專利名稱：一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程污水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，同時還涉及一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源方法的裝置，適用于低碳氮比污水的處理。
背景技術(shù)：
人工濕地是20世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的一種新型污水處理工藝，具有效率高、成本低、運行管理簡單等特點，在生活污水、特種工業(yè)廢水、采礦污水、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)污水、垃圾場滲濾液以及水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理方面都有應(yīng)用。
人工濕地脫氮的主要途徑是依靠微生物的硝化與反硝化作用，而其它的去除途徑如植物吸收、氨氮揮發(fā)等的去除量是非常少的。濕地系統(tǒng)中的有機氮首先由氨化菌作用完成向氨氮轉(zhuǎn)化的氨化過程，氨氮在亞硝化菌、硝化菌的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮(N(V 、 N(V ),最后亞硝酸氮或硝酸氮在反硝化作用下還原為N20和N2從系統(tǒng)中排除。系統(tǒng)中的氮的去除主要是反硝化作用的結(jié)果。它是一個還原反應(yīng)，需要有機碳源提供電子供體。因而，能否提供充足的反硝化反應(yīng)所需的碳源就直接決定著濕地系統(tǒng)脫氮能力的高低。我國南方比較常見的是低碳氮比的污水，在進行生物處理時脫氮效率低，造成出水TN無法達標(biāo)排放。如何解決此類低碳氮比污水的脫氮效率已成為近來研究的熱點。
當(dāng)前補充人工濕地碳源的方式主要是在進水中補充，從本質(zhì)上講只是改變進水性質(zhì)的一種方式，而且這些做法會造成部分碳源在濕地上層發(fā)生好氧分解，造成碳源的浪費，增加不必要的污水處理成本，因此如何通過增加人工濕地系統(tǒng)內(nèi)部碳源，增強系統(tǒng)功能，從而提高脫氮效率非常值得探索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，在不 影響濕地通氣管與放空管原有的功能上，又利用它們作為補充碳源的輸送管道， 補充外碳源到濕地底部，為反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進行反 硝化的環(huán)境，提高了脫氮效果。該方法簡單易行，操作方便，能有效地提高了復(fù) 合垂直流濕地的脫氮效率，且該方法可節(jié)省部分碳源投加管道，經(jīng)濟效益明顯。
本發(fā)明的另一個目的是在于提供了一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源方法 的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，該裝置能夠?qū)⑼饧犹荚囱a充到濕地內(nèi)部，為濕地 底部反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進行反硝化的環(huán)境，提高了脫 氮效果，優(yōu)于在進水中補充碳源的裝置。而且該裝置利用了復(fù)合垂直流人工濕地 已有的通氣管與管壁開孔的放空管作為碳源輸送管道，節(jié)省了大部分的裝置費 用。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施 一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，其步驟是
A、 將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與管壁開孔的放空管用三通連接，形成碳 源輸送管道，濕地內(nèi)安裝填料，種入植物，然后將連接軟管的一端套在露出濕地 填料表層的通氣管上，另一端與計量泵的出水口相連。
B、 將葡萄糖(或其它可溶于水的有機碳源如淀粉、蔗糖、果糖、乙醇、 甲醇、乙酸鈉等)在溶解槽中用自來水完全溶解。
C、 通過計量泵將A中的液態(tài)碳源泵入濕地表層的通氣管中，液態(tài)碳源順著 通氣管向下流入到與其底部相連的管壁開孔的放空管中，再通過管壁開孔的放空 管管壁上的小孔流出，進入到濕地底部，為濕地底部反硝化反應(yīng)提供足夠的電子 供體，改善了濕地進行反硝化的環(huán)境，顯著性提高了濕地對低碳高氮廢水的脫氮 效果。
所述的濕地內(nèi)安裝填料為無煙煤、生物陶粒、沸石三種，下行流濕地中種植 美人蕉，上行流池內(nèi)種植菖蒲。
一種實現(xiàn)上述的補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法的裝置，它包括碳源溶 解槽、計量泵、連接軟管、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管、管壁開孔的放空管。各 裝置的功能與連接關(guān)系是計量泵分別與碳源溶解槽、連接軟管相連，復(fù)合垂直
4流人工濕地通氣管分別與連接軟管、管壁開孔的放空管相連，復(fù)合垂直流人工濕 地通氣管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，管壁開孔的放空管位于濕 地底層，管壁開孔的放空管管壁開孔孔徑為5 7mm，孔間距為150 200mm。
A、 碳源溶解槽外加碳源一般是粉末狀的固體，需要先進入碳源溶解槽進 行溶解，本發(fā)明選用帶攪拌機的快速溶解槽。
