專利名稱：風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境工程污水處理系統(tǒng)，具體涉及ー種風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人工濕地污水處理技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的污水生態(tài)處理新技木，其原理是利用人工濕地中的植物、微生物及填料間的相互協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)水質(zhì)改善，具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境效益。在實(shí)際工程中，氧的含量普遍偏低是制約人工濕地污水凈化的重要因素。氧含量不足易導(dǎo)致好氧生物活性低及氨氮硝化不充分，浄化及脫氮效率低。為克服上述缺陷，國內(nèi)外在濕地建設(shè)過程中，有的采用耗能曝氣方式，有的采用減小濕地深度來増加復(fù)氧能力，或者采用中國專利文獻(xiàn)200710078209. X通過設(shè)置通風(fēng)管并采取進(jìn)水一反應(yīng)ー出水一排空的循環(huán)運(yùn)行模式，強(qiáng)化系統(tǒng)底部復(fù)氧，但通風(fēng)管中的空氣流動(dòng)性差，不利于復(fù)氧；或者采用中國專利文獻(xiàn)CN 1562772A利用通氣管兩端連接的導(dǎo)氣管分別于地表的抽風(fēng)扇相連及直接與大氣相通，其風(fēng)能抽氣扇的轉(zhuǎn)動(dòng)缺乏驅(qū)動(dòng)力，不利于空氣的擴(kuò)散與濕地復(fù)氧；或者采用中國專利文獻(xiàn)200710170584. 7利用細(xì)粒徑基質(zhì)與中粒徑基質(zhì)成條帶狀間接排列，中粒徑基質(zhì)的表面裸露作為大氣復(fù)氧通道來復(fù)氧，復(fù)氧效果較好，但空間占用較多。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有人工濕地污水處理系統(tǒng)在處理污水時(shí)存在的濕地中氧含量偏低的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了ー種風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案
ー種風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，包括池體、填充在池體內(nèi)的基質(zhì)、種植在基質(zhì)表面的植被，其特別之處在于，還包括布水系統(tǒng)、通氣系統(tǒng)和排水系統(tǒng)；
布水系統(tǒng)位于基質(zhì)表面的布水池、懸掛在布水池上方的集水槽、與布水池連接且水平埋置在基質(zhì)內(nèi)的不少于一個(gè)的布水支管；
通風(fēng)系統(tǒng)呈“L”形狀且埋于布水支管下方的不少于ー個(gè)的通氣管、通過45°彎頭件向上連接在通氣管橫段管ロ的進(jìn)氣短管、位于通氣管豎段末端上方的排氣裝置；
通氣管橫段管ロ伸出池體側(cè)面、其豎段管ロ伸出基質(zhì)表面，其埋在基質(zhì)內(nèi)的部分設(shè)有若干通氣孔，通氣管豎段末端為兩端粗中間細(xì)的漸變結(jié)構(gòu)、其中最細(xì)處的管徑為通氣管管徑的1/5-1/3 ;進(jìn)氣短管的進(jìn)氣ロ高于通氣管橫段且其進(jìn)氣ロ處管徑大于通氣管的管徑；排氣裝置包括固定于通氣管上方的風(fēng)車、位于通氣管豎段末端管內(nèi)與風(fēng)車連接的小扇葉，所述的風(fēng)車包括四個(gè)矩形片狀主扇葉，主扇葉尾部為兩個(gè)相切的弧度為I. 05-1. 4的弧形片，主扇葉短邊豎向連接于同一轉(zhuǎn)軸，相鄰兩主扇葉之間垂直，相對(duì)兩主扇葉中心對(duì)稱；排水系統(tǒng)位于池體底部的排水ロ、排水ロ連接有水位管，水位管上設(shè)有位于不同高度的水位控制閥。
本發(fā)明提供的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，優(yōu)選的，進(jìn)氣短管進(jìn)氣ロ的管徑為通氣管管徑的I. 2-1. 8倍；通氣管位于同一水平面、交替布置。本發(fā)明提供的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述的進(jìn)氣短管高出通氣管橫段3cm-5cm,
