風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)及應(yīng)用。風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理裝置由進(jìn)水系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電曝氣系統(tǒng)、人工浮島污水處理系統(tǒng)、排水系統(tǒng)組成。其中風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理裝置設(shè)有風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電曝氣區(qū)底部設(shè)有與曝氣泵相連的曝氣管，人工浮島污水處理區(qū)設(shè)有5cm厚的泡沫板。本發(fā)明設(shè)計(jì)的污水處理裝置，采用風(fēng)光互補(bǔ)曝氣技術(shù)，利用取之不盡的太陽(yáng)能和風(fēng)能作為曝氣泵的電能來(lái)源，使太陽(yáng)和風(fēng)能為普通供氧曝氣泵提供清潔、免費(fèi)的電能，同時(shí)太陽(yáng)能和風(fēng)能可以互補(bǔ)，具有極強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。本發(fā)明設(shè)計(jì)水面設(shè)有人工浮島裝置，在有效改善水質(zhì)的同時(shí)，具有美化環(huán)境的功能，在城市景觀水體的綜合治理中具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及生活污水處理生態(tài)工程技術(shù)，屬于環(huán)?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，具體涉及風(fēng)光互補(bǔ)曝氣技術(shù)和人工浮島污水處理技術(shù)的一種新型污水處理系統(tǒng)。
技術(shù)背景:
[0002]人工浮島技術(shù)屬于生態(tài)修復(fù)技術(shù)，是以能漂浮于水面且不易分散的材質(zhì)作為載體，于其表面上認(rèn)為栽種各種植物適合水域生長(zhǎng)的水生植物或陸生植物的水質(zhì)凈化系統(tǒng)。浮島中植物利用自身的根系吸收N、P營(yíng)養(yǎng)物，然后轉(zhuǎn)化或存儲(chǔ)到植物莖葉，通過(guò)多次的植物與微生物包括嗜磷、不同氮細(xì)菌的協(xié)同降解轉(zhuǎn)化水體中的N、P物質(zhì)，而且浮島植物可以將空氣中的氧通過(guò)莖和根向根區(qū)輸送，使根區(qū)附近形成好氧、缺氧和厭氧不同環(huán)境，促進(jìn)硝化、反硝化反應(yīng)進(jìn)行，利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除。傳統(tǒng)的人工浮島不能有效的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷，且水生植物在夜間的呼吸作用將減少水中的溶解氧，影響營(yíng)養(yǎng)物的去除效果。
[0003]近年來(lái)，人們?cè)趶?fù)氧植物污水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了曝氣復(fù)氧系統(tǒng)，形成人工強(qiáng)化復(fù)氧植物污水處理系統(tǒng)。
[0004]曝氣復(fù)氧技術(shù)是根據(jù)河流受到污染后缺氧的特點(diǎn)，人工向水體中充入空氣(或氧氣)，加速水體復(fù)氧過(guò)程，以提高水體中溶解氧水平，恢復(fù)和增強(qiáng)水體中好氧微生物的活性，使水體中的污染物質(zhì)得到凈化，進(jìn)而恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)。通常待修復(fù)的水量都非常龐大，采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行曝氣造流常常需要很大的電耗。目前我國(guó)常用的曝氣充氧設(shè)備，均是以市政電網(wǎng)的能耗為主要驅(qū)動(dòng)能源，而市政電網(wǎng)多是采用火力發(fā)電，每發(fā)一度電將產(chǎn)生1.008kg二氧化碳，5.42 5 g 二氧化硫。對(duì)于一個(gè)IO O kw的系統(tǒng)，每天工作4小時(shí)，其每年將產(chǎn)生147.168T 二氧化碳，產(chǎn)生0.792T 二氧化硫。另外，由于多數(shù)水資源保護(hù)地均是遠(yuǎn)離城市的，將大功率的電纜從城市拉向水資源保護(hù)地費(fèi)用相當(dāng)高。因此普通曝氣泵會(huì)消耗大量能源，能源的大量消耗和進(jìn)口不僅對(duì)于國(guó)家能源安全有`巨大威脅，而且?guī)?lái)了一系列環(huán)境問題，如空氣污染、土壤污染、酸雨等。
[0005]為了解決傳統(tǒng)曝氣復(fù)氧能耗大、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，人們采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)，增大水中溶氧量。
