[发明专利]序批式人工湿地污水处理脱氮过程氧化亚氮减排控制系统

说明书

技术领域

本发明属于污水处理、环境保护技术领域，具体涉及一种减排温室气体N₂O的强化生物脱氮的组合式人工湿地中水处理系统。

背景技术

20世纪70年代以来，世界范围内的水体富营养化问题日渐突现，这使得废水脱氮除磷问题成为水污染控制中广泛关注的热点。针对污水脱氮问题，研究者开展了生物脱氮的微生物学机理研究，产生了很多切实有效的工艺，其中包括传统的硝化反硝化工艺、短程硝化反硝化工艺以及厌氧氨氧化工艺等。随着研究的不断深入，研究者们发现在传统的污水生物脱氮处理工艺中不但会产生氮气，而且会产生气态氮氧化物一氧化二氮(N₂O)。N₂O是一种强力的温室气体，大气中N₂O体积分数每增加一倍，将会使全球地表气温平均上升0.3℃，且N₂O的全球增温潜势，分别为CO₂的320倍、CH₄的4-21倍,对全球温室效应的贡献约占5%-6%。所以，开发一种适用的能控制N₂O气体减排同时具有很好脱氮效果的污水处理技术对减少污水处理中温室气体的产生及缓解全球温室效应具有重大意义。

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制地投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物及微生物的物理、化学和生物三重协同作用，对污水和污泥进行处理的一种技术。人工湿地中水处理以其有机负荷高、投资少、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高等优点受到人们的青睐，近年来以人工湿地为核心的中水处理工艺得到了广泛应用。

污水脱氮处理中N₂O主要产生于微生物的硝化和反硝化阶段，硝化阶段溶解氧含量低，会促进氧饱和常数较低的氨氧化菌（AOB）的快速增长，从而使亚硝酸盐（                                                ）大量积累，使得AOB利用为电子受体产生N₂O。反硝化阶段溶解氧含量过高，反硝化菌优先利用O₂为电子受体进行呼吸，导致反硝化不彻底，反硝化最终产物为N₂O，而且O₂含量过高会抑制N₂O还原酶的活性，致使N₂O还原为N₂的过程受阻；由于反硝化过程中N₂O还原酶对有机电子供体的亲和力较其他反硝化还原酶低， COD/N过低或碳源不足时，N₂O还原酶无法竞争获得足够的电子供体而使得N₂O释放通量增加。

中国专利文献CN103214100A于2013年7月24日公开了一种序批式运行的人工湿地中水处理系统，该技术只是单一控制硝化阶段的好氧条件，虽然可以有效地控制硝化阶段温室气体的产生，但是该工艺并没有设置缺氧段，所以对TN的去除率不高，并且该技术并没有提供控制缺氧段温室气体减排的方法。中国专利文献CN102633366A于2012年8月15日公开了一种“能控制甲烷排放的山地城市人工湿地污水处理系统”，该技术利用跌水曝气进行富氧控制甲烷排放，但是该工艺只是单一的控制甲烷的产生，并没有涉及到强温室气体N₂O的减排，并没有设置缺氧段强化反硝化，对总氮（TN）的去除效果并不高。中国专利文献CN102642990A于2012年8月22日公开了人工湿地污水处理氧化亚氮排放控制系统，该技术整个过程为连续运行，通过人为调节pH和表面富氧来控制N₂O的产生，但是该技术第二段反硝化阶段没有进入原污水，碳源不足，TN去除率不高，而且表面水平流富氧效果并不明显，N₂O减排量有限。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种序批式人工湿地污水处理脱氮过程氧化亚氮减排控制系统，它在出水水质满足《城市污水再生利用-城市杂用水水质》（GB/T18920—2002）标准的前提下，能够减少N₂O的产生，同时提高TN去除率，且能降低能耗。