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一種處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510424613.2

申請日:

2015.07.17

公開號:

CN105174451A

公開日:

2015.12.23

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 3/30申請日:20150717|||公開
IPC分類號: C02F3/30; C02F3/32; C02F103/20(2006.01)N; C02F101/30(2006.01)N 主分類號: C02F3/30
申請人: 中國環境科學研究院
發明人: 周岳溪; 沈志強; 宋愛紅; 苗瑩
地址: 100012 北京市朝陽區安外大羊坊8號
優先權:
專利代理機構: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241 代理人: 裴紅美
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510424613.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.07.06|||2016.01.20|||2015.12.23

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,包括串聯設置的強化總氮去除區(1)、強化硝化區(2)和強化反硝化區(3)。本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統可以合理利用養殖廢水的水質特征,實現有機物、N和P的協同及高效去除。

權利要求書

權利要求書
1.  一種處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:包括串聯設置的強化總氮去除區(1)、強化硝化區(2)和強化反硝化區(3)。

2.  根據權利要求1所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:所述強化總氮去除區(1)包括第一基質區和第一排水區,所述第一基質區從上至下依次包括沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)、反硝化層(6)和第一集水層(7),在所述第一集水層(7)中設置有第一集水管(8),其出水口端設置在所述第一排水區的下部。

3.  根據權利要求2所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)中設置有第一布水管(4),其進水口端與外部進水管相連通,在所述強化總氮去除區(1)中沿豎直方向均勻設置有多個復氧管(16),所述復氧管(16)的上端高于所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)的表面,下端與所述第一集水管(8)相連通。

4.  根據權利要求3所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:所述強化硝化區(2)包括第二基質區和第二排水區,所述第二基質區從上至下依次包括強化硝化層(10)、強化總磷吸附層(11)和第二集水層(19),在所述第二集水層(19)中設置有第二集水管(20),其出水口端設置在所述第二排水區的下部,在所述強化硝化層(10)中設置有第二布水管(18);
所述強化總氮去除區(1)和所述強化硝化區(2)之間通過第一虹吸排水管(9)相連,所述第一虹吸排水管(9)的前端為第一虹吸進水管,所述第一虹吸進水管豎直設置在所述第一排水區的上部,所述第一虹吸排水管(9)的后端與所述第二布水管(18)相連通。

5.  根據權利要求4所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:所述強化反硝化區(3)包括第三基質區和第三排水區,所述第三基質區從上至下依次包括固體碳源強化反硝化層(13)、凈化層(14)和第三集水層(23),在所述第三集水層(23)中設置有第三集水管(22),其出水口端設置在所述第三排水區的下部,在所述固體碳源強化反硝化層(13)上設置有第三布水管(21),在所述第三排水區的上部設置有排放管(15);
所述強化硝化區(2)和所述強化反硝化區(3)之間通過第二虹吸排水管(12)相連,所述第二虹吸排水管(12)的前端為第二虹吸進水管,所述第二虹吸進水管豎直設置在所述第二排水區的上部,所述第二虹吸排水管(12)的后端與所述第三布水管(21)相連通。

6.  根據權利要求5所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:所述 沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)所采用的基質為沸石,填充厚度為30~40cm,沸石的粒徑為3~10mm;反硝化層(6)所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為30~80cm;
所述復氧管(16)采用直徑為5~10cm的PVC管,其上端管口在沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)的上表面以上10~20cm處,從所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)下表面向上不超過30cm的高度內的所述復氧管(16)的管壁上交錯開有多排直徑為2~3mm的圓形通氣孔,所述圓形通氣孔由外壁向內壁方向向上傾斜45度,相鄰的兩排圓形通氣孔的圓心間的間距為8~20mm,同排相鄰的圓形通氣孔的圓心間的間距為8~15mm;多個所述復氧管(16)之間及所述復氧管(16)與強化總氮去除區(1)的四周之間的間距均不小于50cm。

