提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置及方法

摘要

本发明公开了一种提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置及方法，包括通过管道相互配合连接的预处理装置、回用监测装置、曝气生态混合氧化装置、复合垂直流人工湿地装置；曝气生态混合氧化装置内设有黑麦草、砾石、石灰石、曝气管道、与曝气管道相配合的曝气器、与曝气器相配合的时间控制器。本发明通过设置的曝气器，一方面能增加生态系统好氧处理范围，并结合复合垂直流人工湿地装置，形成好氧、缺氧、厌氧、缺氧环境，增加生态系统对有机物和氮的去除，提升了工业园区生化尾水生物安全，另一方面通过控制曝气强度，能节约能源的使用。

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理的技术领域，尤其涉及一种提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，同时还涉及一种提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理方法。

背景技术

精细磷化工产品属于工业生产原料和日用消费必需的原料，被广泛应用于医药、电子、建材、环保等行业，具有较高的附加值，且市场需求潜力大，已成为国民经济中具有重要作用的一个行业。伴随着下游产品需求的稳步增长及运用领域的不断扩展，精细磷化工行业面临广阔发展前景。目前精细磷化工领军企业在迈向高质量发展的进程中，环保风险、化工园区综合竞争力等有待加强。

精细磷化工产业园在培育产业链的过程中，污水排放波动性大，有机污染物种类复杂且浓度高，可生化性差，有些生产线排放污水还含有多种重金属离子，盐度高且酸性强，因此污水生物毒性大且较难处理。为有效减低环保风险，园区建设污水处理厂，污水经园区污水处理厂预处理达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的三级标准和地区污水处理厂接管标准后由工业园管网排入地区污水处理厂。但是通常只关注COD、NH

针对化工园区尾水的深度处理技术主要有物理法、化学法和生物法，物理法常见的有膜分离、活性炭吸附等；化学法有高级氧化等；生物法有接触氧化、A

发明内容

基于上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，结构简单，使用方便，解决了现有技术中缺乏有效的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全技术问题。

本发明另一个目的是在于提供了一种提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理方法，方法易行，操作方便，投资运行费用低，效果好(COD降解率＞50％，生物安全性大幅提高)，兼具污染物去除、毒性检测、景观娱乐等功能，可解决夏季长藻和冬季运行问题，并减少了化工园碳排放，在污染物降解的同时也建设了绿色精细磷化工产业园。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，包括通过管道相互配合连接的预处理装置、回用监测装置、曝气生态混合氧化装置、复合垂直流人工湿地装置；曝气生态混合氧化装置内设有黑麦草、砾石、石灰石、曝气管道、与曝气管道相配合的曝气器、与曝气器相配合的时间控制器。

所述的预处理装置内设有水力提升器、与水力提升器相配合的出水管、与水力提升器相配合的进出水控制器；

所述的复合垂直流人工湿地装置内设有第一植物，两个穿孔布水管、陶粒、铁碳微电解材料、活化沸石、碎石、第一穿孔集水管、第二穿孔集水管、第二植物、两个排水管、可调节液位放空管。

可选的，回用监测装置内设有第三植物。

可选的，预处理装置与回用监测装置之间连通有输送管道，输送管道呈Y型。

进一步的，输送管道、排水管上装设有阀门。

本发明的关键部件：曝气管道、铁碳微电解材料、可调节液位放空管、排水管、稀有鮈鲫。

本发明的曝气生态混合氧化装置针对现有现有生态湿地对有机物去除效率低，增加曝气管道，形成曝气生态混合氧化装置，在污染物冲击负荷较大的情况下也获得了较好的有机物去除效果。

复合垂直流人工湿地装置针对精细磷化工产业园生化尾水特点选取了针对性基质，尤其是使用铁碳微电解材料，应用电化学方法在湿地内降解难降解污染物。

针对植物生长需要水位调节，设置了可调节液位放空管。稀有鮈鲫为回用监测装置主要的指示物种，用于监测排放废水的毒性。

排水管为低温和夏季长藻时的运行管路，解决了冬季低温结冰及夏季水面长藻的问题。

另外，本发明的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理方法，其步骤为：

A、废水进水采用间歇式进水，进水周期为1-4h，进水控制方式为时间控制器，进水方式为使用水力提升器从预处理装置提升至曝气生态混合氧化装置，根据泵的功率和水力负荷确定进水量，复合垂直流人工湿地装置的水力负荷根据水质情况可选择为0.05-0.3m