B、 計量泵對不同處理量和不同C/N的污水，投加到濕地中的碳源量都不 一樣，需要進行精確投加，因此本發(fā)明采用計量泵進行碳源調(diào)控。
C、 連接軟管用于計量泵出水口與復(fù)合垂直流人工濕地通氣管的連接，功
能是作為外加碳源的輸送管道。
D、 復(fù)合垂直流人工濕地通氣管通氣管是從濕地底部伸出到濕地表層上的
立管，原有功能是將濕地內(nèi)部微生物作用下產(chǎn)生的各種氣體(N2、 C02、 CH4等) 輸出到大氣中，并能夠補充濕地氧氣。在本發(fā)明中，將復(fù)合垂直流人工濕地通氣 管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，形成一個系統(tǒng)，用作碳源的輸送管道。
E、 管壁開孔的放空管管壁開孔的放空管位于濕地底層，原有功能是為了
在濕地需要進入空床階段或檢修時，排干濕地內(nèi)部的處理水。但在濕地正常運行 階段，放空管是閑置的，所以在本發(fā)明中，將濕地放空管充分利用起來，用來與
通氣管連接后輸送外加碳源。放空管管壁開孔孔徑為5 7mm，孔間距為150 200隱。
與在濕地進水中補充碳源的傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明提供的碳源補充方法直接利用復(fù)合垂直流人工濕地特有的通氣管 及與其相連的底部放空管作為碳源輸送管道，節(jié)省了部分加藥管道，節(jié)省了裝置
費用。 '
2、 本發(fā)明采用投加碳源到濕地底部，以葡萄糖作為濕地外加碳源，C/N只 需要4.3就可以大大提高濕地脫氮效果，低于在進水中投加需要的碳源，節(jié)省了 碳源成本。在實施例中，進水硝態(tài)氮濃度均值為28.8 mg叱"，CODcr均值為 llOmg*!/1,水力負荷為0.85m、 (m2'd)人水力停留時間為20h，對照組與投加 1.5g葡萄糖后的系統(tǒng)硝態(tài)氮出水濃度分別為12.38mg，U1、 7.98mg4/1，硝態(tài)氮平 均去除率分別為57.0%、 72.3%。實驗結(jié)果表明通過補充碳源到復(fù)合垂直流人工濕地底部，為反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進行反硝化的環(huán)境， 濕地對低碳高氮廢水的脫氮效果有顯著性提高。進水中含有的COD&加上投加 的1.5g葡萄糖，實際碳氮比僅為4.3 : 1，遠低于在進水中投加碳源所完成反硝
化所需的碳氮比(6 : i 7 : l)。因此該補充碳源方法的突出優(yōu)點是顯著性提高 濕地脫氮效率，并節(jié)約外加碳源成本。 ，


圖i為一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法的管道裝置示意圖。
其中，1-碳源溶解槽(粉末快速溶解槽)、2-計量泵、3-連接軟管、4-復(fù)合 垂直流人工濕地通氣管、5-管壁開孔的放空管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
參見圖1 一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，其步驟是
A、 按照圖1，將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與管壁開孔的放空管用三通連 接，形成碳源輸送管道，然后將連接軟管的一端套在露出濕地填料表層的通氣管 上，另一端與計量泵的出水口相連。濕地內(nèi)安裝填料，種入植物。
B、 根據(jù)處理污水量和濕地進水C/N，計算濕地處理污水所需要投加的碳源 量，稱取后將定量碳源投入到溶解槽中，在攪拌下將碳源充分溶解到自來水中， 實施例中每套復(fù)合垂直流人工濕地處理水量為60L/d，補充葡萄糖1.5g，溶解到 500ml自來水中。
C、 在復(fù)合垂直流濕地進水之前，將A中的液態(tài)碳源用計量泵提升到復(fù)合垂 直流濕地的通氣管中，液態(tài)碳源順著通氣管向下流入與其底部相連的管壁開孔的 放空管中，然后從管壁開孔的放空管管壁上的開孔中流出，最后進入到濕地底部 填料中。
D、 液態(tài)碳源一次性輸入到濕地底部后，拔掉通氣管上的連接軟管，開始濕 地進水、運行階段，恢復(fù)濕地通氣管的原有功能。
一種實現(xiàn)上述的補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法的裝置，它包括碳源溶 解槽l、計量泵2、連接軟管3、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4、管壁開孔的放空管5。各裝置的功能與連接關(guān)系是計量泵2分別與碳源溶解槽1、連接軟管3 相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4分別與連接軟管3、管壁開孔的放空管相連 5，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4與濕地底部的管壁開孔的放空管5用三通連接， 管壁開孔的放空管5位于濕地底層，管壁開孔的放空管5管壁開孔孔徑為5 7mm，孔間距為150 200rnrn。
A、 碳源溶解槽1:外加碳源一般是粉末狀的固體，需要先進入碳源溶解槽 進行溶解，本發(fā)明選用帶攪拌機的快速溶解槽。
B、 計量泵2:對不同處理量和不同C/N的污水，投加到濕地中的碳源量都 不一樣，需要進行精確投加，因此本發(fā)明采用計量泵進行碳源調(diào)控。
C、 連接軟管3:用于計量泵出水口與復(fù)合垂直流人工濕地通氣管的連接， 功能是作為外加碳源的輸送管道。
