[发明专利]低污染污水强化脱氮深度处理的深床潜流工艺

说明书

一种低污染污水强化脱氮深度处理的深床潜流工艺，是将污水依次流经表面流人工湿地和深床水平潜流湿地，所述表面流湿地包括一级表面流湿地和二级表面流湿地，一级表面流湿地中投加硝化细菌菌剂，一级表面流湿地的末端设置曝气跌水堰，所述深床水平潜流湿地自下至上依次铺设透气防渗砂层、过滤层、反硝化菌剂复合碳源层和生态砾石填料层，所述表面流湿地的尾水经过集水堰和过水涵管进入深床水平潜流湿地，再经过深床水平潜流湿地的布水渠、潜流湿地主体和集水渠排出。本发明解决了潜流湿地硝化反应曝气问题、反硝化缺少碳源、潜流湿地水力负荷低占地面积大的问题，确保了人工湿地系统稳定运行，使低污染污水得到深度强化脱氮处理。

技术领域

本发明涉及一种用于对低污染污水深度处理的深床潜流方法，属于潜流人工湿地技术领域。

背景技术

人工湿地是一种利用自然过程实现废水净化的生态处理技术，具有基建运行费用低、管理方便、美化环境等优点，在发展中地区流域污染治理中具有突出的应用优势。人工湿地可以用不同的水力方式运行，包括表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地。人工湿地可有效处理水质浓度介于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918二级标准至《地表水环境质量标准》GB3838Ⅳ类水标准之间的水，包括污水处理厂出水、重污染河水、重污染湖水等。

表面流人工湿地为开放水域，外观类似于自然湿地，表面流湿地具有良好的生态效益和景观效应。但是表面流湿地易受冬期气温的影响，低气温导致水面结冰，污染物去除效果会受到影响；并且夏季滋生蚊蝇，病原体也会暴露出来，对于人类的健康造成威胁。

潜流人工湿地从流态上可以分为水平和垂直潜流人工湿地。其特点是以水生植物作为表面植被，碎石土壤作为基质填料，令水面保持在滤床之下，水体以水平或垂直流动方式在基质中渗透流出。垂直流湿地分为上行和下行流两类，这是由进水口和出水口的位置决定的。潜流湿地具有污水没有暴露在空气中，不易滋生蚊蝇，降低人类接触病原微生物的优点。同时，潜流人工湿地也具有建设和维护的成本要高、氨氮有去除效果有限的问题。

氮是污水中主要污染物之一，氮超标会造成水体富营养化，影响溶解氧含量，并可能产生毒性物质伤害水生生物。人工湿地对氮的去除途径主要分为以下几个方面：

(1)氨化作用

即有机氮转化成氨氮的生物反应，人工湿地进水中的有机氮需要在酶的作用下转化为氨氮，这一过程是好氧反应，湿地深度增加则氨化作用减弱，在湿地上层区域氨化反应最强烈。

氨基酸→亚氨基酸→酮酸→NH₃

(2)硝化和反硝化作用

这是人工湿地中氨氮向硝酸盐转化的过程，首先氨氮在亚硝化菌的作用下产生亚硝态氮，然后在硝酸菌的作用下生成硝态氮。最终经过反硝化细菌的作用下生成N₂、N₂O或NO。反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O₂为电子受体进行呼吸；在无氧而有NO₃-或NO₂存在时，则以NO₃^-或NO₂^-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。

(3)硝酸盐异化作用

即人工湿地中硝态氮和亚硝态氮向氨氮转化的作用。这种反应的条件为环境中富含碳源而缺少硝酸盐，并且存在兼性或专性厌氧菌，甲酸盐为电子供体的情况下，利于硝酸盐和亚硝酸盐去除。

目前湿地系统的运行过程中主要有以下问题亟待解决：

1.潜流湿地硝化反应不充分、曝气系统费用较高的问题

污水生物处理技术上通行的曝气方法主要有：鼓风曝气、机械曝气和两者联合的鼓风-机械曝气。如何从节能角度采取合理的曝气充氧方式成为提升硝化反应、去除污水中氨氮的重要解决途径。