專利名稱：一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的裝置的制作方法
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，更具體涉及一種補(bǔ)充復(fù)合垂直 流人工濕地碳源的裝置，適用于低碳氮比污水的處理。技術(shù)背景人工濕地是20世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的一種新型污水處理工藝，具有效率 高、成本低、運(yùn)行管理簡單等特點(diǎn)，在生活污水、特種工業(yè)廢水、采礦污水、農(nóng) 業(yè)和畜牧業(yè)污水、垃圾場(chǎng)滲濾液以及水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理方面都有應(yīng)用。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。濕地系統(tǒng)中的有機(jī)氮首先由 氨化菌作用完成向氨氮轉(zhuǎn)化的氨化過程，氨氮在亞硝化菌、硝化菌的作用下繼續(xù) 轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮(N(V 、 N(V ),最后亞硝酸氮或硝酸氮在反硝化作用下還原為N20 和N2從系統(tǒng)中排除。系統(tǒng)中的氮的去除主要是反硝化作用的結(jié)果。它是一個(gè)還 原反應(yīng)，需要有機(jī)碳源提供電子供體。因而，能否提供充足的反硝化反應(yīng)所需的 碳源就直接決定著濕地系統(tǒng)脫氮能力的高低。我國南方比較常見的是低碳氮比的 污水，在進(jìn)行生物處理時(shí)脫氮效率低，造成出水TN無法達(dá)標(biāo)排放。如何解決此 類低碳氮比污水的脫氮效率已成為近來研究的熱點(diǎn)。當(dāng)前補(bǔ)充人工濕地碳源的方式主要是在進(jìn)水中補(bǔ)充，從本質(zhì)上講只是改變進(jìn) 水性質(zhì)的一種方式，而且這些做法會(huì)造成部分碳源在濕地上層發(fā)生好氧分解，造 成碳源的浪費(fèi)，增加不必要的污水處理成本，因此如何通過增加人工濕地系統(tǒng)內(nèi) 部碳源，增強(qiáng)系統(tǒng)功能，從而提高脫氮效率非常值得探索。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在于提供了一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，該裝置能夠?qū)⑼饧犹荚囱a(bǔ)充到濕地內(nèi)部，為濕地底部反硝 化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，提高了脫氮效果， 優(yōu)于在進(jìn)水中補(bǔ)充碳源的裝置。而且該裝置利用了復(fù)合垂直流人工濕地已有的通 氣管與管壁開孔的放空管作為碳源輸送管道，節(jié)省了大部分的裝置費(fèi)用。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)措施一種實(shí)現(xiàn)上述的補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的的裝置，它包括碳源溶解 槽、計(jì)量泵、連接軟管、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管、管壁開孔的放空管。各裝 置的功能與連接關(guān)系是計(jì)量泵分別與碳源溶解槽、連接軟管相連，復(fù)合垂直流 人工濕地通氣管分別與連接軟管、管壁開孔的放空管相連，復(fù)合垂直流人工濕地 通氣管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，管壁開孔的放空管位于濕地底層，管壁開孔的放空管管壁開孔孔徑為5 7mm，孔間距為150 200mrn。A、 碳源溶解槽外加碳源一般是粉末狀的固體，需要先進(jìn)入碳源溶解槽進(jìn) 行溶解，本實(shí)用新型選用帶攪拌機(jī)的快速溶解槽。B、 計(jì)量泵對(duì)不同處理量和不同C/N的污水，投加到濕地中的碳源量都不 一樣，需要進(jìn)行精確投加，因此本實(shí)用新型采用計(jì)量泵進(jìn)行碳源調(diào)控。C、 連接軟管用于計(jì)量泵出水口與復(fù)合垂直流人工濕地通氣管的連接，功能是作為外加碳源的輸送管道。