本發(fā)明提供的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，優(yōu)選的，通氣管豎段和橫段之間拐角圓弧的圓心角為45度。本發(fā)明提供的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述布水池置于基質(zhì)表面中部；集水槽為脈沖式集水槽，掛在布水池中央上方。本發(fā)明提供的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述的池體深度為I. 8 m -2. Om,所述的水位控制閥位于距離基質(zhì)表面O. 8m-1. Om之間；所述的通氣管橫段水平埋設(shè)于距離基質(zhì)表面小于80cm的位置。本發(fā)明的有益效果
第一，通風(fēng)系統(tǒng)的重要特性是風(fēng)能疊加多重負(fù)壓，増加通風(fēng)管兩端的大氣壓力差，促進(jìn)管道中空氣的流動(dòng)與擴(kuò)散，增加濕地中基質(zhì)的溶解氧，為硝化反應(yīng)創(chuàng)造有利力條件。風(fēng)車快速隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)與之相連的小扇葉一起轉(zhuǎn)動(dòng)，形成兩級(jí)疊加負(fù)壓，并且，由于通風(fēng)管豎段末端管徑的變化，產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，形成三級(jí)疊加負(fù)壓，從而增強(qiáng)通氣管道中空氣的流動(dòng)與擴(kuò)散，并通過通氣管道中的通氣孔擴(kuò)散到濕地中；特殊的風(fēng)車主扇葉形態(tài)，能夠捕捉不同來風(fēng)的功能，井能最大限度的利用風(fēng)能。第二，脈沖布水的方式可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)周期運(yùn)行，有利于充分發(fā)揮基質(zhì)填料的作用及加強(qiáng)系統(tǒng)復(fù)氧。在間歇布水的過程中，通過集水槽的集水與布水池的布水，可實(shí)現(xiàn)均勻布水，有效發(fā)揮基質(zhì)填料的作用，并且有三次加強(qiáng)復(fù)氧效果，ー是進(jìn)水管輸水至集水槽的過程，ニ是集水槽的水倒入布水池至布水支管的過程，三是每個(gè)運(yùn)行周期都存在布水的運(yùn)行間隙，上述三個(gè)過程都?jí)埣恿怂c空氣的接觸，増加了復(fù)氧效果。第三，利用水位控制好氧與厭氧分區(qū)，實(shí)現(xiàn)硝化與反硝化一體化，便于管理，減少用地。從人工濕地的構(gòu)建到利用液位合理分區(qū)，從間歇布水到風(fēng)能與壓能利用等，都是合理地利用自然原理，進(jìn)行污水生態(tài)處理是ー項(xiàng)節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)的污水處理系統(tǒng)。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I中A部分的局部放大 圖3是風(fēng)車的結(jié)構(gòu)示意 圖中1.進(jìn)水管，2.布水池，3.集水槽，4.橫軸，5.布水干管，6.布水支管，7.布水孔， 8.風(fēng)車，9.共同轉(zhuǎn)軸，10.軸承，12.小扇葉，13.通氣管，14.進(jìn)氣短管，15.通氣孔，16.基質(zhì)，17.池體，18.集水池，19.水槽，20水位管，21.水位控制閥，22.出水管，8w.主扇葉，8s.弧形片。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。
