一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，它由水平潛流人工濕地、進(jìn)水管、曝氣管、出水管、濕地植物以及鼓風(fēng)機(jī)組成。利用水平潛流濕地的合理配置，在濕地內(nèi)部預(yù)留自然復(fù)氧通道，并在通道兩側(cè)濕地下部布置有曝氣管道，通過(guò)兩種供氧方式的配合，使得經(jīng)過(guò)的水流得以好氧方式處理。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以在濕地內(nèi)部創(chuàng)造硝化、反硝化反應(yīng)所需的好氧、缺氧交替變化的環(huán)境條件，大大提高脫氮效果。同時(shí)，曝氣管道的布置與運(yùn)行控制，可以更好地調(diào)控好氧條件，使處理?xiàng)l件可控。同時(shí)，由于該方法僅是改造濕地內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，不增加處理系統(tǒng)的面積，控制了成本，增加了環(huán)境效益。
【專利說(shuō)明】一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)境工程污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，適用于生活污水、受污染的地表水以及濃度較高氨氮廢水的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地技術(shù)起源自20世紀(jì)初期，于歐洲和美國(guó)發(fā)展起來(lái)。由于其投資抵、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、便于管理維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而逐漸被廣泛應(yīng)用。具體形式包括有表面流濕地、水平潛流濕地、垂直潛流濕地和復(fù)合垂直流濕地等。其中，潛流濕地因?yàn)槠涫軞夂?、季?jié)等因素影響較小、可有效防止?jié)竦匚孟壍淖躺葍?yōu)點(diǎn)，在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，隨著潛流人工濕地的研究不斷深入，易堵塞及除氨氮效果不好等缺點(diǎn)得以改進(jìn)。而在技術(shù)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，潛流人工濕地內(nèi)部溶解氧濃度較低，通常小于lmg/L，成為了濕地去除有機(jī)物、氨氮及脫氮效果差的限制因素，該現(xiàn)象在水平潛流濕地中表現(xiàn)得更為明顯。通常的預(yù)曝氣是通過(guò)曝氣機(jī)向水體中注入空氣，以提高水體溶解氧濃度，但存在能耗較大、需單獨(dú)設(shè)立預(yù)處理裝置、運(yùn)行費(fèi)用較高、不能解決持續(xù)的需氧等問(wèn)題。
[0003]人工濕地中對(duì)氮的吸收，除植物吸收、氨氮揮發(fā)等極少量去除途徑以外，主要是依靠微生物的硝化與反硝化作用達(dá)到脫氮目的。其中，硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，是氧化反應(yīng)，在好氧條件下進(jìn)行；而反硝化反應(yīng)是將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，是還原反應(yīng)，需要缺氧環(huán)境條件。微生物的硝化與反硝化作用在氮的去除中占有很重要的地位，其相應(yīng)的基本條件就是硝化和反硝化細(xì)菌以及適宜其生長(zhǎng)的濕地土壤環(huán)境條件。因此在人工濕地中通過(guò)增氧技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)好氧與缺氧環(huán)境，可以為硝化、反硝化提供合適的環(huán)境條件，提升裝置脫氮能力，具有很重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0004]目前常用的人工濕地增氧模式主要有:濕地前預(yù)曝氣；濕地中強(qiáng)化供氧或插入導(dǎo)管通氣；濕地后設(shè)置好氧組合工藝。通過(guò)這些模式上的變更以達(dá)到好氧與缺氧環(huán)境，但存在著以下不足。
[0005]1.預(yù)曝氣及組合工藝需另設(shè)好氧處理裝置，增加了基建投資和運(yùn)行費(fèi)用；
[0006]2.濕地中通過(guò)插導(dǎo)管通氣的氧的傳遞效率不高，而全程強(qiáng)化供氧則增加了處理及維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有人工濕地增氧模式的不足之處，提出一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，通過(guò)控制水平潛流人工濕地內(nèi)氧的含量，解決人工濕地內(nèi)部供氧問(wèn)題，以更好地提升裝置的脫氮處理能力，同時(shí)又更大程度節(jié)約基建與運(yùn)行成本。
