[发明专利]一种好氧堆肥强化水平潜流人工湿地脱氮装置及应用

说明书

本发明涉及废物资源化技术领域，公开了一种好氧堆肥强化水平潜流人工湿地脱氮装置及应用，包括好氧堆肥单元和水平潜流人工湿地单元；所述好氧堆肥单元包括智能供气设备、堆肥反应器和智能曝气设备；所述智能供气设备连接堆肥反应器进气口，堆肥反应器出气口连接至少一个水平潜流人工湿地单元的曝气管；所述智能曝气设备包括设于水平潜流人工湿地的氮素浓度检测部件和溶解氧浓度检测部件，以及设于堆肥反应器的氧浓度检测部件和温度检测部件。本发明能够实现好氧堆肥产生废NH₃的资源化，拓宽好氧堆肥工艺的实际应用；实现水平潜流人工湿地硝化区域含氧量智能化控制，增强硝化能力，提高水平潜流人工湿地的转换效率。

技术领域

本发明涉及废物资源化技术领域，尤其涉及一种好氧堆肥强化水平潜流人工湿地脱氮装置及应用。

背景技术

好氧堆肥是一种被广泛运用的污泥深度处理方式，通过好氧微生物发酵降解污泥中的有害物质，使污泥转化为有价值的资源。污泥好氧堆肥后的产物经过风险评估合格后可用作土壤调理剂和有机肥等。然而，污泥好氧堆肥过程中会排放大量恶臭气体，这限制了该工艺的发展。研究发现，NH₃是污泥好氧堆肥过程中排放量最大的恶臭气体。堆肥车间内的高浓度NH₃除了会对人体产生强烈的感官影响，还会对眼、呼吸道等造成严重的健康危害。因此，NH₃是污泥好氧堆肥过程中恶臭污染的关键因子，治理NH₃是消除恶臭污染的关键。但与此同时，NH₃可作为无机氮肥等资源的原料。如果能在污泥好氧堆肥过程中将其产生的废NH₃作为氮肥利用，不仅可以消除恶臭污染、保护环境空气质量，而且可以实现资源回收利用。

人工湿地是一种“用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，使污水得到净化”的生态工程系统。人工湿地净水功能（如脱氮）已成为湿地重要生态服务功能。在人工湿地脱氮的过程中，主要分为物理作用、化学作用和生物作用。生物作用可占总氮去除的60%以上，生物作用方式主要为植物吸收及微生物的氨化、硝化/反硝化过程等。人工湿地依据水流的方式不同，通常可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。水平潜流人工湿地具有水力负荷和污染负荷大，占地面积小，很少有恶臭和孳生蚊蝇现象等优点。但是水平潜流人工湿地中氧气不足，以缺氧、厌氧环境为主，硝化能力受到限制，制约了其去除污水中NH₄⁺的效果。

若将好氧堆肥产生的废气通入人工湿地中，废气中的氧气会增加水中溶解氧的含量从而起到强化人工湿地的硝化作用，提升脱氮效能。此外，废气中的NH₃溶于水后形成NH₄⁺，可作为氮肥被湿地植物吸收利用，实现废NH₄⁺资源化。

授权号CN105198085B，公开了一种并联水平潜流人工湿地强化脱氮除磷系统及方法。主要由进水水量调节器、多单元并联水平潜流人工湿地主体和出水水位控制器组成。通过进水水量调节器和出水水位控制器调节水平潜流人工湿地中水位，增强水平潜流人工湿地系统内大气复氧的性能，提高系统内溶解氧水平与微生物活性，促进硝化反应的进行。通过多单元水平潜流人工湿地并联的配置，使处理水量稳定且可持续。污水按前后顺序经过强化除氮基质层和强化除磷基质层，增强脱氮除磷效果，避免因基质不合理填充造成的污染物去除效果下降。该发明弥补了水平潜流人工湿地中溶解氧水平低，脱氮除磷效果差的缺失，但仅用于水处理领域，对于有机废弃物的资源化则不能适用，并且对于一定水位以下的含氧量低的情况也不能适用。