本發(fā)明提供的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)主要包括池體17、布水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和排水系統(tǒng)；其中布水系統(tǒng)包括進(jìn)水管I、脈沖式集水槽3、布水池2、布水干管5、ー個(gè)以上的布水支管6，通風(fēng)系統(tǒng)包括ー個(gè)以上的通氣管13、進(jìn)氣短管14、風(fēng)車8、小扇葉12，排水系統(tǒng)包括集水池18、水位管20、水槽19、出水管22。池體17的深度為I. 8 m -2. 0m，池體17內(nèi)填充基質(zhì)16，基質(zhì)16表面種植植被?；|(zhì)16可選擇沙礫、無煙煤、生物陶粒、高爐鋼渣等，植被應(yīng)選擇當(dāng)?shù)氐哪蜐车臎坊Ч玫?鄉(xiāng)土植被，例如蘆葦、風(fēng)車草等。布水池2設(shè)在基質(zhì)16表面的中央位置，脈沖式集水槽3通過橫軸4懸掛在布水池2的中央上方，進(jìn)水管I的出水ロ位于脈沖式集水槽3的上方。布水池2的底部連接豎直放置的布水干管5，布水干管5與水平布置的布水支管6的中部連接。布水干管5和布水支管6均埋在基質(zhì)16內(nèi)部,布水支管6上分布有若干布水孔7。布水支管6下方、距離基質(zhì)16表面小于80cm處同一水平面內(nèi)埋設(shè)通氣管13。通氣管13呈“L”形狀，交替埋設(shè)，其豎段末端伸出基質(zhì)16表面，其橫段末端伸出池體17側(cè)面；其橫段和豎段之間拐角為圓弧狀，圓弧所對(duì)的圓心角為45° ;通氣管13埋在基質(zhì)16內(nèi)的部分設(shè)有通氣孔15。通氣管13豎段末端呈兩頭粗中間細(xì)的漸變結(jié)構(gòu)，其中最細(xì)處的管徑為通氣管13管徑的1/5-1/3。進(jìn)氣短管14與通氣管13橫段末端通過45°彎頭件連接；進(jìn)氣短管14的進(jìn)氣ロ向上，且進(jìn)氣短管14的進(jìn)氣ロ高出通氣管13橫段3-5cm，是為了確保滲入到通氣管中的水隨通氣管中的通氣孔下滲而不會(huì)外溢。進(jìn)氣短管14進(jìn)氣ロ的管徑大于通氣管13的管徑，以增大空氣的進(jìn)氣量從而保證氣流暢通。風(fēng)車8固定在通氣管13豎段的垂直上方，小扇葉12位于通氣管13豎段末端管內(nèi)，二者通過軸承10的共同轉(zhuǎn)軸9相連，軸承10通過固定件11固定于通風(fēng)管13內(nèi)側(cè)。風(fēng)車8包括四個(gè)矩形片狀主扇葉8w，主扇葉8w尾部為兩個(gè)相切的弧度為I. 05-1. 4的弧形片8s，主扇葉Sw短邊豎向連接于同一轉(zhuǎn)軸，相鄰兩主扇葉8w之間垂直，相對(duì)兩主扇葉8w中心對(duì)稱。風(fēng)車8和小扇葉12構(gòu)成了排氣裝置。池體17底部側(cè)面設(shè)有排水ロ，集水池18設(shè)置在排水口外，用以收集從排水ロ排出的水。水位管20豎直設(shè)置、與集水池18連接，水位管20上設(shè)有位于不同高度的三個(gè)水位控制閥21 ;通過開啟不同高度水位控制閥21來控制硝化區(qū)和反硝化區(qū)的劃分。水槽19設(shè)在水位控制閥21的正下方，水槽19的底部連接出水管22。經(jīng)格柵、旋流沉砂池等預(yù)處理的暴雨徑流污水通過進(jìn)水管I輸水至脈沖式集水槽3中，當(dāng)達(dá)到一定體積后，脈沖式集水槽3自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，將水倒入下面的布水池2中，脈沖式集水槽3翻轉(zhuǎn)倒空水后，自動(dòng)恢復(fù)原位，繼續(xù)收集來自進(jìn)水管I的污水，當(dāng)達(dá)到一定體積后重新運(yùn)行上述過程，周而復(fù)始循環(huán)運(yùn)行。布水池2中的水再通過布水干管5、由布水支管6上的布水孔7向基質(zhì)16中布水，在基質(zhì)16內(nèi)進(jìn)行好氧硝化反應(yīng)和厭氧反硝化反應(yīng)。好氧硝化反應(yīng)區(qū)和缺氧、厭氧反硝化反應(yīng)區(qū)的區(qū)分是通過開啟不同高度的水位控制閥21來實(shí)現(xiàn)的。水位控制閥21的上方的基質(zhì)16內(nèi)布有通氣管13強(qiáng)化通氣，増加溶解氧，為好氧硝化反應(yīng)區(qū)。水位控制閥21的下方基質(zhì)16始終處于飽水狀態(tài)，為缺氧與厭氧的反硝化區(qū)，用于加強(qiáng)反硝化脫氮效率。空氣由進(jìn)氣短管14進(jìn)入通氣管13，通過通氣管13上的通氣孔15擴(kuò)散至填料中，同時(shí)通氣管13的豎段末端設(shè)置有排氣裝置以增加通氣管13兩端的大氣壓力差，促進(jìn)通氣管13中空氣的流動(dòng)與擴(kuò)散，増加基質(zhì)16中的溶解氧，為硝化反應(yīng)創(chuàng)造有利力條件。