7.  根據權利要求6所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:所述強化硝化層(10)所采用的基質為沸石,填充厚度為20~30cm,沸石的粒徑為3~10mm;所述強化總磷吸附層(11)所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為30~50cm;
所述固體碳源強化反硝化層(13)填充的固體碳源為農林廢棄物,為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、玉米芯、高粱秸稈、林業廢棄物的一種或多種組合,填充高度為20~40cm;所述凈化層(14)采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為20~40cm。

8.  根據權利要求7所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其特征在于:所述第一虹吸進水管的頂端與所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)下表面之間的垂直距離為25~35cm,所述第一虹吸進水管的進水口與所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)的下表面平齊;所述第二虹吸進水管的頂端與所述強化硝化層(10)下表面之間的垂直距離為17~27cm,所述第二虹吸進水管的進水口與所述強化硝化層(10)的下表面平齊;
在所述第一集水層(7)、所述第二集水層(19)和所述第三集水層(23)中填充的基質為礫石,粒徑為3~5cm,填充厚度為5cm;
在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)和所述強化硝化層(10)上種植有濕地植物,在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)上種植的濕地植物為美人蕉或蘆葦,在所述強化硝化層(10)上種植的濕地植物為空心菜或黑麥草。

9.  一種采用權利要求8所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統進行廢水處理的方法,其特征在于:分為進水期和落干期,包括如下步驟:
經厭氧處理后的養殖廢水經布水管依次通過強化總氮去除區(1)中的沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)、反硝化層(6)、第一集水層(7)和第一集水管(8),由第一虹吸排水管 (9)進入強化硝化區(2)中的強化硝化層(10),流經強化總磷吸附層(11)后由第二虹吸排水管(12)進入強化反硝化區(3)的固體碳源強化反硝化層(13),經過凈化層(14)后由排放管(15)排出;
其中,所述強化總氮去除區(1)利用進水中的有機物為碳源,通過反硝化途徑去除部分進水中的總氮,在進水期,進水中的部分有機物和氨氮在沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)被沸石和微生物快速吸附;落干期,在復氧管(16)強化復氧的作用下,沸石吸附的氨氮被硝化菌轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;進水中未被沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)吸附的有機物和落干期產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽在反硝化層(6)通過反硝化微生物作用,實現總氮去除,所述強化硝化區(2)通過生物沸石的作用進一步將強化總氮去除區(1)出水中的氨氮轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;所述強化反硝化區(3)以固體碳源為反硝化底物,將強化總氮去除區(1)和強化硝化區(2)產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為氮氣。

10.  根據權利要求9所述的方法,其特征在于:所述固體碳源強化反硝化層(13)的固體碳源消耗量大于初次投加量的1/3時,需要補加至初始投加高度;所述強化反硝化區(3)的飽和液位為所述固體碳源強化反硝化層(13)的上表面;所述濕地的單次進水量為所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)孔隙體積的1.05~1.2倍;所述強化硝化層(10)的體積是所述沸石快速吸附-再生動態平衡層(5)的0.8~0.9倍;所述濕地系統以間歇進水的方式運行,每天進水1~2次,單次的進水時間為0.5~1.5h,其余時間為落干靜置。