B、曝气生态混合氧化装置至复合垂直流人工湿地装置为推流式前进，不需要外加动力；

C、曝气生态混合氧化装置的曝气系统可采用间歇式曝气或持续曝气，水力负荷较大可降解有机物成分高时可采用持续曝气，否则采用间歇曝气；

D、植物选取时需根据水质情况进行选取，前端应布设耐受性较好的植物；

E、应根据主要污染物的不同选择不同的基质，对于去除废水中的有机污染物，选择陶粒、无烟煤；对于去除磷选择具有磷吸附性能的基质，且放置在易于更换的位置；对于去除尾水中氮，优先选择沸石、陶瓷滤料，并可在反硝化区域添加可作为反硝化电子供体的基质；

F、废水通过自流进入回用监测装置，池内放养2cm左右的稀有鮈鲫，并定期进行鱼苗的更换；

G、出水排入管网或进行回用。

本发明在前端曝气增加了生态系统对尾水可生物降解有机物的去除效率，后端的微电解材料的添加及厌氧环境增加了对尾水难降解有机物的去除，并为脱氮提供电子供体。当冬季气温较低时，可采用加大前端曝气量，调节后端系统的水位，保证湿地冬季的运行。通过对污染物的转化降解，出水排到回用监测系统中。本发明在提高精细磷化工产业园生化尾水水质的同时也提升了生物安全性，且生态处理方法操作简单，运行费用低，景观效果较好，有助于精细磷化工绿色生态产业园园区建设。

由上，本发明与现有技术相比至少具备以下有益效果：

1、通过生态处理装置前端的曝气，增加生态系统好氧处理范围，结合复合垂直流人工湿地，形成好氧-缺氧-厌氧-缺氧环境，增加生态系统对有机物和氮的去除，提升了工业园区生化尾水生物安全。

2、通过在生态系统内添加微电解材料，将废水中难降解有机物转化为易降解有机物，增加废水中有机污染物的去除，同时可为反硝化脱氮提供电子供体。

3、通过设置高低不同的出水管路，依据冻土层深度设置不同地区低出水管路位置，克服了现有生态系统冬季无法运行或者运行效果差的问题，也解决了夏季湿地表面藻类难以去除的问题。

4、通过控制曝气强度，节约能源的使用；并控制系统运行，实现周期性进水。

5、通过草地、湿地、沉水植物、稀有鮈鲫的景观搭配，实现了娱乐、观赏、休闲、教育、水质监测于一体的工业园区尾水处理景观，形象的展现了生态处理方法及装置对提升工业园区生化尾水生物安全所起的作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的生态处理装置的结构示意图；

图2为发育异常及发育正常的稀有鮈鲫胚胎特征示意图；

图3为冬季运行时稀有鮈鲫胚胎畸形率及存活率示意图，其中(a)为畸形率，(b)为存活率；

图4为夏季运行时稀有鮈鲫胚胎畸形率及存活率示意图，其中(a)为畸形率，(b)为存活率。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-预处理装置，2-水力提升器，3-出水管，4-进出水控制器，5-曝气生态混合氧化装置，6-黑麦草，7-砾石，8-石灰石，9-曝气管道，10-曝气器，11-时间控制器，12-复合垂直流人工湿地装置，13-第一植物，14-穿孔布水管，15-陶粒，16-铁碳微电解材料，17-活化沸石，18-碎石，19-第一穿孔集水管，20-第二植物，21-第二穿孔集水管，22-排水管a，23-排水管b，24-阀门a，25-阀门b，26-可调节液位放空管，27-回用监测装置，28-第三植物，29-稀有鮈鲫，30-阀门c，31-阀门d。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

下面参见图1至图4对本发明的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置及方法进行详细说明。

本发明所提供的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置包括：通过管道相互配合连接的预处理装置1、回用监测装置27、曝气生态混合氧化装置5、复合垂直流人工湿地装置12。

