專利名稱：復(fù)合垂直流人工濕地增氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境工程污水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種復(fù)合垂直流人 工濕地的簡(jiǎn)單高效增氧裝置，適用于生活污水，受污染地表水，面源污水，濃度 較高氨氮廢水的處理，同時(shí)適用于寒冷地區(qū)的污水處理。
背景技術(shù)：
人工濕地是20世紀(jì)七十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型污水處理工藝，具有效率 高、成本低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于生活污水、農(nóng)村面源污染、垃 圾滲濾液的處理及湖泊污染防治。
人工濕地脫氮的主要途徑是依靠微生物的硝化與反硝化作用，而其它的去除 途徑如植物吸收、氨氮揮發(fā)等的去除量是非常少的。硝化反應(yīng)是將,+->1轉(zhuǎn)化 為NCV-N的過(guò)程，它是一個(gè)氧化反應(yīng)，需要好氧的濕地土壤環(huán)境條件；而反硝 化反應(yīng)是將NCV-N轉(zhuǎn)化為N2的過(guò)程，它是一個(gè)還原反應(yīng)，需要厭氧的濕地土壤 環(huán)境條件。因而，能否創(chuàng)造硝化與反硝化反應(yīng)所需的環(huán)境條件就直接決定著濕地 系統(tǒng)脫氮能力的高低。在運(yùn)行的大部分人工濕地中，對(duì)TSS和BOD的去除率非 常高，而對(duì)氮的去除率卻很低，尤其是在冬季,主要原因是濕地中供氧不足，整 個(gè)濕地內(nèi)部處于單一的厭缺氧環(huán)境條件所引起的。
當(dāng)前人工濕地的增氧方式有 一是在濕地系統(tǒng)內(nèi)安裝開(kāi)孔通氣管，進(jìn)行自然 通氣；二是用空氣壓縮機(jī)連續(xù)或間歇向濕地系統(tǒng)中的開(kāi)孔管進(jìn)行強(qiáng)化通氣；三是 利用風(fēng)能向濕地系統(tǒng)中的開(kāi)孔管通入空氣。這三種增氧方式有以下不足
1、 通氣管是空氣自流換氣，空氣傳遞效率不高；且多層通氣管的鋪設(shè)，增 加了濕地系統(tǒng)的基建投資。
2、 風(fēng)能增氧方式受地域及氣候限制很大，造成濕地系統(tǒng)處理效果不穩(wěn)定。
3、 三種增氧方式都沒(méi)有沒(méi)有創(chuàng)造硝化、反硝化反應(yīng)所需最優(yōu)的好氧、厭氧交替變化的環(huán)境條件，導(dǎo)致濕地出水中NCb—-N的濃度增加，氮的去除率下降。 4、三種增氧方式都是直接將開(kāi)孔通氣管埋在濕地系統(tǒng)的基質(zhì)中，細(xì)小的沙
礫極易堵塞通氣管的開(kāi)孔。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種復(fù)合垂直流人工濕 地的增氧裝置，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用在復(fù)合垂直流人工濕地底部設(shè)置排空管， 在下行流池底部的排空管內(nèi)以最優(yōu)化增氧條件進(jìn)行間歇曝氣，創(chuàng)造了硝化、反硝 化反應(yīng)所需的好氧、厭氧交替變化的環(huán)境條件，大大提高了脫氮效果。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)措施 一種復(fù)合垂直流人工濕 地的增氧裝置，它由空氣壓縮機(jī)、復(fù)合垂直流人工濕地、下行流池和上行流池組 成，其特征是在底部連通的下行流池和上行流池組成的復(fù)合垂直流人工濕地， 在復(fù)合垂直流人工濕地的底部設(shè)置至少三個(gè)并聯(lián)連接的排空管，排空管的管壁上 開(kāi)有通孔；在下行流池底部排空管內(nèi)分別布置并聯(lián)連接的穿孔曝氣管，穿孔曝氣 管的一端封閉，另一端連接導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管與地表的空氣壓縮機(jī)相連。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于，所述穿孔曝氣管的開(kāi)孔率為30% 50%。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于，所述排空管上的通孔的孔徑為5 7mm，孔 間距為150 200ram。
與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在