說明書

說明書一種處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統
技術領域
本發明涉及環保技術領域,具體涉及一種適用于處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統。
背景技術
近年來,隨著人們生活質量的不斷改善,畜產品的需求量日漸增加,促使我國畜牧業的快速發展。與此同時,畜禽養殖排放的COD、N、P等污染物量不斷增加,造成的環境污染問題越來越突出。根據2010年2月發布的《第一次全國污染源普查公報》,畜禽養殖業主要污染物中,COD排放量高達1268萬噸,占全國的41.8%;總氮排放量為102萬噸,占全國的22%;總磷排放量為16萬噸,占全國的37.9%。動物糞便產生量2.4億噸,尿液產生量1.6億噸,大部分糞尿并未采取有效處理措施就直接排放至附近水體,已經成為很多農村地區環境污染的頭號污染源。
人工濕地生態處理技術是一種獨特的“植物—微生物—基質”生態系統,在系統中植物、微生物以及基質的共同作用下,使污水中的污染物得到降解。人工濕地技術具有造價低、處理效果好、操作簡單、能耗小、緩沖容量大、具有美學價值以及集環境、生態和社會效益于一體等優點。但是人工濕地存在脫氮能力較弱的顯著缺陷。由于人工濕地中微生物的硝化、反硝化作用是最主要的脫氮途徑。因此,常規人工濕地脫氮能力較弱主要是由兩個因素導致的,一是復氧效果較差,抑制了硝化;二是碳源不足,抑制了反硝化。
源分離被認為是控制畜禽養殖污染的有效手段,源分離后的養殖廢水仍具有高濃度的COD、N和P。厭氧處理是一種經濟有效的處理養殖廢水的方法,但是厭氧處理只能去除部分COD,對N和P的去除不明顯,仍需進一步的處理。為此,經厭氧處理后的養殖廢水以常規人工濕地繼續處理時,存在一系列問題。降解有機物的異養微生物對自養的硝化菌形成抑制,養殖廢水中較高的COD將嚴重抑制氨氮的硝化。同時,由于有機物在濕地前部或上層被微生物優先利用,導致反硝化區域碳源不足,抑制了反硝化過程。
為此,需要根據養殖廢水的水質特征,針對性的開發具有強化去除功能的人工濕地系統。
發明內容
本發明提供了一種適宜處理養殖廢水(經厭氧工藝處理后)的功能分區型人工濕地,合理利用養殖廢水的水質特征,實現有機物、N和P的協同及高效去除。
一種處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,包括串聯設置的強化總氮去除區、強化硝化區和強化反硝化區。
本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其中所述強化總氮去除區包括第一基質區和第一排水區,所述第一基質區從上至下依次包括沸石快速吸附-再生動態平衡層、反硝化層和第一集水層,在所述第一集水層中設置有第一集水管,其出水口端設置在所述第一排水區的下部。
本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其中,在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層中設置有第一布水管,其進水口端與外部進水管相連通,在所述強化總氮去除區中沿豎直方向均勻設置有多個復氧管,所述復氧管的上端高于所述沸石快速吸附-再生動態平衡層的表面,下端與所述第一集水管相連通。
本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其中所述強化硝化區包括第二基質區和第二排水區,所述第二基質區從上至下依次包括強化硝化層、強化總磷吸附層和第二集水層,在所述第二集水層中設置有第二集水管,其出水口端設置在所述第二排水區的下部,在所述強化硝化層中設置有第二布水管;
所述強化總氮去除區和所述強化硝化區之間通過第一虹吸排水管相連,所述第一虹吸排水管的前端為第一虹吸進水管,所述第一虹吸進水管豎直設置在所述第一排水區的上部,所述第一虹吸排水管的后端與所述第二布水管相連通。
本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其中所述強化反硝化區包括第三基質區和第三排水區,所述第三基質區從上至下依次包括固體碳源強化反硝化層、凈化層和第三集水層,在所述第三集水層中設置有第三集水管,其出水口端設置在所述第三排水區的下部,在所述固體碳源強化反硝化層上設置有第三布水管,在所述第三排水區的上部設置有排放管;
所述強化硝化區和所述強化反硝化區之間通過第二虹吸排水管相連,所述第二虹吸排水管的前端為第二虹吸進水管,所述第二虹吸進水管豎直設置在所述第二排水區的上部,所述第二虹吸排水管的后端與所述第三布水管相連通。
