作補充靜止景觀水體等用途。本發(fā)明設(shè)置分流閥、曝氣和無曝氣垂直流濕地，成功解決了NH4+-N與NO3--N比例控制問題，降低了處理系統(tǒng)的監(jiān)測與管理難度，本發(fā)明維護方便，周平均溫度高于或等于15℃時垂直流濕地連續(xù)曝氣，系統(tǒng)TN去除率可達95%以上，污染物去除效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)可達地表水Ⅳ類標準；周平均溫度低于15℃時，垂直流濕地曝氣停止，系統(tǒng)出水水質(zhì)亦可達到污水廠出水一級B標準。
【專利說明】一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝和裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地(Constructed Wetlands, CWs)是一種由填料、植物和微生物共同組成的污水處理系統(tǒng)。系統(tǒng)中的污染物經(jīng)由過濾、吸附、植物吸收、微生物的同化降解等物理、化學、生物作用去除。因其運行投資費用低，管理維護方便，對氮、磷等植物營養(yǎng)元素去除效果好，目前被廣泛應用于二級處理水的深度脫氮除磷及分散生活污水處理。
[0003]有機氮和氨氮為生活污水中總氮的主要組成部分，有機氮經(jīng)消化后變?yōu)榘钡?。利用濕地進行分散生活污水處理時，氨氮的硝化需要消耗大量的氧氣，單純利用自然復氧實現(xiàn)氨氮的硝化，處理負荷太低，需要采用預曝氣強化措施。曝氣作為一種常用的污水處理方法，可以用以去除污水中的有害氣體及揮發(fā)性物質(zhì)，增加水中溶解氧，促進好氧微生物生長富集，提高還原性有機物的降解速率。
[0004]已公開的發(fā)明專利文件(CN 102260021 A)，針對濕地脫氮過程中碳源不足的問題，提出了一種無需外加碳源的生活污水深度脫氮工藝方法，通過nh4+-n電極監(jiān)測，控制合適的nh4+-n與no3_-n的比例，成功實現(xiàn)了厭氧氨氧化過程在人工濕地中的應用。但低溫條件下，垂直流濕地中曝 氣氧化氨氮的負荷極低，費用效益比低。且厭氧氨氧化菌為中溫菌，溫度的降低會直接影響其活性及處理效率。另外，居民生活用水量季節(jié)性較明顯，并與溫度有一定的相關(guān)性，冬季的生活用水量要明顯少于夏季，生活污水排放量季節(jié)性波動大。因此，采用單一的運行方式會影響處理系統(tǒng)的運行效果，造成資源的浪費。另外，利用nh4+-n電極監(jiān)測控制預處理系統(tǒng)出水中NH4+-N與NCV-N的比例，也在一定程度上增加了運行管理難度。
[0005]本發(fā)明針對上述問題，創(chuàng)新性地提出季節(jié)性曝氣的方法，在有效減少能耗的同時，保證系統(tǒng)在低溫條件下的處理效果。本發(fā)明亦同時提出了一種污水分流的方法，成功解決了 nh4+-n與no3_-n的比例控制的問題，無需nh4+-n電極監(jiān)測，降低了處理系統(tǒng)的監(jiān)測與管理難度，大大增加了技術(shù)的實用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝方法和裝置。
[0007]本發(fā)明提出的季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝，具體步驟如下:
(1)原生生活污水經(jīng)厭氧酸化池處理后，由厭氧酸化池出水口通過分流閥分流后，由第一出水口和第二出水口分別流入曝氣垂直流人工濕地和無曝氣垂直流人工濕地，水流自上而下流過濕地填料；
(2)曝氣垂直潛流人工濕地采取季節(jié)性曝氣的運行方式:
當周平均溫度高于12 - 15°C時，控制曝氣垂直流人工濕地進水和無曝氣垂直流人工濕地進水體積比為1: 1，曝氣垂直潛流人工濕地進行充分曝氣，使污水中的nh4+-n得以完全硝化為NOfN，控制垂直潛流濕地容積負荷為0.09-0.16 kgNH4+-N/ m3.d，曝氣氨氮負荷為1.0-2.5g NH4+-N/ m3 空氣；
周平均溫度低于12 - 15°C時，調(diào)節(jié)分流閥，控制曝氣垂直流人工濕地進水和無曝氣垂直流人工濕地進水體積比為1:3，關(guān)閉曝氣垂直潛流人工濕地中的曝氣裝置，適當增加水力停留時間，控制垂直潛流濕地容積負荷為0.03-0.06 kgNH4+-N/ m3.d ；
(3)步驟(1)中第二出水口的出水進入無曝氣垂直潛流人工濕地，進一步去除污水中殘留的SS，并去除多余生物可降解有機物，為后續(xù)自養(yǎng)微生物提供有利進水條件，控制其容積負荷為 0.03-0.06 kgNH4+-N/ m3.d ；
