一種強化氮磷去除的折板流人工濕地系統的制作方法

文檔序號:17937071發布日期:2019-06-15 01:51
一種強化氮磷去除的折板流人工濕地系統的制作方法

本發明屬于水處理技術領域,具體涉及一種顆粒狀鐵錳催化金屬復合填料強化氮磷去除的折板流人工濕地系統。



背景技術:

人工濕地是20世紀70年代發展起來的一種污水處理新技術,由填料、水生植物和微生物組成的綜合生態系統,因其具有投資少、能耗低、操作簡單、無二次污染等特點,正逐漸被廣泛應用于生活污水、二級污水處理廠出水和工業廢水的處理,其作用機理主要利用濕地中的填料、微生物和水生植物三者之間的協同作用將污染物去除。填料是人工濕地的核心部分,它不僅能通過吸附、過濾和截留等作用直接去除污染物,也為微生物和水生植物提供依附載體和營養物質。目前常用的人工濕地填料有土壤和沙粒等,因去通透性差,容易引發堵塞問題,從而形成短流或漫流,嚴重影響人工濕地的運行壽命。美國環境保護署通過對運行中的人工濕地進行調查,發現投入運行5年后,50%的人工濕地系統出現不同程度的堵塞現象。同時,人工濕地對污水中的氮磷去除效果差,尤其在北方地區,隨著氣溫的降低,硝化/反硝化細菌活性降低,導致出水水質很難達到排放標準,對受納水體和周圍環境造成嚴重污染。因此,找到一種比表面積大、易于微生物附著,不易堵塞、能強化氮磷去除的新型填料是解決問題的關鍵。

近年來,隨著污水治理領域的不斷擴展和延伸,許多新的處理方法都涌現出來,鐵基材料也越來越廣泛的運用于水體污染治理中。但單獨的含鐵材料如海綿鐵、鐵屑等存在局限性,主要表現在:(1)對于性質較穩定的有機物或重金屬,其處理能力較差;(2)表面氧化層的形成使其活性下降,降低處理污染物的能力;(3)零價鐵容易團聚,在工程運行中易出現鈍化現象。(4)比表面積小,不利于微生物附著。由于存在以上問題,限制了含鐵材料在人工濕地中的使用。因此,本專利通過將鐵基材料和其他材料混合,投加到折板流人工濕地,多孔材料能增加其比表面積和孔隙率,提高微生物附著能力,防治鈍化層的形成,使其具有更強的處理污水的性能;同時,根據污水水質水量增設豎向隔板,使水流呈波浪狀,可靈活改變池體結構和池容,增加水力停留時間,強化處理效果。



技術實現要素:

基于人工濕地運行過程中存在的技術問題,本發明的目的是將一種無污染,反應速度快、適用范圍廣、運行成本低的顆粒狀鐵錳催化金屬復合載體和沸石材料作為填料,與折板流人工濕地有機結合,一方面能解決濕地堵塞問題,多孔性材料更利于厭氧/好氧微生物的附著,強化污水氮磷的去除;另一方面根據污水水質水量增設豎向隔板,可靈活改變池體結構和池容,增加水力停留時間,強化處理效果。

為了解決以上技術問題,本發明的技術方案為:

一種強化氮磷去除的折板流人工濕地系統,包括進水管1、第一填料區2、擋水板3、第二填料區4、出水管5和水生植物6,第一填料區2從上到下依次分為土壤層A、細沙層B、復合填料層C、礫石層D,第二填料區4從上到下依次分為土壤層A、細沙層B、粗砂層E、礫石層D,第一填料區1和第二填料區3通過擋水板3分隔開,在第一填料區2和第二填料區4的土壤層A上均種有水生植物6;待處理污水從進水管1進入第一填料區2底部的礫石層D,經折板流使污水能均勻地與復合填料層C中的復合填料有效接觸,這樣提高了不同類型微生物活性及處理效果,且不易堵塞;經第一填料區2處理后的污水從擋水板3下面進入第二填料區3采用常規方法進行處理,處理過的水最后從位于第二填料區3右側頂部的出水管5排出。

