一种提高潜流人工湿地脱氮效果的装置和方法与流程

本发明属于水处理领域，尤其涉及一种提高潜流人工湿地脱氮效果的装置和方法。

背景技术：

潜流人工湿地一般由池体、填料和种植在填料上的水生植物构成。潜流人工湿地中污水从填料缝隙中流过，填料表面生长的微生物将污水中的污染物净化去除。潜流人工湿地具有投资低，维护管理方便，抗冲击负荷能力强等优点，在我国农村生活污水净化中逐渐得到推广。污水中氮的去除包括三个步骤：有机氮通过矿化作用形成氨氮；氨氮通过硝化过程氧化为硝态氮；硝态氮通过反硝化作用还原为氮气排入大气，从而从水中去除。但是，污水中硝化作用需要在有氧条件下进行，反硝化作用需要在缺氧环境下进行。传统潜流湿地的溶解氧来自于进水携带的溶解氧、空气中氧气在湿地表面的溶解、植物根系的泌氧等，因而，潜流湿地中基本处于好氧条件。传统的潜流人工湿地中难以同时提供好氧和缺氧两种环境，导致潜流人工湿地脱氮效率不高。因此，阻隔空气中的氧气向湿地中溶解、植物根系的泌氧可以降低湿地中溶解氧浓度，形成缺氧环境，提高反硝化效果，从而提高总氮去除率是非常必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种便于实施的提高潜流人工湿地脱氮效果的装置和方法，以弥补现有技术的不足。

本发明装置的合理构建是基于人工湿地污水中硝化作用需要在有氧条件下进行，而反硝化作用需要在缺氧环境下进行，因此必须全面营造和具备或满足；又考虑到利于反硝化细菌生长，进一步提高反硝化效率，从而达到高效脱氮效果，因此专门设置了由2个布水墙而依次分成的前好氧区、缺氧区和后好氧区及其严格的比例关系，还有布水墙上限定的多排布水孔。本发明历经前、后好氧区双重设置，其中的缺氧区构筑，不是在缺氧区不种植植物，而是使其在结构中使上部的水流动性极小形成水封域，其功能是基本阻断了空气中的氧气向下部传输，使下部形成真正的缺氧区水域，而利于反硝化细菌生长，提高反硝化效率，从而提高脱氮效果。之后的后好氧区的出水口设在池体的上部，达到进一步的去除有机污染物和进行硝化作用。

因此，本发明提高潜流人工湿地脱氮效果的装置为：在潜流人工湿地水流动方向上设置2个布水墙而依次分为前好氧区、缺氧区和后好氧区，三者的长度比为2~5:1~4:1~3，且缺氧区占人工湿地主体的总长度的10%~50%，其中前好氧区和缺氧区的出水布水墙上设有多排布水孔，以在缺氧区上部形成阻止空气中的氧气向缺氧区下部传输的相对静止的静水团，另外，后好氧区的出水口是在潜流人工湿地主体的池体上部。

考虑到利于反硝化细菌生长，提高反硝化效率，从而提高脱氮效果，上述布水墙上的布水孔的最高位限定在布水墙高度的二分之一处。

上述布水墙上的布水孔的直径尺度在2—20厘米之间

提高潜流人工湿地脱氮效果的方法是：首先将潜流人工湿地污水中的氨氮通过前好氧区的硝化过程氧化为硝态氮；然后将该硝态氮经由缺氧区静水团以下形成的反硝化细菌生长的缺氧水域的缺氧区，达到提高反硝化效率，实现反硝化作用而还原为排入大气的氮气，从而最终达到去除水中氮的目的，再经后好氧区进一步净化后排出

本发明具有结构合理、方法全面、管理维护方便，总氮的去除率达到80%以上，出水水质好等优点，而广泛应用于潜流人工湿地的污水处理。

附图说明

图1本发明的潜流人工湿地总体结构示意图。

图2本发明的布水墙结构示意图。

其中，1前好氧区2缺氧区3后好氧区4布水孔5布水墙6出水口7人工湿地主体（主体）。

具体实施方式

本发明在潜流人工湿地水流动方向上设置2个布水墙5而依次分为前好氧区1、缺氧区2和后好氧区3，三者的长度比为2~5:1~4:1~3，且缺氧区2占人工湿地主体7的总长度的10%~50%，其中前好氧区1和缺氧区2的出水布水墙5上设有多排布水孔4，以在缺氧区2上部形成阻止空气中的氧气向缺氧区（2）下部传输的相对静止的静水团，另外，后好氧区3的出水口6是在潜流人工湿地主体7的池体上部。通常开口在池体高度的80-100%处。