(4)將步驟(2)和步驟(3)中的出水經(jīng)混合后，進入水平潛流濕地，為厭氧氨氧化過程提供良好的缺氧/厭氧環(huán)境與NH4+-N與NOfN比例，經(jīng)混合后的進水實際NH4+-N與NO3--N的比例為1:1-1.4:1，BOD5與N比例為0.2:1_0.5:1 ;水平潛流濕地容積負荷為
0.004-0.011kgNH:-N/ m3.d ；
(5)步驟(4)出水，可用作市政雜用水或直接排入附近天然或景觀水體。
[0008]本發(fā)明中，步驟(1)中所述原生生活污水進入?yún)捬跛峄剡M行預處理，調(diào)節(jié)污水水質(zhì)及水量，控制水力停留時間為5-6小時，厭氧酸化池容積負荷為0.65-1.74kgC0D/m3.d，以去除污水中固體懸浮物，降解部分有機物，顯著提高NH/-N/TN的比例。
[0009]本發(fā)明提出一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮裝置，由厭氧酸化池23、分流閥7、曝氣垂直潛流人工濕地24、無曝氣垂直流人工濕地25、水平潛流人工濕地26依次經(jīng)管道和閥門連接組成，其中 :
厭氧酸化池23出水口設(shè)有分流閥7，分流閥7設(shè)有兩個出水口，所述分流閥的兩個出水口分別連接曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25的上部一側(cè)進水口 ；曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25內(nèi)均設(shè)有穿孔布水管，曝氣垂直流濕地24底部設(shè)有曝氣管，所述曝氣管通過空氣閥門9、空氣流量計10和管道連接曝氣機8 ;曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25的出水口分別通過上彎出水管連接水平潛流濕地26上部進水口 ；所述曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25內(nèi)設(shè)有第一濕地填料；
所述水平潛流濕地26內(nèi)設(shè)有第二濕地填料20，第二濕地填料20兩側(cè)設(shè)有布水區(qū)填料，第二濕地填料與布水區(qū)填料連接處設(shè)有穿孔布水板。
[0010]本發(fā)明中，所述厭氧酸化池23內(nèi)設(shè)有3個折流板；其底部設(shè)有第一放空管2和第
二放空管6。
[0011]曝氣垂直流人工濕地24、無曝氣垂直流人工濕地25和水平潛流人工濕地26中均種植適合亞熱帶氣候的觀賞性植物菖蒲19。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
1.對已公開“一種無需外加碳源的生活污水深度脫氮工藝方法及裝置”進行了改良。通過設(shè)置分流閥、曝氣和無曝氣垂直流濕地，成功解決了水平潛流濕地進水nh4+-n與no3_-n的比例控制的問題，無需nh4+-n電極監(jiān)測，降低了處理系統(tǒng)的運行管理難度，增加了技術(shù)的頭用性。
[0013]2.針對低溫條件下，垂直流濕地中的曝氣氨氮負荷極低，費用效益比低，且厭氧氨氧化作用受到低溫的抑制、水平潛流濕地系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的冬季NO3-N積累的情況，創(chuàng)新性地提出季節(jié)性曝氣的運行方式，在有效減少冬季曝氣能耗的同時，與分散生活污水用水量隨溫度下降而降低的特性配合，可保證系統(tǒng)在低溫條件下仍能達到較好的處理效果。
[0014]3.本工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進一步簡化，運行管理更為簡便。周平均溫度高于或等于15°C時，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，污染物去除效果好，出水水質(zhì)可達地表水IV類標準。周平均溫度低于15°C時，采用無曝氣運行模式。濕地中高度富集的自養(yǎng)菌仍可有效去除水中污染物，出水水質(zhì)可達一級B標準。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝方法的流程示意圖。