本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其中所述沸石快速吸附-再生動態平衡層所采用的基質為沸石,填充厚度為30~40cm,沸石的粒徑為3~10mm;反硝化層 所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為30~80cm;
所述復氧管采用直徑為5~10cm的PVC管,其上端管口在沸石快速吸附-再生動態平衡層的上表面以上10~20cm處,從所述沸石快速吸附-再生動態平衡層下表面向上不超過30cm的高度內的所述復氧管的管壁上交錯開有多排直徑為2~3mm的圓形通氣孔,所述圓形通氣孔由外壁向內壁方向向上傾斜45度,相鄰的兩排圓形通氣孔的圓心間的間距為8~20mm,同排相鄰的圓形通氣孔的圓心間的間距為8~15mm;多個所述復氧管之間及所述復氧管與強化總氮去除區四周之間的間距均不小于50cm。
本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其中所述強化硝化層所采用的基質為沸石,填充厚度為20~30cm,沸石的粒徑為3~10mm;所述強化總磷吸附層所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為30~50cm;
所述固體碳源強化反硝化層填充的固體碳源為農林廢棄物,為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、玉米芯、高粱秸稈、林業廢棄物的一種或多種組合,填充高度為20~40cm;所述凈化層采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為20~40cm。
本發明所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統,其中所述第一虹吸進水管的頂端與所述沸石快速吸附-再生動態平衡層下表面之間的垂直距離為25~35cm,所述第一虹吸進水管的進水口與所述沸石快速吸附-再生動態平衡層的下表面平齊;所述第二虹吸進水管的頂端與所述強化硝化層下表面之間的垂直距離為17~27cm,所述第二虹吸進水管的進水口與所述強化硝化層的下表面平齊;
在所述第一集水層、所述第二集水層和所述第三集水層中填充的基質為礫石,粒徑為3~5cm,填充厚度為5cm;
在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層和所述強化硝化層上種植有濕地植物,在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層上種植的濕地植物為美人蕉或蘆葦,在所述強化硝化層上種植的濕地植物為空心菜或黑麥草。
一種采用所述的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統進行廢水處理的方法,包括如下步驟:
其中,經厭氧處理后的養殖廢水經布水管依次通過強化總氮去除區中的沸石快速吸附-再生動態平衡層、反硝化層、集水層和集水管,由虹吸進水管進入強化硝化區中的強化硝化層,流經強化總磷吸附層后由虹吸排水管進入強化反硝化區的固體碳源強化反硝化層,經過凈化層后由排放管排出;
所述強化總氮去除區利用進水中的有機物為碳源,通過反硝化途徑去除部分進水中的總 氮,在進水期,進水中的部分有機物和氨氮在沸石快速吸附-再生動態平衡層被沸石和微生物快速吸附;落干期,在復氧管強化復氧的作用下,沸石吸附的氨氮被硝化菌轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;進水中未被沸石快速吸附-再生動態平衡層吸附的有機物和落干期產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽在反硝化層通過反硝化微生物作用,實現總氮去除,所述強化硝化區通過生物沸石的作用進一步將強化總氮去除區出水中的氨氮轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;所述強化反硝化區以固體碳源為反硝化底物,將強化總氮去除區和強化硝化區產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為氮氣。
本發明所述的方法,其中所述固體碳源強化反硝化層的固體碳源消耗量大于初次投加量的1/3時,需要補加至初始投加高度;所述強化反硝化區的飽和液位為固體碳源強化反硝化層的上表面;所述濕地的單次進水量為所述沸石快速吸附-再生動態平衡層孔隙體積的1.05~1.2倍;所述強化硝化層的體積是所述沸石快速吸附-再生動態平衡層的0.8~0.9倍;所述濕地系統以間歇進水的方式運行,每天進水1~2次,單次的進水時間為0.5~1.5h,其余時間為落干靜置;所述強化總氮去除區和所述強化硝化區為虹吸排水。