[0006]風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)是利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，同時(shí)利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，采用將風(fēng)能和太陽(yáng)能結(jié)合起來(lái)同時(shí)發(fā)電，組成供電系統(tǒng)的一種節(jié)能環(huán)保的新興技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明采用風(fēng)光互補(bǔ)曝氣技術(shù)，合理采用風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物能等可再生能源，構(gòu)成多種能源互補(bǔ)的供能系統(tǒng)。充分利用資源，提高能源利用率，又可以減少單一能源供電的劣勢(shì)，達(dá)到零排放、零污染的生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈。
[0008]進(jìn)水系統(tǒng)、人工浮島污水處理系統(tǒng)、排水系統(tǒng)；其特征在于:
[0009]所述人工浮島污水處理系統(tǒng)包括一上端開口的容器，左上部設(shè)有進(jìn)水系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)包括T型布水管；容器的右端設(shè)有排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)包括三個(gè)排水口，每?jī)蓚€(gè)排水口間距10cm，每一個(gè)排水口上均安裝有排水管；
[0010]人工浮島污水處理系統(tǒng)是處理污水的核心部分，包括遠(yuǎn)離進(jìn)水系統(tǒng)一側(cè)的風(fēng)光互補(bǔ)曝氣區(qū)和復(fù)氧植物污水處理區(qū)；于風(fēng)光互補(bǔ)曝氣區(qū)上部設(shè)有浮動(dòng)碼頭，浮動(dòng)碼頭上設(shè)置有風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置；于復(fù)氧植物污水處理區(qū)上部設(shè)有泡沫板，泡沫板中扦插有復(fù)氧植物，復(fù)氧植物為水生植物；于污水處理系統(tǒng)的底部污水區(qū)設(shè)有纖維狀填料。
[0011]所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池板組、曝氣泵，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板組分別與能量轉(zhuǎn)換器導(dǎo)線連接，能量轉(zhuǎn)換器與蓄電池的輸入端導(dǎo)線連接，曝氣泵與蓄電池的輸出端導(dǎo)線連接，整個(gè)裝置置于浮動(dòng)碼頭上，所述能量轉(zhuǎn)換器為將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置；曝氣泵的氣體出口通過(guò)導(dǎo)氣管路與設(shè)置于靠近排水口處的曝氣管相連。
[0012]所述容器的底部設(shè)有排泥管，排泥管一端伸出容器的外部作為排泥口，排泥管上設(shè)有小孔。
[0013]所述水生植物包括:蘆葦、香蒲、荷花、千屈菜、茭白、澤瀉、水生美人蕉、旱傘草、鳶尾、蘆華、水蔥、菖蒲、黃菖蒲、再力花、梭魚草、花葉蘆竹之一種或幾種組合；
[0014]所述纖維球填料為纖維絲扎結(jié)而成，直徑為30—50mm,呈白色球狀或橢球狀；填料上附著有細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物以及肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲。
[0015]所述泡沫板上有直徑6cm，高度為7cm的白色環(huán)狀花托，水生植物置于白色環(huán)狀花托內(nèi)，泡沫板為聚二乙烯材質(zhì)。
[0016]所述容器為長(zhǎng)方形，裝置寬度與T型布水管長(zhǎng)度相等，T型布水管采用pVC、upVC、PE或PPR材質(zhì)。
`[0017]所述T型布水管布水采用穿孔管布水，孔直徑2cm。
[0018]排水口和排水管內(nèi)徑為3cm，排水管設(shè)置成3個(gè)高度，一個(gè)高度為中上部、一個(gè)高度為中下部、一個(gè)高度為底部，排水管采用pvc、upvc, PE或PPR材。
[0019]污水由進(jìn)水系統(tǒng)的T型布水管進(jìn)入污水區(qū)中，其中污水中的N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一部分被水生植物的根系吸收，另一部分在通過(guò)填料(16)區(qū)時(shí)，被填料區(qū)的生物膜吸附、吸收；
[0020]其中，風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置充分利用自然界的風(fēng)能和太陽(yáng)能，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為電能，帶動(dòng)曝氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)，向污水中供氧，提供了一個(gè)有氧環(huán)境，更有利于微生物及復(fù)氧植物對(duì)N、P的去除，出水由排水管排出；剩余污泥由排泥管排出；
[0021]所述人工浮島污水處理系統(tǒng)內(nèi)的污水中氧氣一部分來(lái)自于風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置，另一部分來(lái)自于復(fù)氧植物光合作用。
[0022]本發(fā)明的目的就是針對(duì)已有技術(shù)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種工藝運(yùn)行靈活、能耗低、能源利用率高、有效防止堵塞、生態(tài)協(xié)調(diào)性好的新型風(fēng)光互補(bǔ)曝氣生態(tài)污水處理系統(tǒng)。