[0016]圖2為利用本發(fā)明中所述工藝方法對原生生活污水進行處理的生物生態(tài)組合裝置流程圖，其中(a)為主視圖，(b)為俯視圖。 [0017]圖中標號:1為進水口，2、6分別為第一放空管和第二放空管，3為污水流，7為分流閥，4和5為分流閥的第一出水口和第二出水口，8為曝氣機，9為空氣閥門，10為空氣流量計，11、12分別為第一、第二穿孔布水管，13、20分別為第一、第二濕地填料，14、15和22為第一上彎出水管(出水口)、第二上彎出水管(出水口)和第三上彎出水管，16為布水管，17為布水區(qū)填料，18,21分別為第一穿孔布水板和第二穿孔布水板，19為濕地植物菖蒲，23為厭氧酸化池，24為曝氣垂直流濕地，25為無曝氣垂直流濕地，26為水平潛流濕地。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施案例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
[0019]實施案例1:本實施案例是利用所述季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮的工藝方法，對分散型生活污水進行深度脫氮除磷處理。【具體實施方式】如下:
處理裝置包括:厭氧酸化池23、曝氣垂直潛流人工濕地24、無曝氣垂直流人工濕地25、水平潛流濕地26、污水泵、曝氣機8、空氣流量計10、濕地填料、濕地植物菖蒲19。其中厭氧酸化池23采用透明PVC板制作，厭氧水解池23的尺寸為0.55m X 0.25m X 0.7m，裝置內(nèi)部各填充約50%容積、直徑80mm的球形懸浮填料；水解池出水口處設(shè)分流閥7。曝氣垂直流人工濕地24為PVC圓柱，直徑40cm、高65cm，底部設(shè)有曝氣頭，內(nèi)部設(shè)有第一濕地填料13，從下至上填有50mm粒徑為20_30mm石子、50mm粒徑為10_15mm 5樂石、450mm粒徑為3_9_的礫石。無曝氣垂直流人工濕地25為PVC圓柱，直徑70cm、高65cm，無曝氣設(shè)備，其內(nèi)設(shè)有第二濕地填料20，所述第二濕地填料20同曝氣垂直流人工濕地24內(nèi)的第一濕地填料13。水平潛流人工濕地26尺寸為1.5mX 0.4mX 0.7m，其內(nèi)設(shè)有第三濕地填料，所述第三濕地填料為鋪設(shè)550mm粒徑為3_9mm的礫石。曝氣垂直流人工濕地24、無曝氣垂直流人工濕地25和水平潛流人工濕地26中均種植適合亞熱帶氣候的觀賞性植物菖蒲19。
[0020]各裝置及設(shè)備的具體連接方式參照圖2(生物生態(tài)組合裝置流程圖-側(cè)視圖和俯視圖):
厭氧酸化池23與以公開的發(fā)明專利文件(CN 102260021 A)中所述的相同，厭氧酸化池23中的水流方式為折流，污水由上部進水口 I泵入，經(jīng)由3個折流板，最后從上部出水口經(jīng)由分流閥7分流。厭氧酸化池23前、后的底部設(shè)有第一放空管2和第二放空管6，放空管用于剩余污泥及沉積物的定期清空、排放；
厭氧酸化池23的出水經(jīng)分流閥7分流后，從第一出水口 4流入曝氣垂直流濕地24，從第二出水口 5流入無曝氣垂直流濕地25。分別經(jīng)由第一穿孔布水管11、第二穿孔布水管12進入曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25，水流自上而下經(jīng)過介質(zhì)，最后從出水管流入水平潛流人工濕地26。曝氣垂直流濕地24底部設(shè)有曝氣管，外部設(shè)有曝氣機8，空氣經(jīng)由空氣流量計10及空氣閥門9進入曝氣管。曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25設(shè)有第一上彎出水管14和第二上彎出水管15，用以曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25中的有效水位。
[0021]曝氣垂直流濕地24和無曝氣垂直流濕地25的出水經(jīng)由第一上彎出水管14和第二上彎出水管15進入水平潛流濕地26，經(jīng)布水管16進入水平潛流濕地26的布水區(qū)，通過穿孔布水板18均勻流入水平潛流濕地26的有效處理區(qū)域，在經(jīng)后部的穿孔布水板21流入出水區(qū)，最后經(jīng)第三上彎出水管22流出。為保持濕地中有效水位高度，在水平潛流濕地26后部設(shè)置第三上彎出水管22。濕地有效處理區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)550mm粒徑為3_9mm的礫石，濕地布水、出水區(qū)鋪設(shè)550mm粒徑為20-30mm石子，并種植有觀賞性植物菖蒲19。