D、 復(fù)合垂直流人工濕地通氣管通氣管是從濕地底部伸出到濕地表層上的立管，原有功能是將濕地內(nèi)部微生物作用下產(chǎn)生的各種氣體(N2、 C02、 CH,等) 輸出到大氣中，并能夠補(bǔ)充濕地氧氣。在本實(shí)用新型中，將復(fù)合垂直流人工濕地 通氣管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，形成一個(gè)系統(tǒng)，用作碳源的 輸送管道。E、 管壁開孔的放空管管壁開孔的放空管位于濕地底層，原有功能是為了在濕地需要進(jìn)入空床階段或檢修時(shí)，排干濕地內(nèi)部的處理水。但在濕地正常運(yùn)行 階段，放空管是閑置的，所以在本實(shí)用新型中，將濕地放空管充分利用起來，用來與通氣管連接后輸送外加碳源。放空管管壁開孔孔徑為5 7mm,孔間距為 150 200mm。一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，其步驟是A、將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與管壁開孔的放空管用三通連接，形成碳源輸送管道，濕地內(nèi)安裝填料，種入植物，然后將連接軟管的一端套在露出濕地 填料表層的通氣管上，另一端與計(jì)量泵的出水口相連。B、 將葡萄糖(或其它可溶于水的有機(jī)碳源如淀粉、蔗糖、果糖、乙醇、 甲醇、乙酸鈉等)在溶解槽中用自來水完全溶解。C、 通過計(jì)量泵將A中的液態(tài)碳源泵入濕地表層的通氣管中，液態(tài)碳源順著 通氣管向下流入到與其底部相連的管壁開孔的放空管中，再通過管壁開孔的放空 管管壁上的小孔流出，進(jìn)入到濕地底部，為濕地底部反硝化反應(yīng)提供足夠的電子 供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，顯著性提高了濕地對(duì)低碳高氮廢水的脫氮 效果。所述的濕地內(nèi)安裝填料為無煙煤、生物陶粒、沸石三種，下行流濕地中種植 美人蕉，上行流池內(nèi)種植菖蒲。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果-本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，提高了脫氮效果，優(yōu)于在進(jìn)水中補(bǔ)充碳源 的裝置。而且該裝置利用了復(fù)合垂直流人工濕地己有的通氣管與管壁開孔的放空 管作為碳源輸送管道，節(jié)省了大部分的裝置費(fèi)用。本實(shí)用新型采用投加碳源到濕 地底部，以葡萄糖作為濕地外加碳源，C/N只需要4.3就可以大大提高濕地脫氮效果，低于在進(jìn)水中投加需要的碳源，節(jié)省了碳源成本。在實(shí)施例中，進(jìn)水硝態(tài)氮濃度均值為28.8 mg'L'1， CODcr均值為110mg'L—1，水力負(fù)荷為0.85 m3' (m2'd)—，水力停留時(shí)間為20h，對(duì)照組與投加1.5g葡萄糖后的系統(tǒng)硝態(tài)氮出水濃度分 別為12.38mg.L—1、 7.98mg.L—1，硝態(tài)氮平均去除率分別為57.0%、 72.3°/。。實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明通過補(bǔ)充碳源到復(fù)合垂直流人工濕地底部，為反硝化反應(yīng)提供足夠的電 子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，濕地對(duì)低碳高氮廢水的脫氮效果有顯著 性提高。進(jìn)水中含有的CODcr加上投加的1.5g葡萄糖，實(shí)際碳氮比僅為4.3 : 1， 遠(yuǎn)低于在進(jìn)水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比(6 : 1 7 : 1)。因此該補(bǔ) 充碳源方法的突出優(yōu)點(diǎn)是顯著性提高濕地脫氮效率，并節(jié)約外加碳源成本。