[0023]本發(fā)明可以將自然界中的風(fēng)能和太陽(yáng)能有效的轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)而帶動(dòng)曝氣泵向水中供氧，保障了水中充足的氧環(huán)境，使復(fù)氧植物能更充分發(fā)揮去除COD和總氮的作用。同時(shí)本裝置無(wú)需停車檢修，維護(hù)方便，造價(jià)低，且浮島上不同類型植物的生長(zhǎng)能形成美麗的景觀，營(yíng)造良好的視覺效果。
[0024]除此之外，本發(fā)明進(jìn)水方式和單元組合靈活，對(duì)水量、水質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。本工程投資和運(yùn)行成本低，運(yùn)行維護(hù)和管理簡(jiǎn)單，工程和景觀示范作用明顯。依據(jù)不同水生植物脫氮除磷的效果和釋氧能力，結(jié)合風(fēng)光互補(bǔ)曝氣技術(shù)的特點(diǎn)，更好的發(fā)揮水生植物的營(yíng)養(yǎng)吸收作用，并且節(jié)省了水體曝氣復(fù)氧的能耗。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]其中包括T型布水管1、風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置2、復(fù)氧植物3、曝氣管4、排泥管5、排水管6、污水區(qū)7、泡沫板8、花托9、太陽(yáng)能電池板10、風(fēng)力發(fā)電機(jī)11、曝氣頭12、能量轉(zhuǎn)換器13、曝氣泵14、浮動(dòng)碼頭15、填料16。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明已經(jīng)在遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)室得到應(yīng)用，具體尺寸:人工浮島污水處理區(qū)2mX0.6mX 1.7m ;曝氣區(qū)長(zhǎng)1.5m ;風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置長(zhǎng)0.8m,高Im ;人工浮島載體長(zhǎng) Im,寬 50cm ；
[0028]浮島載體由5cm厚的聚二乙烯泡沫板、直徑為6cm的花托和紅色水生美人蕉組成，泡沫板長(zhǎng)度為lm，花托和美人蕉均為16個(gè)，每?jī)煽弥仓觊g距為25cm;污水區(qū)7充有生物膜填料；
[0029]該風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理裝置采用購(gòu)于金德集團(tuán)公司T型PE管，進(jìn)水PE管D0100,布水孔孔徑2cm。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置長(zhǎng)80cm，高lm，后接有功率為135w的曝氣泵，通過(guò)穿孔曝氣管持續(xù)向 水中供氧。于風(fēng)光互補(bǔ)曝氣區(qū)上部設(shè)有浮動(dòng)碼頭15，浮動(dòng)碼頭15上設(shè)置有風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置2 ;于復(fù)氧植物污水處理區(qū)上部設(shè)有泡沫板8，泡沫板8中扦插有復(fù)氧植物3，復(fù)氧植物3為水生植物；于污水處理系統(tǒng)的底部污水區(qū)7有纖維狀填料。
[0030]參考圖1，本發(fā)明人工浮島污水處理系統(tǒng)應(yīng)用包括以下步驟:
[0031]I)污水由進(jìn)水系統(tǒng)的T型布水管I進(jìn)入污水區(qū)7中，其中污水中的N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一部分被水生植物水生美人蕉的根系吸收，另一部分在通過(guò)填料16區(qū)時(shí)，被填料16區(qū)的細(xì)菌以及肉眼可見的蠕蟲等生物膜吸附、吸收；
[0032]2)其中，風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置2充分利用自然界的風(fēng)能和太陽(yáng)能，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換器13 (能量轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為B0.30-S ;購(gòu)于北京卓川科技有限公司)將其轉(zhuǎn)換為電能，帶動(dòng)曝氣泵14運(yùn)轉(zhuǎn)，向污水中供氧，提供了一個(gè)有氧環(huán)境，更有利于微生物及復(fù)氧植物3對(duì)N、P的去除，出水由排水管6排出；剩余污泥由排泥管5排出；曝氣泵14的氣體出口通過(guò)導(dǎo)氣管路與設(shè)置于靠近排水口處的曝氣管4相連；
[0033]3)人工浮島污水處理系統(tǒng)內(nèi)的污水中氧氣一部分來(lái)自于風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置，另一部分來(lái)自于復(fù)氧植物3光合作用。