[0008]本實(shí)用新型提出的一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，由水平潛流人工濕地1、進(jìn)水管2、曝氣管3、出水管4、濕地植物5以及鼓風(fēng)機(jī)6組成，所述裝置主體為水平潛流人工濕地1，水平潛流人工濕地I內(nèi)按照復(fù)氧區(qū)和濕地處理區(qū)III方式交替布置，濕地處理區(qū)III位于復(fù)氧區(qū)一側(cè)，且濕地處理區(qū)III與復(fù)氧區(qū)不另設(shè)隔墻；所述復(fù)氧區(qū)由填充與水平潛流人工濕地I不同基質(zhì)的自然復(fù)氧通道區(qū)I以及人工增氧區(qū)II構(gòu)成，人工增氧區(qū)II位于自然復(fù)氧通道區(qū)I兩側(cè)，人工增氧區(qū)II底部設(shè)置曝氣管3，所述曝氣管3與鼓風(fēng)機(jī)6相連，達(dá)到可控的供氧區(qū)域；人工增氧區(qū)II和濕地處理區(qū)III上部均種植濕地植物5，自然復(fù)氧通道區(qū)I上部不種植濕地植物5。
[0009]本實(shí)用新型中，所述水平潛流人工濕地I的總有效高度為600?1500_，水平潛流人工濕地I內(nèi)填充砂或礫石，粒徑為6?10mm，水平潛流人工濕地I表面填充以土壤、砂土或混合物中一種以上，粒徑為3?6mm，
[0010]本實(shí)用新型中，所述礫石是碎石、碎瓦或瓦礫中的一種或幾種。
[0011]本實(shí)用新型中，所述自然復(fù)氧通道區(qū)I填充空隙率與水平潛流人工濕地I主體不同，可采用具有吸附氨氮、磷的介質(zhì)，如沸石、高爐渣或紅泥等中一種或一種以上，粒徑為5?15mm，并以單獨(dú)或組合形式填充，自然復(fù)氧通道區(qū)I數(shù)目可為I?10。
[0012]本實(shí)用新型中，所述自然復(fù)氧通道區(qū)I長(zhǎng)度可與水平潛流人工濕地I相同，深度為水平潛流人工濕地I高度的1/5至1/1之間，寬度為20cm?150cm，與相鄰兩自然復(fù)氧通道區(qū)I所分隔出的濕地處理區(qū)III的寬度比為1:1.5?1:10。
[0013]本實(shí)用新型中，所述曝氣管到與相近自然復(fù)氧通道區(qū)I邊緣水平距離為O?50cm，垂直高度為距離水平潛流人工濕地I底部O?40cm，曝氣管開(kāi)孔直徑為I?10mm，間距為I?500_，穿孔的孔口與垂線夾角O?360度，曝氣管可選用PVC管、鋼管或鑄鐵管等材質(zhì)的一種或多種進(jìn)行組配。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)效果是:
[0015]本實(shí)用新型提出的一種供氧量可控的水平潛流人工濕地，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便、構(gòu)思巧妙、操作條件可變且易控制等特點(diǎn)，鼓風(fēng)機(jī)的曝氣可以加強(qiáng)復(fù)氧區(qū)的氧氣供給。整個(gè)裝置形成內(nèi)部缺氧與好氧交替環(huán)境，對(duì)污水進(jìn)行凈化處理，可實(shí)現(xiàn)高效脫氮。
[0016]本實(shí)用新型裝置利用在水平潛流濕地中合理布置，預(yù)留供氧通道，在通道旁布設(shè)曝氣管道，通過(guò)人工增氧區(qū)、自然復(fù)氧通道的作用，使通過(guò)的水流實(shí)現(xiàn)短區(qū)域好氧。該裝置可以創(chuàng)造硝化、反硝化反應(yīng)所需的好氧、缺氧交替變化的環(huán)境條件，大大提高脫氮效果。同時(shí)，通過(guò)曝氣管道的布置與運(yùn)行條件的控制，可以更好地調(diào)控好氧條件，且配合自然復(fù)氧，降低裝置運(yùn)行成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為自然復(fù)氧通道區(qū)(I)剖面圖。
[0019]圖3為人工增氧區(qū)(Π)剖面圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào):1為水平潛流人工濕地，2為進(jìn)水管，3為曝氣管，4為出水管，5為濕地植物，6為鼓風(fēng)機(jī)，I為自然復(fù)氧通道區(qū)Π力人工增氧區(qū)，III為濕地處理區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0022]實(shí)施例1:如圖1所示，本實(shí)施例中一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，它由曝氣管3、水平潛流人工濕地I等組成，其特征是:在濕地內(nèi)部，通過(guò)鋪設(shè)不同基質(zhì)，形成自然復(fù)氧通道區(qū)I，深度為濕地總高度的1/2，并在該區(qū)域附近底部鋪設(shè)曝氣管3，共同構(gòu)成復(fù)氧區(qū)。曝氣管3 —端與地表的鼓風(fēng)機(jī)6相連,曝氣管3的另一端封閉。濕地表面填充以土壤，土壤下為填充粗砂作為基質(zhì)，在濕地中種植蘆葦。
[0023]如圖2所示，本實(shí)施例中自然復(fù)氧通道區(qū)I，填充與濕地基質(zhì)不同的孔隙率較大的基質(zhì)一沸石，粒徑為10mm，以增大自然復(fù)氧通道區(qū)I的空隙，提高復(fù)氧效果；同時(shí)具有吸附氨氮的作用。
[0024]如圖3所示，本實(shí)施例中人工增氧區(qū)Π距底部20cm、距自然復(fù)氧通道區(qū)I兩邊邊界各IOcm處鋪設(shè)曝氣管3,通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)6控制曝氣量,使DO在2.0mg/L以上。曝氣管開(kāi)孔直徑為3mm,間距為50mm,穿孔的孔口與垂線夾角45度,曝氣管選用PVC管.。