[0022]生活污水深度脫氮裝置采用季節(jié)性曝氣的運行方式，周平均溫度高于或等于15°C時開啟曝氣裝置，裝置運行的具體工藝參數(shù)與處理裝置總體處理效果如表1、2所示；周平均溫度低于15°C時關(guān)閉曝氣裝置，裝置的具體運行工藝參數(shù)與處理裝置總體處理效果見表
3、4。
[0023]表1各裝置工藝運行參數(shù)表(周平均溫度高于或等于15°C)
【權(quán)利要求】
1.一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝，其特征在于具體步驟如下: (1)原生生活污水經(jīng)厭氧酸化池處理后，由厭氧酸化池出水口通過分流閥分流后，由第一出水口和第二出水口分別流入曝氣垂直流人工濕地和無曝氣垂直流人工濕地，水流自上而下流過濕地填料； (2)曝氣垂直潛流人工濕地采取季節(jié)性曝氣的運行方式: 當周平均溫度高于12 - 15°C時，控制曝氣垂直流人工濕地進水和無曝氣垂直流人工濕地進水體積比為1:1，曝氣垂直潛流人工濕地進行充分曝氣，使污水中的nh4+-n得以完全硝化為NOfN，控制垂直潛流濕地容積負荷為0.09-0.16 kgNH4+-N/ m3.d，曝氣氨氮負荷為1.0-2.5g NH4+-N/ m3 空氣； 周平均溫度低于12 - 15°C時，調(diào)節(jié)分流閥，控制曝氣垂直流人工濕地進水和無曝氣垂直流人工濕地進水體積比為1:3，關(guān)閉曝氣垂直潛流人工濕地中的曝氣裝置，適當增加水力停留時間，控制垂直潛流濕地容積負荷為0.03-0.06 kgNH4+-N/ m3.d ； (3)步驟(1)中第二出水口的出水進入無曝氣垂直潛流人工濕地，進一步去除污水中殘留的SS，并去除多余生物可降解有機物，為后續(xù)自養(yǎng)微生物提供有利進水條件，控制其容積負荷為 0.03-0.06 kgNH4+-N/ m3.d ； (4)將步驟(2)和步驟(3)中的出水經(jīng)混合后，進入水平潛流濕地，為厭氧氨氧化過程提供良好的NH4+-N與NO3I比例，經(jīng)混合后的出水實際NH4+-N與NO3--N的比例為1:1-1.4:1，BOD5與N比例為0.2:1-0.5:1 ;水平潛流濕地容積負荷為0.004-0.01 lkgNH4+_N/ m3.d ； (5)步驟(4)出水，可用作市政雜用水或直接排入附近天然或景觀水體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝，其特征在于步驟(I)中所述原生生活污水進入?yún)捬跛峄剡M行預處理，調(diào)節(jié)污水水質(zhì)及水量，控制水力停留時間為5-6小時，厭氧酸化池容積負荷為0.65-1.74kgC0D/m3.d，以去除污水中固體懸浮物，降解部分有機物，顯著提高NH/-N/TN的比例。
3.—種如權(quán)利要求1所述的季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝使用的裝置，其特征在于由厭氧酸化池(23)、分流閥(7)、曝氣垂直潛流人工濕地(24)、無曝氣垂直流人工濕地(25)、水平潛流人工濕地(26)依次經(jīng)管道和閥門連接組成，其中: 厭氧酸化池(23)出水口設(shè)有分流閥(7)，分流閥(7)設(shè)有兩個出水口，所述分流閥的兩個出水口分別連接曝氣垂直流濕地(24)和無曝氣垂直流濕地(25)的上部一側(cè)進水口 ；曝氣垂直流濕地(24)和無曝氣垂直流濕地(25)內(nèi)均設(shè)有穿孔布水管，曝氣垂直流濕地(24)底部設(shè)有曝氣管，所述曝氣管通過空氣閥門(9)、空氣流量計(10)和管道連接曝氣機(8)；曝氣垂直流濕地(24)和無曝氣垂直流濕地(25)的出水口分別通過上彎出水管連接水平潛流濕地(26)上部進水口 ； 所述曝氣垂直流濕地(24)和無曝氣垂直流濕地(25)內(nèi)設(shè)有第一濕地填料； 所述水平潛流濕地(26)內(nèi)設(shè)有第二濕地填料(20)，第二濕地填料(20)兩側(cè)設(shè)有布水區(qū)填料，第二濕地填料與布水區(qū)填料連接處設(shè)有穿孔布水板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種季節(jié)性曝氣生活污水深度脫氮工藝使用的裝置，其特征在于所述厭氧酸化池(23)內(nèi)設(shè)有3個折流板；其底部設(shè)有第一放空管(2)和第二放空管(6)。
【文檔編號】C02F9/14GK104030524SQ201410240787
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】李田, 王玲 申請人:同濟大學