曝气生态混合氧化装置5内设有黑麦草6、砾石7、石灰石8、曝气管道9、与曝气管道9相配合的曝气器10、与曝气器10相配合的时间控制器11。曝气生态混合氧化装置5用曝气管道9进行曝气，复合垂直流人工湿地装置12使用微电解材料分隔缺氧区与厌氧区，形成好氧缺氧混合区、厌氧区。

通过设置的曝气器10，一方面能增加生态系统好氧处理范围，并结合复合垂直流人工湿地装置，形成好氧、缺氧、厌氧、缺氧环境，增加生态系统对有机物和氮的去除，提升了工业园区生化尾水生物安全，另一方面通过控制曝气强度，能节约能源的使用。

本实施例的预处理装置1内设有水力提升器2、与水力提升器2相配合的出水管3、与水力提升器2相配合的进出水控制器4。

本实施例的复合垂直流人工湿地装置12内设有第一植物13，两个穿孔布水管14(分别位于下行池的顶部和上行池的底部)、陶粒15、铁碳微电解材料16、活化沸石17、碎石18、两个穿孔集水管(第一穿孔集水管19和第二穿孔集水管21)、第二植物20、两个排水管、可调节液位放空管26，其中第一植物13包括美人蕉、风车草。第二植物20包括香蒲、鸢尾，并种植于上行池中。

本实施例的回用监测装置27内设有第三植物28，其中，第三植物28包括苦草，回用监测装置27内养殖有稀有鮈鲫29。回用监测装置27设置沉水植物和稀有鮈鲫29，具有悬浮物沉淀和水质监测功能。

本实施例的预处理装置1与回用监测装置27之间连通有输送管道，输送管道呈Y型。

本实施例的输送管道、排水管上装设有阀门。排水管包括排水管a22和排水管b23，阀门包括分别安装在排水管b23和排水管a22上的阀门a24、阀门b25、以及安装在输送管道上的阀门c30、阀门d31。

本发明的生态处理装置的污水流向为：污水先排入预处理装置1，经水力提升器2将污水提升至预处理装置1上的出水管3并流入曝气生态混合氧化装置5。污水在曝气生态混合氧化装置5采用推流方式向前流动，经底部的穿孔墙后通过上部的排水管将污水排进改良型的复合垂直流人工湿地装置12。污水进入复合垂直流人工湿地装置12后，经穿孔布水管14将污水均匀布撒在下行池的表面，之后污水在推流的作用下向下流动，在下行池的底部，污水经第一穿孔集水管19收集后，流入上行池底部的穿孔布水管，经上行池底部的穿孔布水管将污水均匀布设，之后在推流的作用下向上流动，经第二穿孔集水管21收集后经上部的排水管b23或中上部的排水管a22排出。复合垂直流人工湿地装置12排出的污水流入回用监测装置27，之后回流进入预处理装置1或者排出回用。

预处理装置1的作用为进行水质水量的调节，曝气生态混合氧化装置5通过曝气实现污水中好氧环境，加强对污水中可生化有机物的降解，并实现有机氮及氨氮向硝酸盐氮转化。复合垂直流人工湿地装置12的下行池及上行池的最上部可实现微好氧环境，中上部可实现缺氧环境，填充基质为陶粒15，为下行池好氧缺氧混合区和上行池好氧缺氧混合区；底部可实现厌氧环境，填充基质为活化沸石17和碎石18所在区域，分别为下行池厌氧区和上行池厌氧区；废水首先在下行池缺氧区进行反硝化作用脱氮，之后经过铁碳微电解材料16(下行池微电解区)将废水中部分难降解有机物转化为易降解有机物，并为反硝化作用提供电子供体；之后经过厌氧区，可将废水中的难降解有机物水解酸化，为上行池缺氧区的反硝化脱氮提供可利用碳源。回用监测装置27的作用为过滤澄清和水质监测，通过水草的作用实现水质的过滤，采用稀有鮈鲫进行水质监测。

预处理装置1的水力提升器2可通过进出水控制器4控制进入曝气生态混合氧化装置5的进水周期及每次进水量。曝气器10(鼓风曝气泵)可通过时间控制器11控制曝气周期及时间。改良型复合垂直流人工湿地装置12可通过开关阀门a24、阀门b25实现运行水位的调节；可通过调节可调节液位放空管26实现非正常状况下的池体内水位的调节。排水可通过阀门c30、阀门d31的开关实现废水回流进入预处理装置1或者排出回用。

