一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法
阅读：1018发布：2020-10-30
专利汇可以提供一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污 水 厂尾水的方法，涉及 水处理 技术领域，主要针对城市污水厂尾水指标达到《城镇 污水处理 厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A或一级B排放标准，但未达到《地表水环境 质量 标准》(GB 3838-2002)Ⅴ类质量标准，直排入河道、湖泊会导致自然 水体 水质下降，引起 水体富营养化 这一问题，构建一种浸没式垂直流人工湿地，充分利用湿地基质组合、湿地 植物 组合、 微 生物 组合的协同作用进一步消纳城镇污水厂尾水，这对城市污水厂尾水生态、安全排放具有重大意义。，下面是一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法专利的具体信息内容。
1.一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法，其特征在于：以浸没式垂直流人工湿地为载体，包括有进水管、人工湿地、出水管等，并在垂直流湿地表面种植茭白、黑麦草、再力花、梭鱼草等植物，投加同步反硝化除磷菌剂(B8)，尾水通过同步反硝化除磷菌和湿地基质、植物、微生物的吸附、沉淀等作用进行消纳，最终流入到出水管中，排入水体。
2.根据权利要求书1所述的一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法，其特征在于：湿地系统尺寸为长L(m)×宽B(m)×高H(m)，湿地分为左右两部分，湿地左侧部分由底向上分别放置钢渣、陶粒、石英砂、红砖碎块、黏土，黏土表面种植湿地茭白、黑麦草，湿地右侧部分由底向上分别放置钢渣、陶粒、红砖碎块、黏土，黏土表面种植湿地再力花、梭鱼草，并在湿地中按平方尺寸6.0m×4.0m间距布置拔风管。
3.根据权利要求书1所述的一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法，其特征在于：将城市污水处理厂尾水引入进水池，投加同步反硝化除磷菌剂(B8)，投加量
3 11 11 3
为日处理水量的0.01％(即每m尾水菌量约1.25×10 ～1.71×10 cfu/m)，尾水通过自流由进水管流入布水管中，通过湿地基质填料，最终流入到出水管中。
一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法
一、技术领域
[0002] 目前，我国大多数城市污水处理厂尾水直接排入河道、湖泊，虽然城市污水厂尾水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A或一级B排放标准，但并未达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅴ类质量标准，因而会导致河道、湖泊富营养化，使自然水体水质下降，同时造成水资源浪费。垂直流人工湿地具有独特的结构和水流模式、处理效率稳定，可大幅削减尾水中进入受纳水体的污染负荷，在一定程度上保障受纳水体的水质需求。因此，构建一种浸没式垂直流人工湿地消纳城市污水厂尾水，充分利用湿地基质组合、湿地植物组合、微生物组合的协同作用进一步净化水质，使其由排放标准GB18918-2002一级A(一级B)标准达到地表水质量GB 3838-2002Ⅳ-Ⅴ标准，对解决由城市污水厂尾水排放而导致的自然水体污染这一难题意义重大。三、发明内容
[0003] 本发明的主要目的是针对城市污水处理厂尾水直排入自然水体，导致自然水体水质下降的问题，提出一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法。通过构建垂直流人工湿地，投加同步反硝化除磷菌剂(B8)，可有效克服低碳源条件下TN去除率低的问题，并通过各种植物组合、微生物组合的方式对城市污水处理厂尾水进行生态消纳，提高单位环境容量承载力，进一步降低尾水中的COD、TN、TP、NH3-N等水质指标，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ-Ⅴ类质量标准。
