[发明专利]三相溢流高效补氧湿地系统

说明书

本发明公开了一种三相溢流高效补氧湿地系统，它解决了现有湿地存在的复氧效果差、能耗高、COD及氮磷去除率低、易发生短流现象及有机污堵等问题，将湿地床分隔成中央内嵌区和外围溢流区，使得中央内嵌区可以为待处理水体提供固‑液‑气三相共存的环境，实现高效的氧气补给，还增强了气体传质效率，其技术方案为：包括湿地床，所述湿地床中部设置中央挡板将湿地床分隔成中央内嵌区和外围溢流区，所述中央内嵌区的填料高度高于外围溢流区的填料高度，以使中央内嵌区处于固‑液‑气三相共存状态。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种三相溢流高效补氧湿地系统。

背景技术

虽然我国的国土幅员辽阔，但却是一个干旱缺水严重的国家。我国的人均水资源仅约为世界平均水平的30％，水资源短缺问题明显制约着我国的经济与社会发展，污水的高效处理和水资源回用是我国当下必须攻克的一项难题。在经济飞速发展的大环境下，国民经济的各产业部门都得到了迅速发展，这些发展无疑伴随着大量的污水排放等环境问题。近年来，我国的污水排放量居高不下，并有逐年增长的趋势，随之而来的水环境问题亟待解决。为了解决诸如此类的水环境污染问题，我国的污水处理技术在不断完善和发展。

目前，我国的污水处理工艺已经趋于成熟，逐渐发展起来了活性污泥法、生物滤池、氧化塘，人工湿地等多种污水强化处理工艺。其中，“人工湿地”作为一种独具特色的生态污水处理技术，是实现河湖水质达标，全面提升水环境质量的重要措施。人工湿地具有处理效果稳定、投资低、管理方便和美化环境等优点，还可促进物质和生态环境的良好循环，在发展中地区流域污染治理中具有突出的技术优势和广阔的应用前景，在近十余年在山东、广东、四川、江苏等多省已被广泛应用于污染河水、城市污水厂尾水、分散生活污水等多种类型污水的处理。以山东省为例，根据山东省统计年鉴显示：截至2016年山东省共建设人工湿地634.45千公顷，与2008年的100.98千公顷相比增长了6倍有余。

人工湿地是对环境自净过程的模拟和强化，其对水中污染物的去除机理复杂，包含了微生物降解、植物吸收、物理性吸附和化学沉淀等多种作用，其中微生物的好氧呼吸是湿地对污水中有机污染物(以化学需氧量chemical oxygen demand,COD计)去除的重要途径，而总氮(total nitrogen,TN)主要通过硝化细菌等特殊功能细菌的好氧硝化与缺氧反硝化作用和厌氧氨氧化作用等被去除(梁威,胡洪营,2003)。

人工湿地在实际工程运用过程中同样存在若干限制因素。湿地水质净化的机理分析和大量的实验室数据表明：溶解氧不足是造成污染物去除率低和湿地有机物堵塞的重要原因。为了实现人工湿地高效复氧的目标，目前研究者提出了多种湿地增氧技术，如跌水式进水、底端曝气和潮汐流进水操作等。其中，底端曝气操作虽然在补氧方面具有明显优势，但其高能耗的特点使其在实际工程运用中不具备经济型。跌水式进水和潮汐流进水操作凭借其低能耗、高效去污和简单易行等优势逐渐被应用到实际工程中，然而，相关研究表明，无论是跌水式还是潮汐流式进水，其补充的溶解氧在充氧后短时间内都会消耗殆尽，不能维持稳定持久的溶解氧浓度，从而无法达到很好的脱氮效果以及预防有机堵塞的效果。可见，目前的人工湿地补氧技术尚不能满足湿地大规模经济性应用中持续、高效的复氧需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种三相溢流高效补氧湿地系统，其通过中央挡板的设置，将湿地床分隔成中央内嵌区和外围溢流区，中央内嵌区基质高于外围溢流区，两区域在底部连通，液面维持在外围溢流区顶部高度，使得中央内嵌区液位以上部分可以为待处理水体提供固-液-气三相共存的环境，实现高效的氧气补给，还增强了气体传质效率；本发明的湿地系统在传统湿地的基础上，进行不同高度基质的内嵌以营造中央内嵌区液位以上部分固-液-气三相共存的好氧环境，并在湿地内部设置中央挡板以优化水流路径，具有高效补氧的优势，可以实现COD及氨氮的高效去除。

进一步的，本发明采用下述技术方案：