排氣裝置中的風(fēng)車8的特殊結(jié)構(gòu)具有捕捉不同來風(fēng)的功能，井能最大限度的利用風(fēng)能，使風(fēng)車8快速隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)車8在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，將周圍的空氣扇走，形成第一級(jí)負(fù)壓區(qū)；所述的風(fēng)車8下端連接有小扇葉12，在風(fēng)車8轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，小扇葉12隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，將氣體帶走，形成第二級(jí)負(fù)壓區(qū)；通氣管13豎段末端呈兩頭粗中間細(xì)的漸變結(jié)構(gòu)，空氣通過該結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)生較強(qiáng)的文丘里效應(yīng)，使氣體在通氣管13內(nèi)小扇葉12下端又形成了第三級(jí)負(fù)壓區(qū)。所述的進(jìn)氣短管14的開ロ 口徑大于與之相連的通氣管13的管徑，且其高出與之相連的通氣管13橫段3cm-5cm。所述進(jìn)氣短管14的作用，一是保證與大氣相通，增加氣體的流動(dòng)性，另ー個(gè)是確保間歇滲入到通氣管13中的水隨通氣管13中的通氣孔15下滲而不會(huì)外溢。經(jīng)格柵、旋流沉砂池等預(yù)處理的徑流污水通過間歇布水，在基質(zhì)16 內(nèi)的硝化區(qū)和反硝化區(qū)充分反應(yīng)，匯入集水池18，然后通過水位控制閥21排至出水槽19，經(jīng)出水管22排出。實(shí)施例I
建造兩個(gè)人工濕地，其中相同設(shè)施如下
池體17的底面為I. 5mX I. 5m,高度為2m，填充滿基質(zhì)16 (從濕地表面至底部按級(jí)配從小到大填充沙礫石，根區(qū)附近添加生物陶粒)，基質(zhì)表面種植蘆葦。脈沖式集水槽的大小為6L，進(jìn)水管的水流速度為37L/h、布水間隔八分鐘，距離基質(zhì)16上表面30cm處同一水平面內(nèi)均勻埋設(shè)3根布水支管6，布水孔徑5-7mm，開孔率25-40% ;距離基質(zhì)16上表面80cm處同一水平面內(nèi)均勻埋設(shè)兩根通氣管13，其開孔率為30-70% ；
不同設(shè)施如下
A濕地進(jìn)氣短管14的進(jìn)氣ロ管徑與通氣管13管徑相同，通氣管13豎段末端管徑均勻，不設(shè)排氣裝置；
B濕地進(jìn)氣短管14的進(jìn)氣ロ管徑為通氣管13管徑的I. 2倍，通氣管13豎段末端為中間細(xì)兩頭粗的漸變結(jié)構(gòu)、其中最細(xì)處的管徑為通氣管13管徑的1/3，設(shè)有由風(fēng)車8、共同轉(zhuǎn)軸9、軸承10和小扇葉12組成的排氣裝置；
A濕地，運(yùn)行ー個(gè)月后從排水ロ取水測量各項(xiàng)指標(biāo)(DO、COD、NH4+-N、TN)；
B濕地，運(yùn)行ー個(gè)月后從排水ロ取水測量各項(xiàng)指標(biāo)(DO、COD、NH4+-N、TN)；
結(jié)果如下
水質(zhì)指標(biāo) COD (mg/L) NH4+-N (mg/L) TN (mg/L)
原水 100-30010-1816-30
A 濕地 53-687. 1-8. 28. 7-9. 8
B 濕地 !30-4113. 0-3. 7[4. 3-5. 2
試驗(yàn)結(jié)果證明，通過風(fēng)能疊加負(fù)壓強(qiáng)化系統(tǒng)復(fù)氧，可有效增加濕地的復(fù)氧狀況，提高有