[0004] 本发明的主要技术方案(流程)是：以浸没式垂直流人工湿地为载体，包括有进水管、人工湿地、出水管等，并在垂直流湿地表面种植茭白、黑麦草、再力花、梭鱼草等植物；将城市污水处理厂尾水引入进水池中，投加同步反硝化除磷菌剂(B8)，然后引入垂直流人工湿地中，尾水通过同步反硝化除磷菌和湿地基质、植物、微生物的吸附、沉淀等作用进行消纳，最终流入到出水管中，排入水体。
[0005] 本发明的主要原理是：
[0006] (1)浸没式垂直流人工湿地布水均匀布水，城市尾水从湿地表面纵向流向填料床的底部，再从底部上行流动到出水管，城市尾水经历好氧—厌氧的生化反应历程，有利于大分子有机污染物质分解为小分子易于降解物质，溶解性有机物则可以通过异氧微生物代谢作用降解，达到去除COD的效果；
[0007] (2)好氧—厌氧的生化反应历程有利于氮化合物的好氧硝化和厌氧反硝化过程，达到高效去除总氮效果，同时植物吸收和氨氮挥发也能去除总氮；垂直流湿地基质填料、微生物的同化和植物的吸收可去除TP。
[0008] (3)投加的反硝化聚磷菌剂B8是一类既以氧为电子受体又以硝酸盐为电子受体聚磷的菌群，在厌氧环境中B8释放体内的多聚磷酸盐(Poly-P)获得能量吸收水体中的挥发性脂肪酸，将其储存为聚羟基脂肪酸酯(PHA)；在好氧(缺氧)环境中再消耗PHA，以氧气或硝酸盐为电子受体吸收水中的磷，并在菌株体内再次合成Poly-P，所以向垂直流人工湿地投加B8菌剂有效提高了尾水中总氮和总磷的去除效果。本发明提供的反硝化细菌，分类命名为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，已于2014年5月16日被保存在中国微生物菌种保藏管理委员会(登记入册编号为：CGMCC9168)，保藏单位地位为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。利用B8菌种制备反硝化细菌制剂。
[0009] 本发明的主要优点：
[0012] 图1：一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法的平面布置图。
[0014] 图2：一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法的剖面图。
[0015] 图中：1、进水渠进水管 2、阀门 3、进水管 4、布水管 5、黏土填料 6、红砖碎块填料 7、石英砂填料 8、陶粒填料 9、钢渣填料 10、出水管 11、湿地隔墙 12、湿地植物 13、拔风管五、具体实施方式
[0016] 本发明提供一种浸没式垂直流人工湿地消纳城镇污水厂尾水的方法，通过浸没式垂直流人工湿地来构建，主要包括湿地基质(红砖碎块、钢渣、陶粒、石英砂等)、植物(黑麦草、茭白、美人蕉、再力花等)、微生物(轮虫、线虫等)等。垂直流人工湿地小试装置剖面如附图2所示，湿地系统尺寸为长L(m)×宽B(m)×高H(m)，湿地分为左右两部分，剖面图中湿地隔墙11左侧部分由底向上分别放置高度h4＝0.2-0.3m的钢渣9、h3＝0.2-0.5m的陶粒8、h5＝0.1-0.2m的石英砂7、h2＝0.2-0.4m的红砖碎块6，h1＝0.1m的黏土5，黏土5表面种植湿地植物12，湿地隔墙11右侧部分由底向上分别放置高度h4＝0.1-0.2m的钢渣9、h3＝0.2-0.6m的陶粒8、h2＝0.2-0.3m的红砖碎块6，h1＝0.1m的黏土5，黏土5表面种植湿地植物12，并在湿地中按平方尺寸6.0m×4.0m间距布置拔风管13，拔风管由市购UPVC硬质塑料管组成，直径0.1-0.15m，长1.1m。将城市污水处理厂尾水引入进水池1中，并人工投加同步反硝化除磷菌剂(B8)，投加量为日处理水量的0.01％(即每3 11 11 3
