一种具有深度脱氮功能的微曝气型固体碳源湿地系统及其脱氮处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及污水处理技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，随着城镇化和人民生活水平的提高，大量分散型生活污水(如:小城镇、高速公路服务区等)，未经处理或不适当处理后随意排放导致了严重的水环境污染和生态环境恶化。结合分散型污染的特点和村镇经济发展水平等实际情况，选择工艺简单、费用低廉、效果良好的水处理技术是解决当前污染的关键。人工湿地具有投资小、能耗和运行费用低、适用范围广等优点，已经成为分散型污水污染防治的重要技术。
[0003]然而，大多数地区的人工湿地主要以潜流湿地(水平潜流或垂直潜流)为主，普遍存在脱氮效果差的问题。硝化/反硝化过程作为湿地微生物脱氮的主要途径，其中硝化过程成为脱氮的限制因素。针对硝化过程受限的问题，适当的人工曝气可有效促进硝化的进行。但连续曝气成本高、不能产生脱氮所需的好氧/厌氧交替环境，而间歇曝气则可以通过好氧/厌氧环境转换来强化氮的去除。对于高强度废水而言，间歇曝气仅能起到硝化作用。同时，反硝化过程也需补充足够的碳源，一般是通过外加碳源调控C/N比例来实现高效反硝化过程，但成本过高。
[0004]对现有技术进行检索，CN102992500A公开了一种垂直流人工湿地底层曝气增氧方法，通过在湿地地层曝气增氧来提高水中的溶氧含量，进而实现高效硝化过程。CN105110551A公开了一种高溶氧曝气结合人工湿地的污水处理系统及处理工艺，通过分离的曝气系统和湿地系统组合来实现高效硝化过程。CN102260021A公开了一种无需外加碳源的生活污水深度脱氮工艺和装置，通过微曝气垂直潜流湿地与水平潜流湿地的组合工艺来实现全程自养脱氮(好氧/厌氧氨氧化)过程。此外，中国专利公告号CN103043786A公开了一种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置及工艺、CN102826649A公开了一种利用缓释固体碳源进行生物脱氮的方法、CN103253772A公开了一种水平潜流人工湿地固体碳源强化脱氮系统，这些缓释碳源系统均表现出了较好的反硝化特性。以上研究均是单方面强化硝化或反硝化过程，以及通过组合形式实现高效脱氮过程。但是如何在同一湿地系统内实现硝化/反硝化过程仍是一个挑战，目前，仍没有在同一湿地系统内部采用微曝气和投加缓释碳源(无需控制碳氮比、成本低)来实现好氧/厌氧交替和反硝化碳源强化污染物去除的相关报道。
【发明内容】
[0005]本发明要解决目前难以在同一湿地系统内实现硝化/反硝化过程的技术问题，而提供一种具有深度脱氮功能的微曝气型固体碳源湿地系统及其脱氮处理工艺。
[0006]—种具有深度脱氮功能的微曝气型固体碳源湿地系统包括蓄水池、蠕动栗、进水管、布水区、微氧曝气区、微氧曝气条、炉渣填料区、缓释碳源区、上层覆盖区、湿地植物、集水区和排放管；
[0007]所述蓄水池与蠕动栗进水口连通，蠕动栗出水口连通进水管的一端，进水管的另一端通入布水区，在布水区和集水区之间为上层覆盖区，湿地植物设置在上层覆盖区的上方，集水区与排放管连通；
[0008]所述微氧曝气区、炉渣填料区和缓释碳源区设置在上层覆盖区的下方，且微氧曝气区、炉渣填料区和缓释碳源区为水平潜流折流湿地结构，其中微氧曝气区设置在水平潜流折流湿地前端，微氧曝气条设置在微氧曝气区内部，炉渣填料区设置在水平潜流折流湿地中端，缓释碳源区设置在水平潜流折流湿地末端。
[0009]采用所述的一种具有深度脱氮功能的微曝气型固体碳源湿地系统，废水从蓄水池通过蠕动栗通过进水管进入布水区，然后进入微氧曝气区，调节微氧曝气条进行间歇曝气，保持好氧/厌氧交替的环境，曝气时控制微氧曝气区的微氧浓度为0.2mg/L?2mg/L，保证充分的硝化过程和厌氧反硝化环境;在炉渣填料区进行前端硝化过程，向缓释碳源区的反硝化过程提供底物，并保持缺氧过渡环境;在末端缓释碳源区中通过内碳源逐步释放为异养反硝化菌补充可利用的碳源;保持系统具有硝化/反硝化脱氮性能;然后废水到达集水区，经过排放管排出。