1、 本實(shí)用新型利用在下行流池底部的排空管內(nèi)曝氣，不易造成穿孔曝氣管 上的開(kāi)孔堵塞；且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便。
2、 本實(shí)用新型采用最優(yōu)化的增氧條件進(jìn)行間歇曝氣，創(chuàng)造了硝化、反硝化 反應(yīng)所需的好氧、厭氧交替變化的環(huán)境條件，大大提高了濕地脫氮效果。
3、 所述空氣壓縮機(jī)的比曝氣速率為0. 1 0.5 mV0vm2)，開(kāi)停時(shí)間比為 4h:20h 12h:12h時(shí)，污水中氮的去除率最高。


圖l (A)為一種復(fù)合垂直流人工濕地的增氧裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1 (B)為圖1 (A)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 (A)為排空管俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 (B)為圖2 (A)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，空氣壓縮機(jī)l、復(fù)合垂直流人工濕地2、下行流池3、上行流池4、導(dǎo)氣管5、穿孔曝氣管6、排空管7、通孔8。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
參見(jiàn)圖l (A)， 一種復(fù)合垂直流人工濕地的增氧裝置，它由空氣壓縮機(jī)、復(fù)合垂直流人工濕地、下行流池3和上行流池4組成，其特征是在底部連通的下行流池3和上行流池4組成的復(fù)合垂直流人工濕地2，在復(fù)合垂直流人工濕地的底部設(shè)置至少三個(gè)并聯(lián)連接的排空管7，排空管7的管壁上開(kāi)有通孔8;在下行流池3底部排空管7內(nèi)分別布置并聯(lián)連接的穿孔曝氣管6，穿孔曝氣管6的一端封閉，另一端連接導(dǎo)氣管5，導(dǎo)氣管5與地表的空氣壓縮機(jī)1相連。本實(shí)用新型的復(fù)合垂直流人工濕地2是由下行流池3和上行流池4組成，下行流池3和上行流池4中間設(shè)有隔墻，底部連通。下行流池3和上行流池4中均填有不同粒徑的砂(細(xì)碎的石粒)和礫石作為基質(zhì)(碎石、碎瓦、小石或瓦礫中的一種)，其中下行流池3基質(zhì)層比上行流池4的基質(zhì)層要高10 20 cm。在下行流池3和上行流池4中植入水生、濕生植物如蘆葦、香蒲、莎草、黑三棱、燈心草、美人蕉、水杉、菖蒲、水蔥、慈菇、水雍草、蓮子草、水芹、苔草其中的一種或任意組合(4-14)。
參見(jiàn)圖1 (B)，穿孔曝氣管6由至少三個(gè)水平穿孔管6(a)、 6(b) 、 6(c)并聯(lián)連接組成，分別安裝在三個(gè)并聯(lián)連接的排空管7(a)、 7(b)、 7(c)內(nèi)；穿孔曝氣管6根據(jù)污水處理裝置設(shè)計(jì)要求制作，在合適長(zhǎng)度的PVC塑料管上鉆孔，開(kāi)孔率為30% 50%。
參見(jiàn)圖2 (A)、圖2 (B)，排空管7選用OllOmm的PVC塑料管，排空管7上的通孔8的孔徑為5 7mm,孔間距為150 200mm。
具體實(shí)施時(shí)，為了創(chuàng)造硝化、反硝化反應(yīng)所需的好氧、厭氧交替變化的環(huán)境條件，提高濕地脫氮效果，空氣壓縮機(jī)1的比曝氣速率為0. 1 0. 5 mV(lrm2)，開(kāi)停時(shí)間比為4h: 20h 12h: 12h。工作過(guò)程
復(fù)合垂直流人工濕地2采用間歇進(jìn)水、推流出水的工作方式，當(dāng)污水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入下行流池3向下流動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)l，其產(chǎn)生的高壓空氣經(jīng)導(dǎo)氣管
5、穿孔曝氣管6、排空管7向上進(jìn)入下行流池3，與污水形成對(duì)流，從而增加了污水中的溶解氧，使下行流池3形成了好氧環(huán)境條件，促進(jìn)了硝化反應(yīng)的進(jìn)行(NH4+-N轉(zhuǎn)化為NCV-N)，當(dāng)此部分含有大量NCV-N的污水被推流至上行流池4時(shí)，由于上行流池4的厭缺氧環(huán)境條件促進(jìn)了反硝化反應(yīng)的發(fā)生(NCV-N轉(zhuǎn)化為N2);同時(shí)當(dāng)空氣壓縮機(jī)1的運(yùn)行時(shí)間達(dá)到4h 12h(即開(kāi)停時(shí)間比為4h:20h 12h:12h)時(shí)將其關(guān)閉，復(fù)合垂直流人工濕地2的內(nèi)部逐漸恢復(fù)厭缺氧環(huán)境條件，進(jìn)一步促進(jìn)了反硝化反應(yīng)的發(fā)生(N03—-N轉(zhuǎn)化為N2)，從而最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)氮的徹底去除。