D、 復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4:通氣管是從濕地底部伸出到濕地表層上 的立管，原有功能是將濕地內(nèi)部微生物作用下產(chǎn)生的各種氣體(N2、 C02、 CH4等) 輸出到大氣中，并能夠補充濕地氧氣。在本發(fā)明中，將復(fù)合垂直流人工濕地通氣 管4與濕地底部的管壁開孔的放空管5用三通連接，形成一個系統(tǒng)，用作碳源的 輸送管道。
E、 管壁開孔的放空管5:管壁開孔的放空管5位于濕地底層，原有功能是 為了在濕地需要進入空床階段或檢修時，排干濕地內(nèi)部的處理水。但在濕地正常 運行階段，放空管是閑置的，所以在本發(fā)明中，將濕地放空管充分利用起來，用 來與通氣管連接后輸送外加碳源。管壁開孔的放空管5管壁開孔孔徑為5 7mm， 孔間距為150 200mm。所使用到的管道管徑根據(jù)濕地處理水量、碳源投加量和 設(shè)計規(guī)范計算決定，在此不予限定。
在實施例中其工作過程是
(1) 按照上述補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法A，構(gòu)建處理水量為 60L/d的復(fù)合垂直流人工濕地小試系統(tǒng)兩套，濕地填料由無煙煤、生物陶粒、沸 石三種組成，下行流濕地中種植美人蕉，上行流池內(nèi)種植菖蒲。
(2) 將1.5g葡萄糖溶解到500ml自來水中，因為水量小，直接用燒杯代替 溶解槽。
(3) 將500ml葡萄糖水溶液直接倒入其中一套小試系統(tǒng)的通氣管中，將
7500ml自來水倒入另外一套系統(tǒng)中作為對照組。
(4) 開始濕地進水，進水硝態(tài)氮濃度均值為28.8 mg，L—1， CODa均值為 llOmg'U1，水力負荷為0.85 m3* (m2-d)"，水力停留時間為20h。
(5) 取兩套濕地出水進行水質(zhì)分析，對照組與投加1.5g葡萄糖后的系統(tǒng)硝 態(tài)氮出水濃度分別為12.38mg4A7.98mg'L人硝態(tài)氮平均去除率分別為57.0%、 72.3 % 。
實驗結(jié)果表明通過補充碳源到復(fù)合垂直流人工濕地底部，為反硝化反應(yīng)提供 足夠的電子供體，改善了濕地進行反硝化的環(huán)境，濕地對低碳高氮廢水的脫氮效 果有顯著性提高。在實施例中，進水中含有的CODcJ口上投加的1.5g葡萄糖， 實際碳氮比僅為4.3 : 1，遠低于在進水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比
(6 : 1 7 : l)。因此該補充碳源方法的突出優(yōu)點是顯著性提高濕地脫氮效率，
并節(jié)約外加碳源成本。
權(quán)利要求
1、一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，其步驟是A、將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與管壁開孔的放空管用三通連接，形成碳源輸送管道，濕地內(nèi)安裝填料，種入植物，然后將連接軟管的一端套在露出濕地填料表層的通氣管上，另一端與計量泵的出水口相連；B、將葡萄糖在溶解槽中用自來水溶解；C、通過計量泵將A中的液態(tài)碳源泵入濕地表層的通氣管中，液態(tài)碳源順著通氣管向下流入到與其底部相連的管壁開孔的放空管中，再通過管壁開孔的放空管管壁上的小孔流出，進入到濕地底部。
2、 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源方法的裝置， 它包括碳源溶解槽(1)、計量泵(2)、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管(4),其特征在于計量泵(2)分別與碳源溶解槽(1)、連接軟管(3)相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣 管(4)分別與連接軟管(3)、管壁開孔的放空管(5)相連，復(fù)合垂直流人工濕地通 氣管(4)與濕地底部的管壁開孔的放空管(5)用三通連接，管壁開孔的放空管(5) 位于濕地底層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源方法的裝置， 其特征在于所述的管壁開孔的放空管(3)管壁開孔孔徑為5 7mm，孔間距為 150 200mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種補充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置，首先將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與管壁開孔的放空管用三通連接，形成碳源輸送管道，濕地內(nèi)安裝填料，種入植物；其次將葡萄糖在溶解槽中用自來水溶解；第三通過計量泵將液態(tài)碳源泵入濕地表層的通氣管中，通過管壁開孔的放空管管壁上的小孔流出。該裝置連接關(guān)系是計量泵分別與碳源溶解槽、連接軟管相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管分別與連接軟管、管壁開孔的放空管相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，管壁開孔的放空管位于濕地底層。該方法簡單易行，操作方便，能有效地提高了復(fù)合垂直流濕地的脫氮效率，節(jié)省碳源，經(jīng)濟效益明顯。
文檔編號C02F3/32GK101462796SQ200810246308
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者佘麗華, 吳振斌, 棟 徐, 鋒 賀 申請人:中國科學(xué)院水生生物研究所