上述布水墙5上的布水孔4的最高位限定在布水墙5高度（即在潜流人工湿地主体7高度）的池体的二分之一处。

上述布水墙5上的布水孔4的直径尺度在2—20厘米之间，通常宜选10厘米。

本发明提高潜流人工湿地脱氮效果的方法是：首先将潜流人工湿地污水中的氨氮通过前好氧区的硝化过程氧化为硝态氮；然后将该硝态氮经由缺氧区静水团以下形成的反硝化细菌生长的缺氧水域的缺氧区，达到提高反硝化效率，实现反硝化作用而还原为排入大气的氮气，从而最终达到去除水中氮的目的，再经后好氧区进一步净化后排出。

下面通过实施例来说明本发明的具体实施方式。

实施例1

潜流人工湿地尺寸长×宽×高为2000×800×1200mm，前好氧区:缺氧区:后好氧区为5:4:1，缺氧区不种植植物，前好氧区、缺氧区出水布水墙上的布水孔高度为布水墙高度的30%。运行30天后出水水质稳定。当进水中氨氮浓度为40mg·l^-1，总氮浓度为50mg·l^-1，水力停留时间为10天，氨氮浓度下降为1.2mg·l^-1，去除率为97%，总氮浓度下降为5.3mg·l^-1，去除率为89.4%。

实施例2

潜流人工湿地尺寸长×宽×高为2000×800×1200mm，前好氧区:缺氧区:后好氧区为5:4:1，缺氧区不种植植物，前好氧区、缺氧区出水布水墙上的布水孔高度为布水墙高度的50%。运行60天后出水水质稳定。当进水中氨氮浓度为40mg·l^-1，总氮浓度为50mg·l^-1,水力停留时间为10天，氨氮浓度下降为1.1mg·l^-1，去除率为97.3%，总氮浓度下降为3.3mg·l^-1，去除率为93.4%。

实施例3

潜流人工湿地尺寸长×宽×高为1000×400×1200mm，前好氧区：缺氧区：后好氧区为2：2：1，缺氧区不种植植物，前好氧区、缺氧区出水布水墙上的布水孔高度为布水墙高度的50%。运行40天后出水水质稳定。当进水中氨氮浓度为40mg·l^-1，总氮浓度为50mg·l^-1,水力停留时间为10天，氨氮浓度下降为4.2mg·l^-1，去除率为89.5%，总氮浓度下降为4.8mg·l^-1，去除率为90.4%。

实施例4

潜流人工湿地尺寸长×宽×高为10000×4000×1200mm，前好氧区：缺氧区：后好氧区为4：5：1，缺氧区不种植植物，前好氧区、缺氧区出水布水墙上的布水孔高度为布水墙高度的40%。运行30天后出水水质稳定。当进水中氨氮浓度为40mg·l^-1，总氮浓度为50mg·l^-1,水力停留时间为8天氨氮浓度下降为4.8mg·l^-1，去除率为88%，总氮浓度下降为5.4mg·l^-1，去除率为89.2%。

实施例5

潜流人工湿地尺寸长×宽×高为10000×4000×1200mm，前好氧区：缺氧区：后好氧区为3：4：3，缺氧区不种植植物，前好氧区、缺氧区出水布水墙上的布水孔高度为布水墙高度的40%。运行40天后出水水质稳定。当进水中氨氮浓度为50mg·l^-1，总氮浓度为60mg·l^-1,水力停留时间为8天氨氮浓度下降为3.4mg·l^-1，去除率为93.2%，总氮浓度下降为4.4mg·l^-1，去除率为92.7%。

本发明的去除率都在90%左右，应该在80%以上，否则应视为该人工湿地建设不合格。