本发明的生态处理装置在气温较低时的运行方法为，增加曝气生态混合氧化装置5的曝气量，关闭阀门a24，阀门b25，使复合垂直流人工湿地装置12在冻土层以下深度运行，既可以防止污水结冰，也可以起到保温作用，增加冬季运行时污染物的去除效率。

生态处理装置在夏季长藻时的运行方法为，关闭阀门a24，打开阀门b25，使改良型复合垂直流人工湿地装置12中污水在基质表面以下流动，在阳光的暴晒下，可杀死基质表面藻类，同时也不影响运行。

生态处理装置的主体基质可采用大粒径的砾石7，底部基质可采用石灰石8，用于平衡废水pH。活化沸石17采用小粒径，增加污染物去除，碎石18采用大粒径，起到支撑和布水作用。好氧缺氧混合区的基质陶粒15吸附能力强，易于后期更换及植物吸收营养。铁碳微电解材料16可来源于水生植物烧制生物炭，实现资源再利用。

本发明采用不同种类植物搭配，曝气生态混合氧化装置5铺设黑麦草，复合垂直流人工湿地装置12采用不同种类的植物进行搭配，下行池种植美人蕉、风车草，上行池种植香蒲、鸢尾；回用监测装置可种植沉水植物，养殖稀有鮈鲫。

实施例2：

本发明的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理方法，包括如下步骤：

A、废水进水采用间歇式进水，进水周期为1-4h，进水控制方式为时间控制器，进水方式为使用水力提升器从预处理装置1提升至曝气生态混合氧化装置5。根据泵的功率和水力负荷确定进水量，复合垂直流人工湿地装置12的水力负荷根据水质情况可选择为0.05-0.3m

B、曝气生态混合氧化装置5至复合垂直流人工湿地装置12为推流式前进，不需要外加动力。

C、曝气生态混合氧化装置5曝气系统可采用间歇式曝气或持续曝气，水力负荷较大可降解有机物成分高时可采用持续曝气，否则采用间歇曝气。

D、植物选取时需根据水质情况进行选取，前端应布设耐受性较好的植物。

E、应根据主要污染物的不同选择不同的基质，对于去除废水中的有机污染物，优先选择陶粒、无烟煤等；对于去除磷选择具有磷吸附性能的基质，且放置在易于更换的位置；对于去除尾水中氮，优先选择沸石、陶瓷滤料，并可在反硝化区域添加可作为反硝化电子供体的基质。

F、废水通过自流进入回用监测装置27，池内放养2cm左右的稀有鮈鲫29，并定期进行鱼苗的更换。

G、出水排入管网或进行回用。

在一具体实施例中，提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理方法，包括如下步骤：

S1、废水进水采用间歇式进水，进水周期为2h，每次进水量0.83吨，每天进水量20吨，进水控制方式为时间控制器11，进水方式为使用水力提升器2从预处理装置1提升至曝气生态混合氧化装置5，曝气生态混合氧化装置5水力负荷3m

S2、曝气生态混合氧化装置5采用连续曝气，植物种植黑麦草6。

S3、复合垂直流人工湿地装置的底部铺设0.2m厚、直径为16-24mm的碎石18，碎石18上部铺设0.7m厚、直径为8-16mm的活化沸石17，之后铺设2-5mm厚、直径为8-16mm的铁碳微电解材料16，其余部分铺设直径6-8mm的陶粒15，上行池比下行池的基质高度低0.1m，基质装填一样，下行池中的第一植物13种植美人蕉、风车草，上行池中的第二植物20种植香蒲、鸢尾。

S4、每个月进行回用水池鱼苗的更换，投放稀有鮈鲫鱼苗的长度为2cm左右。

具体的，稀有鮈鲫29的胚胎毒性试验方法参考《鱼类胚胎急性毒性试验方法》(OECD TG 236)。监测结果显示，夏季和冬季对废水中污染物均具有较好的去除效果，出水生物安全性得到大幅提高。

表1某精细磷化工产业园生化尾水处理冬季运行情况

表2某精细磷化工产业园生化尾水处理夏季运行情况

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内。