在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合垂直流人工濕地由下行流池(lmxlmx0.7m)和上行流池(lmxlmx0.6m)組成，下行流池底部排空管內(nèi)布置穿孔曝氣管，空氣壓縮機(jī)的比曝氣速率為O. l 0.5m3/Qvm2)，開(kāi)停時(shí)間比為4h:20h 12h:12h。水力負(fù)荷為0. 2m7(m2-d)，進(jìn)水氨氮、總氮濃度分別約為11mg/L、 49mg/L，測(cè)定結(jié)果氨氮、總氮的去除率分別約為96%、 80%。
權(quán)利要求1、一種復(fù)合垂直流人工濕地增氧裝置，它由空氣壓縮機(jī)(1)、復(fù)合垂直流人工濕地(2)、下行流池(3)和上行流池(4)組成，其特征在于在底部連通的下行流池(3)和上行流池(4)組成復(fù)合垂直流人工濕地(2)，在復(fù)合垂直流人工濕地(3)的底部設(shè)置至少三個(gè)并聯(lián)連接的排空管(7)，排空管(7)的管壁上開(kāi)有通孔(8)；在下行流池(3)底部的排空管(7)內(nèi)分別布置并聯(lián)連接的穿孔曝氣管(6)，穿孔曝氣管(6)的一端封閉，另一端連接導(dǎo)氣管(5)，導(dǎo)氣管(5)與地表的空氣壓縮機(jī)(1)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合垂直流人工濕地增氧裝置，其特征在于 下行流池(3)和上行流池(4)中間設(shè)有隔墻，下行流池(3)和上行流池(4)中均填有 砂和礫石，下行流池(3)基質(zhì)層比上行流池(4)的基質(zhì)層高10 20 cm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合垂直流人工濕地增氧裝置，其特征在于 穿孔曝氣管(6)至少三個(gè)水平穿孔曝氣管(6a、 6b、 6c)并聯(lián)連接，分別安裝在三 個(gè)并聯(lián)連接的排空管(7a、 7b、 7c)內(nèi)；在PVC塑料管上鉆孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合垂直流人工濕地增氧裝置，其特征在于 排空管(7)上的通孔(8)的孔徑為5 7mm，孔間距為150 200 mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合垂直流人工濕地增氧裝置，其特征在于 在下行流池(3)和上行流池(4)中植入蘆葦、香蒲、莎草、黑三棱、燈心草、 美人蕉、水杉、菖蒲、水蔥、慈薛、水雍草、蓮子草、水芹、苔草其中的一種或任意組合。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種復(fù)合垂直流人工濕地增氧裝置，它由空氣壓縮機(jī)、復(fù)合垂直流人工濕地、下行流池和上行流池組成，在底部連通的下行流池和上行流池組成復(fù)合垂直流人工濕地，在復(fù)合垂直流人工濕地的底部設(shè)置至少三個(gè)并聯(lián)連接的排空管，排空管的管壁上開(kāi)有通孔；在下行流池底部排空管內(nèi)分別布置并聯(lián)連接的穿孔曝氣管，穿孔曝氣管的一端封閉，另一端連接導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管與地表的空氣壓縮機(jī)相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用在復(fù)合垂直流人工濕地底部設(shè)置排空管，在下行流池底部的排空管內(nèi)以最優(yōu)化增氧條件進(jìn)行間歇曝氣，創(chuàng)造了硝化、反硝化反應(yīng)所需的好氧、厭氧交替變化的環(huán)境條件，大大提高了脫氮效果。
文檔編號(hào)C02F3/32GK201305511SQ200820192850
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者吳振斌, 棟 徐, 鋒 賀, 敏 陶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所