[0025]工作過(guò)程:該新型水平潛流濕地I采用連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)出水的工作方式，當(dāng)污水由進(jìn)水管2進(jìn)入人工濕地中，流經(jīng)種植以植物的濕地部分，通過(guò)吸附、滯留、過(guò)濾、氧化還原、沉淀、微生物分解等作用，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化。污水在流經(jīng)過(guò)程中，不斷消耗濕地內(nèi)部的氧氣，使部分處于缺氧狀態(tài)。隨后，初步凈化后的污水流入自然復(fù)氧通道區(qū)，通過(guò)自然復(fù)氧與人工增氧合理調(diào)控下的好氧區(qū)域，進(jìn)一步對(duì)水質(zhì)進(jìn)行了凈化。之后又進(jìn)入下一個(gè)缺氧-好氧處理循環(huán)單元中。以氮的去除為例說(shuō)明，原污水中的氮先通過(guò)好氧條件硝化、缺氧條件反硝化，原水中的氮在形式上得到了轉(zhuǎn)化，從污水中脫離出來(lái)，得以去除，達(dá)標(biāo)排放。
[0026]本實(shí)施例中，供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)處理城市生活污水，原水經(jīng)過(guò)初沉池沉淀后進(jìn)入濕地裝置中。其化學(xué)需氧量(CODcr)為15(T250mg/L，氨氮為
13.0?37.2mg/L,總氮為21.9?42.0mg/L。自然復(fù)氧通道區(qū)寬度300_，共設(shè)置3道，自然復(fù)氧通道區(qū)與濕地主體的寬度比為1:10，自然復(fù)氧通道區(qū)填充以深度為80cm的沸石與高爐渣混合填料，并通過(guò)調(diào)整人工曝氣量控制濕地內(nèi)含氧量。其出水達(dá)到GB18918-2002中一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)相對(duì)于普通水平潛流人工濕地而言，提高了脫氮除磷的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，由水平潛流人工濕地(I)、進(jìn)水管(2)、曝氣管(3)、出水管(4)、濕地植物(5)以及鼓風(fēng)機(jī)(6)組成，其特征在于所述系統(tǒng)主體為水平潛流人工濕地(I)，水平潛流人工濕地(I)內(nèi)按照復(fù)氧區(qū)和濕地處理區(qū)(III)方式交替布置，濕地處理區(qū)(III)位于復(fù)氧區(qū)一側(cè)，且濕地處理區(qū)(III)與復(fù)氧區(qū)不另設(shè)隔墻；所述復(fù)氧區(qū)由填充與水平潛流人工濕地(I)不同基質(zhì)的自然復(fù)氧通道區(qū)(I)以及人工增氧區(qū)(II)構(gòu)成，人工增氧區(qū)(II)位于自然復(fù)氧通道區(qū)(I)兩側(cè)，人工增氧區(qū)(II)底部設(shè)置曝氣管(3)，所述曝氣管(3)與鼓風(fēng)機(jī)(6)相連，達(dá)到可控的供氧區(qū)域；人工增氧區(qū)(II)和濕地處理區(qū)(III)上部均種植濕地植物(5)，自然復(fù)氧通道區(qū)(I)上部不種植濕地植物(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于所述水平潛流人工濕地(I)的總有效高度為600?1500mm，水平潛流人工濕地(I)內(nèi)填充砂或礫石，粒徑為6?10_，水平潛流人工濕地(I)表面填充有土壤或砂土中任一種，粒徑為3 ?6mm ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于所述礫石是碎石、碎瓦或瓦礫中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于所述自然復(fù)氧通道區(qū)(I)填充的基質(zhì)為沸石、高爐渣或紅泥中任一種，粒徑為5?15mm，并以單獨(dú)或組合形式填充，自然復(fù)氧通道區(qū)(I)數(shù)目為I?10個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于所述自然復(fù)氧通道區(qū)(I)長(zhǎng)度與水平潛流人工濕地(I)相同，深度為水平潛流人工濕地(I)高度的1/5至1/1之間，寬度為20cm?150cm，與相鄰兩自然復(fù)氧通道區(qū)(I)所分隔出的濕地處理區(qū)(III)的寬度比為1:1.5?1:10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氧量可控的水平潛流人工濕地處理系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣管到與相近自然復(fù)氧通道區(qū)(I)邊緣水平距離為O?50cm，垂直高度為距離水平潛流人工濕地⑴底部O?40cm,曝氣管(3)開(kāi)孔直徑為I?IOmm,間距為I?500mm,穿孔的孔口與垂線夾角O?360度，曝氣管選用PVC管、鋼管或鑄鐵中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK203513362SQ201320574000
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】周藝文, 李懷正, 王衛(wèi)剛 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)