m尾水菌量约1.25×10 ～1.71×10 cfu/m)，打开阀门2，尾水通过自流由进水管3流入布水管4中，而后均匀分布在垂直流人工湿地左侧并向下流动，穿过粘土填料5、红砖碎块填料6、石英砂填料7、陶粒填料8、钢渣填料9，从湿地左侧底部流入到湿地右侧，然后水流由底部向上穿过钢渣填料9、陶粒填料8、红砖碎块填料6、粘土填料5，最终流入到出水管10中，收集处理后的尾水并测COD、TN、TP、NH3-N等指标。采用此方法生态消纳城市污水处理厂尾水，可以使城市污水厂尾水中的COD从30.82-38.93mg/L降至21.13-27.81mg/L，TP从0.078-0.098mg/L降至0.06-0.078mg/L，TN从4.68-7.4mg/L降至3.0-5.2mg/L，NH3-N从0.683-1.186mg/L降至0.301-0.613mg/L，对COD、TP、TN和NH3-N的平均去除率分别为30.27％、22.58％、36.90％和45.55％，出水中除总氮外，可达《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ-Ⅴ类标准。
m尾水菌量约1.25×10 ～1.71×10 cfu/m)，打开阀门2，尾水通过自流由进水管3流入布水管4中，而后均匀分布在垂直流人工湿地左侧并向下流动，穿过粘土填料5、红砖碎块填料6、石英砂填料7、陶粒填料8、钢渣填料9，从湿地左侧底部流入到湿地右侧，然后水流由底部向上穿过钢渣填料9、陶粒填料8、红砖碎块填料6、粘土填料5，最终流入到出水管10中，收集处理后的尾水并测COD、TN、TP、NH3-N等指标。采用此方法生态消纳城市污水处理厂尾水，可以使城市污水厂尾水中的COD从30.82-38.93mg/L降至21.13-27.81mg/L，TP从0.078-0.098mg/L降至0.06-0.078mg/L，TN从4.68-7.4mg/L降至3.0-5.2mg/L，NH3-N从0.683-1.186mg/L降至0.301-0.613mg/L，对COD、TP、TN和NH3-N的平均去除率分别为30.27％、22.58％、36.90％和45.55％，出水中除总氮外，可达《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ-Ⅴ类标准。
[0017] 下面将通过4个实施例对本发明的效果给予进一步的说明。
[0018] 实施例1
[0019] 浸没式垂直流人工湿地消纳城市污水处理厂尾水流量为10m3/d，宽度B＝4.00m，高H＝1.00m，水力停留时间(HRT)1.5d，人工湿地的孔隙率为31％，沿尾水水流方向，将浸没式垂直流人工湿地分隔为长度L1＝6.00m，L2＝6.00m的2个处理段，处理段L1中分别填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.40m的红砖碎块6、h5＝0.10m的石英砂7、h3＝0.30m的陶粒8和h4＝0.20m的钢渣9；处理段L2填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.40m的红砖碎块6、h3＝0.40m的陶粒8和h4＝0.20m的钢渣9。浸没式垂直流人工湿地表面栽种再力花、茭白、黑麦草、美人蕉等湿地植物12，栽种的湿地植物12中耐寒性植物数量达到40％以上，并在湿地中按平方 尺寸6.0×4.0m间距布置拔风管13，拔风管13直径0.1m，长1.2m。污水处理厂尾水从进水池1自流入进水管3、布水管4，依次流经上述垂直流人工湿地各处理区域，最后流入出水管10，收集处理后尾水。
[0020] 表1
[0021]
[0022]
[0023] 实施例23
[0024] 浸没式垂直流人工湿地消纳城市污水处理厂尾水流量为20m/d，宽度B＝7.00m，高H＝1.00m，水力停留时间(HRT)2d，人工湿地的孔隙率为32％，沿尾水水流方向，将浸没式垂直流人工湿地分隔为长度L1＝9.00m，L2＝9.00m的2个处理段，处理段L1中分别填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.40m的红砖碎块6、h5＝0.20m的石英砂7、h3＝0.20m的陶粒8和h4＝0.20m的钢渣9；处理段L2填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.40m的红砖碎块6、h3＝0.30m的陶粒8和h4＝0.30m的钢渣9。浸没式垂直流人工湿地表面栽种菖蒲、茭白、黑麦草、美人蕉等湿地植物12，栽种的湿地植物12中耐寒性植物数量达到40％以上，并在湿地中按平方尺寸6.0×4.0m间距布置拔风管13，拔风管13直径0.1m，长1.2m。污水处理厂尾水从进水池1自流入进水管3、布水管4，依次流经上述垂直流人工湿地各处理区域，最后流入出水管10，收集处理后尾水。