[0034]人工浮島載體長(zhǎng)lm，寬50cm，目前整個(gè)生活污水處理系統(tǒng)運(yùn)行正常，出水指標(biāo)滿足GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，包括:進(jìn)水系統(tǒng)、人工浮島污水處理系統(tǒng)、排水系統(tǒng)；其特征在于: 所述人工浮島污水處理系統(tǒng)包括一上端開口的容器，左上部設(shè)有進(jìn)水系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)包括T型布水管(1);容器的右端設(shè)有排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)包括三個(gè)排水口，每?jī)蓚€(gè)排水口間距10cm，每一個(gè)排水口上均安裝有排水管； 人工浮島污水處理系統(tǒng)是處理污水的核心部分，包括遠(yuǎn)離進(jìn)水系統(tǒng)一側(cè)的風(fēng)光互補(bǔ)曝氣區(qū)和復(fù)氧植物污水處理區(qū)；于風(fēng)光互補(bǔ)曝氣區(qū)上部設(shè)有浮動(dòng)碼頭(15)，浮動(dòng)碼頭(15)上設(shè)置有風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置(2);于復(fù)氧植物污水處理區(qū)上部設(shè)有泡沫板(8)，泡沫板(8)中扦插有復(fù)氧植物(3)，復(fù)氧植物(3)為水生植物；于污水處理系統(tǒng)的底部污水區(qū)(7)設(shè)有纖維狀填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)(11)、太陽(yáng)能電池板組(10)、曝氣泵(14)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)(11)和太陽(yáng)能電池板組(10)分別與能量轉(zhuǎn)換器(13)導(dǎo)線連接，能量轉(zhuǎn)換器(13)與蓄電池的輸入端導(dǎo)線連接，曝氣泵(14)與蓄電池的輸出端導(dǎo)線連接，整個(gè)裝置置于浮動(dòng)碼頭(15)上，所述能量轉(zhuǎn)換器為將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置；曝氣泵(14)的氣體出口通過(guò)導(dǎo)氣管路與設(shè)置于靠近排水口處的曝氣管(4)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述容器的底部設(shè)有排泥管(5)，排泥管(5) —端伸出容器的外部作為排泥口，排泥管上設(shè)有小孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述水生植物包括:蘆葦、香蒲、荷花、千屈菜、茭白、澤瀉、水生美人蕉、旱傘草、鳶尾、蘆葦、水蔥、菖蒲、黃菖蒲、再力花、梭魚草、花葉蘆竹之一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述纖維球填料(16)為纖維絲扎結(jié)而成，直徑為30——50mm，呈白色球狀或橢球狀；填料上附著有細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物以及肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述泡沫板(8)上有直徑6cm，高度為7cm的白色環(huán)狀花托(9 )，水生植物置于白色環(huán)狀花托(9 )內(nèi)，泡沫板(8 )為聚二乙烯材質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述容器為長(zhǎng)方形，裝置寬度與T型布水管(I)長(zhǎng)度相等，T型布水管(I)采用pvc、upvc、PE或PPR材質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述T型布水管(I)布水采用穿孔管布水，孔直徑2cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:排水口和排水管(6)內(nèi)徑為3cm，排水管設(shè)置成3個(gè)高度，一個(gè)高度為中上部、一個(gè)高度為中下部、一個(gè)高度為底部，排水管采用pvc、upvc、PE或PPR材。
10.一種權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)曝氣污水處理系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于:污水由進(jìn)水系統(tǒng)的T型布水管(I)進(jìn)入污水區(qū)(7)中，其中污水中的N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一部分被水生植物的根系吸收，另一部分在通過(guò)填料(16)區(qū)時(shí)，被填料(16)區(qū)的生物膜吸附、吸收； 其中，風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置(2)充分利用自然界的風(fēng)能和太陽(yáng)能，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換器(13)將其轉(zhuǎn)換為電能，帶動(dòng)曝氣泵(14)運(yùn)轉(zhuǎn)，向污水中供氧，提供了一個(gè)有氧環(huán)境，更有利于微生物及復(fù)氧植物(3)對(duì)N、P的去除，出水由排水管(6)排出；剩余污泥由排泥管(5)排出；所述人工浮島污水處理系統(tǒng)內(nèi)的污水中氧氣一部分來(lái)自于風(fēng)光互補(bǔ)曝氣裝置，另一部分來(lái)自于復(fù)氧植物(3 )光合作用。`
【文檔編號(hào)】C02F3/02GK103787503SQ201210418762
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】趙軍, 晁雷, 趙藝, 李曉東, 張巍, 劉冉 申請(qǐng)人:遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院