機(jī)物及氨氮和總氮的去除效率。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，包括池體(17)、填充在池體(17)內(nèi)的基質(zhì)(16)、種植在基質(zhì)(16)表面的植被，其特征在于，還包括 布水系統(tǒng)位于基質(zhì)(16 )表面的布水池(2 )、懸掛在布水池(2 )上方的集水槽(3 )、與布水池(2)連接且水平埋置在基質(zhì)(16)內(nèi)的不少于一個(gè)的布水支管(6)； 通風(fēng)系統(tǒng)呈“L”形狀且埋于布水支管(6)下方的不少于一個(gè)的通氣管(13)、通過45°彎頭件向上連接在通氣管(13)橫段管口的進(jìn)氣短管(14)、位于通氣管(13)豎段末端上方的排氣裝置； 通氣管(13)橫段管口伸出池體(17)側(cè)面、其豎段管口伸出基質(zhì)(16)表面，其埋在基質(zhì)(16)內(nèi)的部分設(shè)有若干通氣孔(15)，通氣管(13)的豎段末端為兩端粗中間細(xì)的漸變結(jié)構(gòu)、其中最細(xì)處的管徑為通氣管(I)管徑的1/5-1/3 ;進(jìn)氣短管(14)的進(jìn)氣口高于通氣管(13)橫段且其進(jìn)氣口處管徑大于通氣管(13)的管徑； 排氣裝置包括固定于通氣管(13)上方的風(fēng)車(8)、位于通氣管(13)豎段末端管內(nèi)與風(fēng)車(8)連接的小扇葉(12)，所述的風(fēng)車(8)包括四個(gè)矩形片狀主扇葉(8w)，主扇葉(8w)尾部為兩個(gè)相切的弧度為I. 05-1. 4的弧形片(8s)，主扇葉(Sw)短邊豎向連接于同一轉(zhuǎn)軸，相鄰兩主扇葉(8w)之間垂直,相對(duì)兩主扇葉(8w)中心對(duì)稱； 排水系統(tǒng)位于池體(17)底部的排水口、排水口連接有水位管(20)，水位管(20)上設(shè)有位于不同高度的水位控制閥(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)氣短管(14)進(jìn)氣口處的管徑為通氣管(13)管徑的I. 2-1. 8倍；通氣管(13)位于同一水平面、交替布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的進(jìn)氣短管(14)高出通氣管(13)橫段3cm-5cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于，通氣管(13)豎段和其橫段之間拐角圓弧的圓心角為45度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述布水池(2)置于基質(zhì)(16)表面中部；集水槽(3)為脈沖式集水槽(3)，掛在布水池(2)中央上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的池體(17)深度為1.8 -2.0m，所述的水位控制閥(21)距離基質(zhì)(16)表面.O.8-1. Om ;所述的通氣管(13)橫段埋設(shè)于距離基質(zhì)(16)表面小于80cm的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境工程污水處理系統(tǒng)，具體涉及一種風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)。為了解決現(xiàn)有人工濕地污水處理系統(tǒng)在處理污水時(shí)存在的濕地中氧含量偏低的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧人工濕地污水處理系統(tǒng)。其特點(diǎn)是通氣系統(tǒng)利用風(fēng)能帶動(dòng)風(fēng)車及與之相連的扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，形成疊加負(fù)壓，抽吸另一端通過向上短管與大氣相通的變徑通氣管，產(chǎn)生增強(qiáng)負(fù)壓，增加空氣在管道中的流動(dòng)與擴(kuò)散，強(qiáng)化濕地復(fù)氧，從而增進(jìn)好氧生物降解及硝化反應(yīng)。本發(fā)明具有充分利用風(fēng)能與壓能，強(qiáng)化復(fù)氧、脫氮效率高、凈化效果好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102633365SQ20121012127
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者劉連江, 劉靜, 孔祥瑞, 張克峰, 李梅, 陳淑芬, 韓慶祥 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)