本發明處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統與現有技術不同之處在于:
本發明所述濕地系統具有以下優點:
1、本發明針對經厭氧處理后養殖廢水的水質特性,將人工濕地分為不同的功能分區,減弱了異養菌對自養硝化菌的抑制,充分利用了廢水中的有機物作為反硝化碳源,減少了外加碳源的投加量。
2、有機物去除和氨氮硝化所需的氧氣通過落干期濕地自然復氧實現,無需曝氣,運行成本低。
3、以農林廢棄物作為反硝化所需的固體碳源,避免了傳統液體碳源生物脫氮工藝中碳源投加量不易控制的缺點,同時成本低廉。
4、復氧管的圓形通氣孔由外壁向內壁方向向上傾斜45度,可以避免進水由通氣孔短流至第一集水管的風險。復氧管與第一集水管連通,有助于排放反硝化層產生的氮氣。
下面結合附圖對本發明的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統作進一步說明。
附圖說明
圖1為本發明處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統的結構示意圖。
其中,1:強化總氮去除區;2:強化硝化區;3:強化反硝化區;4:第一布水管;5:沸石快速吸附-再生動態平衡層;6:反硝化層;7:第一集水層;8:第一集水管;9:第一虹吸 排水管;10:強化硝化層;11:強化總磷吸附層;12:第二虹吸排水管;13:固體碳源強化反硝化層;14:凈化層;15:排放管;16:復氧管;17:濕地植物;18:第二布水管;19:第二集水層;20:第二集水管;21:第三布水管;22:第三集水管;23:第三集水層。
具體實施方式
實施例1
如圖1所示,本發明處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統包括串聯設置的強化總氮去除區1、強化硝化區2和強化反硝化區3。強化總氮去除區1包括第一基質區和第一排水區,第一基質區從上至下依次包括沸石快速吸附-再生動態平衡層5、反硝化層6和第一集水層7,在第一集水層7中設置有第一集水管8,其出水口端設置在第一排水區的下部。
在沸石快速吸附-再生動態平衡層5中設置有第一布水管4,其進水口端與外部進水管相連通,在強化總氮去除區1中沿豎直方向均勻設置有多個復氧管16,復氧管16的上端高于沸石快速吸附-再生動態平衡層5的表面,下端與第一集水管8相連通。
強化硝化區2包括第二基質區和第二排水區,第二基質區從上至下依次包括強化硝化層10、強化總磷吸附層11和第二集水層19,在第二集水層19中設置有第二集水管20,其出水口端設置在第二排水區的下部,在強化硝化層10中設置有第二布水管18;
強化總氮去除區1和強化硝化區2之間通過第一虹吸排水管9相連,第一虹吸排水管9的前端為第一虹吸進水管,第一虹吸進水管豎直設置在第一排水區的上部,第一虹吸排水管9的后端與第二布水管18相連通。
強化反硝化區3包括第三基質區和第三排水區,第三基質區從上至下依次包括固體碳源強化反硝化層13、凈化層14和第三集水層23,在第三集水層23中設置有第三集水管22,其出水口端設置在第三排水區的下部,在固體碳源強化反硝化層13上設置有第三布水管21,在第三排水區的上部設置有排放管15;
強化硝化區2和強化反硝化區3之間通過第二虹吸排水管12相連,第二虹吸排水管12的前端為第二虹吸進水管,第二虹吸進水管豎直設置在第二排水區的上部,第二虹吸排水管12的后端與第三布水管21相連通。
沸石快速吸附-再生動態平衡層5所采用的基質為沸石,填充厚度為40cm,沸石的粒徑為3~5mm;反硝化層6所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~10mm,填充厚度為70cm;復氧管16采用直徑為5cm的PVC管,其上端管口在沸石快速吸附-再生動態平衡層5的上表面以上10cm處,從沸石快速吸附-再生動態平衡層5下表面向上30cm的高度內的復氧管16 的管壁上交錯開有多排直徑為3mm的圓形通氣孔,圓形通氣孔由外壁向內壁方向向上傾斜45度,相鄰的兩排圓形通氣孔的圓心間的間距為10mm,同排相鄰的圓形通氣孔的圓心間的間距為10mm;多個復氧管16之間及復氧管16與強化總氮去除區1的四周之間的間距均為50cm。
強化硝化層10所采用的基質為沸石,填充厚度為25cm,沸石的粒徑為3~10mm;強化總磷吸附層11所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為50cm;