[0010]本发明中所述系统通过折流设计，使废水通过水平流和垂直流的混合运行模式，有效延长了底物与基质的接触时间；同时，前端微曝气砾石区为硝化过程提供了保障，中端炉渣填料区在充足碱度补充的情况下有利于硝化作用的充分进行，而末端的缓释碳源填料区则起到最终的氮素去除过程。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]1、本发明所采用的前端间歇微氧曝气策略有利于克服传统人工湿地硝化效果差的问题，同时也有助于营造好氧/厌氧交替的脱氮氛围。
[0013]2、本发明所采用的中端炉渣填料区则有效保证了前端硝化过程的充分进行，为末端反硝化的高效进行提供充足的底物和相对的缺氧过渡环境。
[0014]3、本发明所采用的末端农业生物质废弃物填料(缓释碳源)通过缓慢释碳过程来保障反硝化的充分进行，同时湿地的折流设计有效延长了废水与基质的接触时间，有利于氮素的高效去除。
[0015]4、本发明所采用的一种具有深度脱氮功能的微曝气型固体碳源湿地系统及工艺，通过构建曝气强化硝化区、硝化过渡区，以及缓释碳源脱氮区，有效的实现同一系统内部高效的硝化/反硝化脱氮过程。
[0016]本发明用于分散型生活污水的深度脱氮。
【附图说明】
[0017]图1为【具体实施方式】一的不意图。
【具体实施方式】
[0018]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0019]【具体实施方式】一:本实施方式一种具有深度脱氮功能的微曝气型固体碳源湿地系统包括蓄水池1、蠕动栗2、进水管3、布水区4、微氧曝气区5、微氧曝气条5-1、炉渣填料区6、缓释碳源区7、上层覆盖区8、湿地植物9、集水区10和排放管11;
[0020]所述蓄水池I与蠕动栗2进水口连通，蠕动栗2出水口连通进水管3的一端，进水管3的另一端通入布水区4，在布水区4和集水区10之间为上层覆盖区8，湿地植物9设置在上层覆盖区8的上方，集水区10与排放管11连通；
[0021]所述微氧曝气区5、炉渣填料区6和缓释碳源区7设置在上层覆盖区8的下方，且微氧曝气区5、炉渣填料区6和缓释碳源区7为水平潜流折流湿地结构，其中微氧曝气区5设置在水平潜流折流湿地前端，微氧曝气条5-1设置在微氧曝气区5内部，炉渣填料区6设置在水平潜流折流湿地中端，缓释碳源区7设置在水平潜流折流湿地末端。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述微氧曝气区5采用的基质为砾石，粒径为4?8cm;炉渣填料区6采用的基质为炉渣，粒径为4?8cm;缓释碳源区7采用的基质为废木头、水稻秸杆、玉米秸杆、玉米棒和枯落物中的一种或任意几种的组合，粒径为3?5cm。其它与【具体实施方式】一相同。
[0023]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:所述微氧曝气区5的填充厚度< 40cm。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0024]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:所述炉渣填料区6的填充厚度< 40cm。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0025]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:所述缓释碳源区7的填充厚度< 40cm。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0026]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:上层覆盖区8采用的基质为砾石，填充厚度< 10cm。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0027]本实施方式有利于大气扩散，且上层砾石覆盖区种有湿地植物。
[0028]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:微氧曝气区
5、炉渣填料区6和缓释碳源区7的填充体积为2:2:2，且每个填料区为两个隔室，共6个隔室。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0029]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:微氧