[发明专利]一种人工湿地污水处理方法

说明书

本发明提供涉及一种人工湿地污水处理方法。采用曝气/布水一体化装置对垂直潜流湿地进行曝气和布水，曝气/布水一体化装置包括曝气/布水一体管以及曝气风机，曝气/布水一体管包括设置在垂直潜流湿地的下部的布水管、设置在布水管中的微米曝气管，布水管和微米曝气管之间形成有间隙；按照气水体积比为(1～2)：1使空气或氧气进入微米曝气管，使待处理水进入间隙，空气或氧气与待处理水在间隙内混合并形成带气泡的待处理水，带气泡的待处理水进入垂直潜流湿地进行净化处理。本发明能够在提高内部氧转移效率的同时，降低人工潜流湿地系统的占地面积；在高水力负荷条件下，也具有较优异的水处理效果。

技术领域

本发明属于水生态技术领域，具体涉及一种人工湿地污水处理方法。

背景技术

人工湿地可以通过选择不同的基质、不同微生物以及不同动植物，形成独特生态环境，对污水进行净化。根据污水在湿地中的不同流动方式可分为表面流人工湿地和潜流人工湿地。其中潜流人工湿地利用填料表面生长的生物膜，丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用，去除水中污染物。

根据国内人工湿地相关规范(《污水自然处理工程技术规程》CJJT54-2017)要求，潜流湿地水力负荷北方：0.2～0.5m³/(m²·d)、水力负荷南方：0.4～0.8m³/(m²·d)、水力停留时间≥ 1.0～3.0天；BOD₅表面负荷：4～10g/(m²·d)、NH₃-N表面负荷：2～5.5g/(m²·d)；BOD₅去除率：40～85％、NH₃-N去除率：25～65％。

能够达到上述指标的传统潜流人工湿地存在占地面积大，水力停留时间长，处理效率低的问题。传统潜流人工湿地由于内部氧利用效率低，缺氧环境造成硝化反应速率低，因此 NH₃-N去除效率低，为了达到上述规定的要求，必须通过外部设施充氧解决湿地内部氧利用率低的问题。

如果直接将空气和水一起通过穿孔管通入潜流湿地系统，由于穿孔管氧转移效率低，仅为管式膜片微孔曝气器、盘式膜片微孔曝气器、微米曝气管的30％及以下，所需曝气风量过大，造成运行费用过高。

若直接将溶气水通过穿孔管通入湿地系统，无法保障整个填料层含氧量分布均匀，因此需提高曝气风量或降低潜流湿地中填料层的高度，且没有大量气泡对填料进行擦洗，填料层更容易出现堵塞现象，最终造成运行费用过高。

若将气体和水分开通入潜流湿地，由于潜流湿地相较于其他水处理设施通常不对填料层进行反冲洗等防堵塞措施，因此为了减少填料堵塞风险，填料层一般采用机械强度高、粒径大、重量大的碎石等填料，而传统氧转移效率较高的曝气设施的曝气管具有材质硬度低等缺点，例如管式膜片微孔曝气器、盘式膜片微孔曝气器、微米曝气管等，因此不能直接铺设于填料层的下端部。

现有潜流人工湿地中，通常选择将曝气管铺设于填料层中靠近填料层上端部的位置处，使曝气孔朝向填料层的底部，以此减轻填料对曝气管的压力，提高曝气管的使用寿命，但是该方式下氧转移率的提高非常有限，气泡无法到达填料层的下端部，造成下端部缺氧，湿地内部氧利用率仍然较低，且下端部无气泡擦洗填料，填料层更容易堵塞；也有些将曝气管设于湿地填料层下方，但需将曝气管与湿地填料层隔离保护，造成土建等建设费用上升，且当曝气量较小时氧气和待处理水进入填料时，已经发生溶氧，填料层上端部还是存在缺氧的现象，需要适当降低填料层的高度，此时为了保证水处理量，将大大增加占地面积，且气泡量减少，填料层更易出现堵塞现象，同时维护时也比较麻烦。

因此开发一种能够在提高内部氧转移效率的同时，能够降低人工潜流湿地系统的占地面积和降低维护成本；在提高水力负荷而不提高曝气量的前提下，能够达到较高的BOD₅去除率和NH₃-N去除率的污水处理方法，是实现低处理成本、高净化效率的关键。

发明内容