[发明专利]用于高浓度污水处理的循环流廊道湿地工艺及运行技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环流廊道湿地水处理工艺，通过廊道湿地内水体的循环流动和功能填料季节再生，实现高浓度污水全年的高效低耗达标排放及回用。 

背景技术

畜禽养殖废水是一种常见的难处理高浓度废水，废水中COD和NH₃常高达2000～30000mg/L和500～2000mg/L。这类废水进入水环境中，必将导致受纳水体快速富营养化，水体发黑、变臭，鱼类死亡，进而导致水生态系统的最终破坏。对这类浓度高、悬浮物含量大、排放不规律的养殖废水，仅采用厌氧处理工艺难以实现废水的达标排放，而多种处理技术的结合应用必将导致处理成本的大大增加。因而，即使在发达国家，昂贵的处理成本也成为制约畜禽养殖废水达标排放的重要因素。 

在中国，畜禽饲养规模正在快速增长。从1980年到2002年，畜禽养殖业在我国农业产值中所占比例从18％增加到35％；我国已成为世界最大的肉、蛋生产国，禽肉、猪肉、鸡蛋产量均居世界第一。每年，我国畜禽粪便COD的排放量高达7118万吨，远远超过我国工业废水和生活废水的排放总量。大部分畜禽养殖污染物直接或间接排入周边水体，成为农村及河湖的重要污染源。尽管畜禽养殖污水治理已受到国内重视，但常规污水处理工艺高昂的建设和运行成本导致其难以在广大农村推广，这种窘境在我国畜禽养殖区广泛存在。高效廉价的处理工艺成为畜禽养殖业良性发展的基础。 

人工湿地是一种高效低耗的污水处理工艺，在世界很多地区获得广泛应用，然而传统人工湿地工艺难以直接用于处理高浓度畜禽养殖废水。例如：进水中高浓度的COD和NH₃会导致湿地中溶解氧(DO)快速消耗，水体呈厌氧状态，硝化反应中止，系统脱氮效率显著降低，湿地前端形成低处理效率区；随着水体流动，以及高浓度污染物的大量积累，湿地内低处理效率区将沿水流方向逐渐增大，最终导致整个湿地系统处于低效率水平；水体中高浓度的NH3还会抑制植物的活性，导致植物根系腐败；高浓度污水直接进入表面流湿地易导致水体恶臭，甲烷气体大量产生，而直接进入潜流湿地易导致填料堵塞；每年低温期，湿地植物及微生物活性下降，处理出水水质显著恶化。上述原因导致传统人工湿地处理工艺难以直接用于高浓度污水的达标排放，而仅用作低浓度污水的深度处理。 

发明内容

本发明针对高浓度污水所导致的人工湿地处理效能降低、水质恶化等问题，研发出一种 经济成本低、适宜于在我国农村广泛推广的新型循环流廊道湿地。该循环流廊道湿地以“回”字形布局降低了高浓度污染物对湿地生态环境的危害，省略了一级和二级处理单元，保障了低温期湿地单元的脱氮效能，实现了高浓度有机、氨氮废水的高效低成本达标排放。 

本发明的技术方案如下： 

1、一种用于高浓度污水达标排放的循环流廊道湿地处理工艺，其特征在于该工艺按如下步骤进行：首先高浓度污水直接进入循环流廊道湿地的稀释区，高浓度的COD和NH₃可以得到稀释，悬浮颗粒可有效沉淀，进入复合流廊道区的污水浓度明显降低；稀释后污水由提升装置定时、定量提升至复合流廊道区；各湿地单元内水环境不同，前端单元呈厌氧状态，后端单元呈好氧状态；依靠水体自流，污水依次以下向、上向流形式流经各湿地单元，有机物、氨氮和磷酸盐得到有效去除；处理出水进入储水区，部分回用于农业用水、养殖场洗涤用水或直接达标排放，剩余部分自流进稀释区重新进入循环。 

2、循环流廊道湿地结构简单，整个工艺仅包含稀释区、复合流廊道区、储水区等3个功能区，不需配套沉淀、生物接触氧化等其他辅助单元。整个系统内仅需1台间歇运行的提升泵作为动力设备，这保持了湿地低运行成本的优点。各湿地单元的承托层中设置了曝气装置，通过调节曝气量有助于调控各单元溶解氧水平，保障硝化反应的顺利进行。 

3、循环流廊道湿地前端2个湿地单元采用大孔隙率陶粒或煤渣作为填料。填料表面及内部附着生长了大量的厌氧和兼氧微生物，有助于污水中有机物和NO_x^-的有效去除。复合流廊道区剩余3个湿地单元采用离子交换能力强的天然钙型沸石作为填料。这3个单元中水体一般呈好氧状态，通过沸石吸附和硝化机制的共同作用，NH₃能得到有效去除。此外，通过与天然钙型沸石释放的Ca²⁺结合生成磷酸钙沉淀，水体中的磷酸根也能够得到有效去除。