優選的,復合填料層C填充的顆粒狀復合材料由海綿鐵、二氧化錳和沸石按(25-40):(1-2):(20-40)的比例混合而成。

更進一步優選的,復合填料層C填充的顆粒狀復合材料由海綿鐵、二氧化錳和沸石按35:1:35的比例混合而成。

更進一步優選的,所述土壤層A厚度為40cm-80cm。

更進一步優選的,所述細沙層B由粒徑較小的沙子構成,鋪設厚度為5cm-10cm。

更進一步優選的,所述粗沙層E由粒徑較大的粗砂或碎石構成,粒徑5mm-8mm,厚度為25cm-50cm左右。

更進一步優選的,所述粗沙層E也可以用粒徑5mm-8mm的碎石代替粗砂。

更進一步優選的,所述礫石層D由粒徑較大的礫石構成,粒徑30mm-50mm,厚度為20cm-55cm。

更進一步優選的,所述人工濕地在實際工程應用中,可根據水質水量在第一填料區2和第一填料區4兩個分區分別豎向安裝豎向折流板,將第一填料區2和第一填料區4分成若干個折流區,靈活調整人工濕地系統的結構和容量。

本發明的有益效果為:

(1)采用顆粒狀的鐵錳催化金屬材料和沸石來源廣泛、成本低,易加工成型。

(2)顆粒狀鐵錳催化金屬材料和沸石均具有比表面積大,易于好氧/厭氧微生物附著生長,過濾性、吸附性和穩定性強等特點,能有效防止人工濕地填料堵塞的現象,強化污水中污染物的去除效率。

(3)人工濕地的水流呈折板流,增加水力停留時間,提高處理效率。

(4)該人工濕地在實際工程中,通過豎向安裝隔板,將池體分成若干個折流區,呈現多級串聯,便于工程應用。

附圖說明

圖1為本發明復合填料折板流人工濕地裝置示意圖。

1-進水管,2-第一填料區,3-擋水板,4-第二填料區,5-出水管,6-水生植物,7-池體,8-豎向折流板

A-土壤層,B-細沙層,C-復合填料層,D-礫石層,E-粗砂層

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。

如圖1所示為本發明剖面圖。

本發明所述一種強化氮磷去除的折板流人工濕地系統,包括進水管1、第一填料區2、擋水板3、第二填料區4、出水管5和水生植物6,第一填料區2從上到下依次分為土壤層A、細沙層B、復合填料層C、礫石層D,第二填料區4從上到下依次分為土壤層A、細沙層B、粗砂層E、礫石層D,第一填料區1和第二填料區3通過擋水板3分隔開,在第一填料區2和第二填料區4的土壤層A上均種有水生植物6;待處理污水從進水管1進入第一填料區2底部的礫石層D,經折板流使污水能均勻地與復合填料層C中的復合填料有效接觸,這樣提高了不同類型微生物活性及處理效果,且不易堵塞;經第一填料區2處理后的污水從擋水板3下面進入第二填料區3采用常規方法進行處理,處理過的水最后從位于第二填料區3右側頂部的出水管5排出。

本發明將顆粒狀的鐵、錳催化金屬復合材料和沸石用于人工濕地,首先,充分利用了含鐵材料來源廣泛,電化學性能優越的特性,它具有較強的吸附、絮凝沉淀和提高微生物活性的特性,但單一的含鐵材料往往不能滿足現實應用的需求,易鈍化,影響處理效果;其次,投加二氧化錳和沸石的加入進一步提高了填料的比表面積,三者的協同效應能顯著提高吸附性能;第三,高價態的錳可將有機物氧化,自身轉化為低價態,而鐵在有氧條件下處理廢水時會有活性氧化物產生,可將低價態錳氧化為高價態,完成鐵錳材料循環。最后,鐵、錳雙金屬材料和沸石呈多孔性,透性好,不易板結,比表面積大,具有較強的微生物附著作用,為厭氧/好氧微生物的生長創造有利生存環境,有利于生物脫氮除磷作用的進行。本發明所述的鐵、錳復合金屬和沸石材料易獲得,人工濕地可根據所處理水質水量進行調整,造價低,易于實現規模化生產。

此外,將顆粒狀的鐵、錳催化金屬和沸石材料混合后僅填充于第一填料區復合填料層,不僅能防止金屬材料出現鈍化現象,保證處理效果,又能保證出水中鐵和錳含量的不超標。同時,復合填料層可根據所處理污水的進出水水質和水量鋪設不同厚度。其填料強化處理的原理在于:首先,該層可實現微生物與載體的固定化技術,所用三種填料均呈多孔性,比表面積大,增加了微生物的接觸面積,有利于微生物的附著生長;其次,顆粒狀鐵、錳催化金屬復合材料和沸石作為填料,從其表面向內可自然形成好氧-兼氧-厭氧的微環境,利于硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的同步生長,起到同步硝化反硝化作用,強化生物脫氮除磷效果;最后,顆粒狀鐵、錳催化金屬復合材料溶出的鐵可與污水的磷發生絮凝沉淀反應,同步實現生物與化學除磷。

本發明將傳統人工濕地、微生物固定化和物化吸附等作用有機組合,有效提高人工濕地處理效果。

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