固體碳源強化反硝化層13填充的固體碳源為農林廢棄物,為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、玉米芯、高粱秸稈、林業廢棄物的一種或多種組合,填充高度為20cm;凈化層14采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為25cm。
在所述第一集水層7、所述第二集水層19和所述第三集水層23中填充的基質為礫石,粒徑為3~5cm,填充厚度為5cm;在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層5和所述強化硝化層10上種植有濕地植物,在所述沸石快速吸附-再生動態平衡層5上種植的濕地植物為美人蕉或蘆葦,在所述強化硝化層10上種植的濕地植物為空心菜或黑麥草。
本實施例中所述濕地的單次進水量為沸石快速吸附-再生動態平衡層5孔隙體積的1.1倍;強化硝化層10的體積是沸石快速吸附-再生動態平衡層5的0.9倍;第一虹吸進水管的頂端與沸石快速吸附-再生動態平衡層5下表面之間的垂直距離為30cm,第一虹吸進水管的進水口與沸石快速吸附-再生動態平衡層5的下表面平齊;第二虹吸進水管的頂端與強化硝化層10下表面之間的垂直距離為22cm,第二虹吸進水管的進水口與強化硝化層10的下表面平齊。
本實施例中其工作過程是:
(1)按照上述功能分區型人工濕地系統的要求,構建處理水量為200L/d的系統。
(2)開始濕地進水,進水COD、氨氮和TP的平均濃度分別為500、200和30mg/L,每天進水1次,每次進水時間為1h,進水期和間歇期的比值為1:23。
(3)實驗結果表明,系統能持續穩定的運行,出水COD、氨氮和TP等指標均低于《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB18596-2001)規定的排放限值。
(4)運行3個月后需補加5kg的水稻秸稈,隨后每個月需補加4kg的水稻秸稈。
實施例2
如圖1所示,本發明處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統包括串聯設置的強化總氮去除區1、強化硝化區2和強化反硝化區3。強化總氮去除區1包括第一基質區和第一排水區,第一基質區從上至下依次包括沸石快速吸附-再生動態平衡層5、反硝化層6和第一集水層7, 在第一集水層7中設置有第一集水管8,其出水口端設置在第一排水區的下部。
在沸石快速吸附-再生動態平衡層5中設置有第一布水管4,其進水口端與外部進水管相連通,在強化總氮去除區1中沿豎直方向均勻設置有多個復氧管16,復氧管16的上端高于沸石快速吸附-再生動態平衡層5的表面,下端與第一集水管8相連通。
強化硝化區2包括第二基質區和第二排水區,第二基質區從上至下依次包括強化硝化層10、強化總磷吸附層11和第二集水層19,在第二集水層19中設置有第二集水管20,其出水口端設置在第二排水區的下部,在強化硝化層10中設置有第二布水管18;
強化總氮去除區1和強化硝化區2之間通過第一虹吸排水管9相連,第一虹吸排水管9的前端為第一虹吸進水管,第一虹吸進水管豎直設置在第一排水區的上部,第一虹吸排水管9的后端與第二布水管18相連通。
強化反硝化區3包括第三基質區和第三排水區,第三基質區從上至下依次包括固體碳源強化反硝化層13、凈化層14和第三集水層23,在第三集水層23中設置有第三集水管22,其出水口端設置在第三排水區的下部,在固體碳源強化反硝化層13上設置有第三布水管21,在第三排水區的上部設置有排放管15;
強化硝化區2和強化反硝化區3之間通過第二虹吸排水管12相連,第二虹吸排水管12的前端為第二虹吸進水管,第二虹吸進水管豎直設置在第二排水區的上部,第二虹吸排水管12的后端與第三布水管21相連通。
沸石快速吸附-再生動態平衡層5所采用的基質為沸石,填充厚度為30cm,沸石的粒徑為3~10mm;反硝化層6所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為30cm;
復氧管16采用直徑為5cm的PVC管,其上端管口在沸石快速吸附-再生動態平衡層5的上表面以上10cm處,從沸石快速吸附-再生動態平衡層5下表面向上20cm的高度內的復氧管16的管壁上交錯開有多排直徑為2mm的圓形通氣孔,圓形通氣孔由外壁向內壁方向向上傾斜45度,相鄰的兩排圓形通氣孔的圓心間的間距為8mm,同排相鄰的圓形通氣孔的圓心間的間距為8mm;多個復氧管16之間及復氧管16與強化總氮去除區1的四周之間的間距均為60cm。
強化硝化層10所采用的基質為沸石,填充厚度為20cm,沸石的粒徑為3~10mm;強化總磷吸附層11所采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為30cm;