[0025] 表2
[0026]
[0027]
[0028]
[0029] 实施例33
[0030] 浸没式垂直流人工湿地消纳城市污水处理厂尾水流量为40m/d，宽度B＝11.50m，高H＝1.00m，水力停留时间(HRT)2.5d，人工湿地的孔隙率为33％，沿尾水水流方向，将浸没式垂直流人工湿地分隔为长度L1＝13.00m，L2＝13.00m的2个处理段，处理段L1中分别填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.30m的红砖碎块6、h5＝0.10m的石英砂7、h3＝0.30m的陶粒8和h4＝0.30m的钢渣9；处理段L2填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.30m的红砖碎块6、h3＝0.40m的陶粒8和h4＝0.30m的钢渣9。浸没式垂直流人工湿地表面栽种再力花、茭白、黑麦草、菖蒲等湿地植物12，栽种的湿地植物12中耐寒性植物数量达到
40％以上，并在湿地中按平方尺寸6.0×4.0m间距布置拔风管13，拔风管13直径0.15m，长
1.2m。污水处理厂尾水从进水池1自流入进水管3、布水管4，依次流经上述垂直流人工湿地各处理区域，最后流入出水管10，收集处理后尾水。
40％以上，并在湿地中按平方尺寸6.0×4.0m间距布置拔风管13，拔风管13直径0.15m，长
1.2m。污水处理厂尾水从进水池1自流入进水管3、布水管4，依次流经上述垂直流人工湿地各处理区域，最后流入出水管10，收集处理后尾水。
[0031] 表3
[0032]
[0033]
[0034] 实施例4
[0035] 浸没式垂直流人工湿地消纳城市污水处理厂尾水流量为60m3/d，宽度B＝17.50m，高H＝1.00m，水力停留时间(HRT)4d，人工湿地的孔隙率为34％，沿尾水水流方向，将浸没式垂直流人工湿地分隔为长度L1＝20.00m，L2＝20.00m的2个处理段，处理段L1中分别填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.20m的红砖碎块6、h5＝0.10m的石英砂7、h3＝
0.40m的陶粒8和h4＝0.30m的钢渣9；处理段L2填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.20m的红砖碎块6、h3＝0.50m的陶粒8和h4＝0.30m的钢渣9。浸没式垂直流人工湿地表面栽种菖蒲、茭白、黑麦草、再力花等湿地植物12，栽种的湿地植物12中耐寒性植物数量达到
40％以上，并在湿地中按平方尺寸6.0×4.0m间距布置拔风管13，拔风管13直径0.15m，长
1.2m。污水处理厂尾水从进水池1自流入进水管3、布水管4，依次流经上述垂直流人工湿地各处理区域，最后流入出水管10，收集处理后尾水。
0.40m的陶粒8和h4＝0.30m的钢渣9；处理段L2填充h1＝0.10m黏土5、h2＝0.20m的红砖碎块6、h3＝0.50m的陶粒8和h4＝0.30m的钢渣9。浸没式垂直流人工湿地表面栽种菖蒲、茭白、黑麦草、再力花等湿地植物12，栽种的湿地植物12中耐寒性植物数量达到
40％以上，并在湿地中按平方尺寸6.0×4.0m间距布置拔风管13，拔风管13直径0.15m，长
1.2m。污水处理厂尾水从进水池1自流入进水管3、布水管4，依次流经上述垂直流人工湿地各处理区域，最后流入出水管10，收集处理后尾水。
[0036] 表4
[0037]
[0038]
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