固體碳源強化反硝化層13填充的固體碳源為農林廢棄物,為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、玉米芯、高粱秸稈、林業廢棄物的一種或多種組合,填充高度為20cm;凈化層14采用的基質為紅磚磚渣,粒徑為5~15mm,填充厚度為20cm。
第一虹吸進水管的頂端與沸石快速吸附-再生動態平衡層5下表面之間的垂直距離為25cm,第一虹吸進水管的進水口與沸石快速吸附-再生動態平衡層5的下表面平齊;第二虹吸進水管的頂端與強化硝化層10下表面之間的垂直距離為17cm,第二虹吸進水管的進水口與強化硝化層10的下表面平齊。
實施例3
與實施例2的區別在于:沸石快速吸附-再生動態平衡層5所采用的基質為沸石,填充厚度為40cm;反硝化層6所采用的基質為紅磚磚渣,填充厚度為80cm;
復氧管16采用直徑為10cm的PVC管,其上端管口在沸石快速吸附-再生動態平衡層5的上表面以上20cm處,從沸石快速吸附-再生動態平衡層5下表面向上30cm的高度內的復氧管16的管壁上交錯開有多排直徑為3mm的圓形通氣孔,圓形通氣孔由外壁向內壁方向向上傾斜45度,相鄰的兩排圓形通氣孔的圓心間的間距為20mm,同排相鄰的圓形通氣孔的圓心間的間距為15mm;多個復氧管16之間及復氧管16與強化總氮去除區1的四周之間的間距均不小于50cm。
強化硝化層10所采用的基質為沸石,填充厚度為30cm;強化總磷吸附層11所采用的基質為紅磚磚渣,填充厚度為50cm;
固體碳源強化反硝化層13填充的固體碳源為農林廢棄物,為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、玉米芯、高粱秸稈、林業廢棄物的一種或多種組合,填充高度為40cm;凈化層14采用的基質為紅磚磚渣,填充厚度為40cm。
第一虹吸進水管的頂端與沸石快速吸附-再生動態平衡層5下表面之間的垂直距離為35cm,第一虹吸進水管的進水口與沸石快速吸附-再生動態平衡層5的下表面平齊;第二虹吸進水管的頂端與強化硝化層10下表面之間的垂直距離為27cm,第二虹吸進水管的進水口與強化硝化層10的下表面平齊。
廢水處理方法:
一種采用的處理養殖廢水的功能分區型人工濕地系統進行廢水處理的方法,分為進水期和落干期,包括如下步驟:
經厭氧處理后的養殖廢水經布水管依次通過強化總氮去除區1中的沸石快速吸附-再生動態平衡層5、反硝化層6、第一集水層7和第一集水管8,由第一虹吸排水管9進入強化硝化區2中的強化硝化層10,流經強化總磷吸附層11后由第二虹吸排水管12進入強化反硝化區 3的固體碳源強化反硝化層13,經過凈化層14后由排放管15排出;
其中,強化總氮去除區1利用進水中的有機物為碳源,通過反硝化途徑去除部分進水中的總氮,在進水期,進水中的部分有機物和氨氮在沸石快速吸附-再生動態平衡層5被沸石和微生物快速吸附;落干期,在復氧管16強化復氧的作用下,沸石吸附的氨氮被硝化菌轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;進水中未被沸石快速吸附-再生動態平衡層5吸附的有機物和落干期產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽在反硝化層6通過反硝化微生物作用,實現總氮去除,強化硝化區2通過生物沸石的作用進一步將強化總氮去除區1出水中的氨氮轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;強化反硝化區3以固體碳源為反硝化底物,將強化總氮去除區1和強化硝化區2產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為氮氣。
固體碳源強化反硝化層13的固體碳源消耗量大于初次投加量的1/3時,需要補加至初始投加高度;強化反硝化區3的飽和液位為固體碳源強化反硝化層13的上表面;濕地的單次進水量為沸石快速吸附-再生動態平衡層5孔隙體積的1.05~1.2倍;強化硝化層10的體積是沸石快速吸附-再生動態平衡層5的0.8~0.9倍;濕地系統以間歇進水的方式運行,每天進水1~2次,單次的進水時間為0.5~1.5h,其余時間為落干靜置。
以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述,并非對本發明的范圍進行限定,在不脫離本發明設計精神的前提下,本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進,均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。

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