圖1為一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-碳源溶解槽(粉末快速溶解槽)、2-計(jì)量泵、3-連接軟管、4-復(fù)合垂直流人工濕地通氣管、5-管壁開孔的放空管。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。根據(jù)圖l可知， 一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的裝置，它包括碳源溶解 槽l、計(jì)量泵2、連接軟管3、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4、管壁開孔的放空管 5。各裝置的功能與連接關(guān)系是計(jì)量泵2分別與碳源溶解槽1、連接軟管3相 連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4分別與連接軟管3、管壁開孔的放空管相連5， 復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4與濕地底部的管壁開孔的放空管5用三通連接，管 壁開孔的放空管5位于濕地底層，管壁開孔的放空管5管壁開孔孔徑為5 7mm， 孔間距為150 200mm。A、 碳源溶解槽1:外加碳源一般是粉末狀的固體，需要先進(jìn)入碳源溶解槽 進(jìn)行溶解，本實(shí)用新型選用帶攪拌機(jī)的快速溶解槽。B、 計(jì)量泵2:對(duì)不同處理量和不同C/N的污水，投加到濕地中的碳源量都 不一樣，需要進(jìn)行精確投加，因此本實(shí)用新型采用計(jì)量泵進(jìn)行碳源調(diào)控。C、 連接軟管3:用于計(jì)量泵出水口與復(fù)合垂直流人工濕地通氣管的連接， 功能是作為外加碳源的輸送管道。D、 復(fù)合垂直流人工濕地通氣管4:通氣管是從濕地底部伸出到濕地表層上的立管，原有功能是將濕地內(nèi)部微生物作用下產(chǎn)生的各種氣體(N2、 C02、 CH^等) 輸出到大氣中，并能夠補(bǔ)充濕地氧氣。在本實(shí)用新型中，將復(fù)合垂直流人工濕地 通氣管4與濕地底部的管壁開孔的放空管5用三通連接，形成一個(gè)系統(tǒng)，用作碳 源的輸送管道。E、 管壁開孔的放空管5:管壁開孔的放空管5位于濕地底層，原有功能是 為了在濕地需要進(jìn)入空床階段或檢修時(shí)，排干濕地內(nèi)部的處理水。但在濕地正常 運(yùn)行階段，放空管是閑置的，所以在本實(shí)用新型中，將濕地放空管充分利用起來， 用來與通氣管連接后輸送外加碳源。管壁開孔的放空管5管壁開孔孔徑為5 7mm，孔間距為150 200咖。所使用到的管道管徑根據(jù)濕地處理水量、碳源投加 量和設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算決定，在此不予限定。其步驟是A、 將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與管壁開孔的放空管用三通連接，形成碳 源輸送管道，然后將連接軟管的一端套在露出濕地填料表層的通氣管上，另一端 與計(jì)量泵的出水口相連。濕地內(nèi)安裝填料，種入植物。B、 根據(jù)處理污水量和濕地進(jìn)水C/N，計(jì)算濕地處理污水所需要投加的碳源 量，稱取后將定量碳源投入到溶解槽中，在攪拌下將碳源充分溶解到自來水中， 實(shí)施例中每套復(fù)合垂直流人工濕地處理水量為60L/d,補(bǔ)充葡萄糖1.5g，溶解到 500ral自來水中。C、 在復(fù)合垂直流濕地進(jìn)水之前，將A中的液態(tài)碳源用計(jì)量系提升到復(fù)合垂 直流濕地的通氣管中，液態(tài)碳源順著通氣管向下流入與其底部相連的管壁開孔的 放空管中，然后從管壁開孔的放空管管壁上的開孔中流出，最后進(jìn)入到濕地底部 填料中。 'D、 液態(tài)碳源一次性輸入到濕地底部后，拔掉通氣管上的連接軟管，開始濕 地進(jìn)水、運(yùn)行階段，恢復(fù)濕地通氣管的原有功能。在實(shí)施例中其工作過程是(1) 按照上述補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法A，構(gòu)建處理水量為 60L/d的復(fù)合垂直流人工濕地小試系統(tǒng)兩套，濕地填料由無煙煤、生物陶粒、沸 石三種組成，下行流濕地中種植美人蕉，上行流池內(nèi)種植菖蒲。(2) 將1.5g葡萄糖溶解到500ml自來水中，因?yàn)樗啃?，直接用燒杯代替溶解槽?3) 將500ml葡萄糖水溶液直接倒入其中一套小試系統(tǒng)的通氣管中，將 500ral自來水倒入另外一套系統(tǒng)中作為對(duì)照組。(4) 開始濕地進(jìn)水，進(jìn)水硝態(tài)氮濃度均值為28.8 mg*!/1, CODCr均值為 llOmg'L-1，水力負(fù)荷為0.85m:i* (m2.d)"，水力停留時(shí)間為20h。(5) 取兩套濕地出水進(jìn)行水質(zhì)分析，對(duì)照組與投加1.5g葡萄糖后的系統(tǒng)硝 態(tài)氮出水濃度分別為U^n^lA^Smg*!/1,硝態(tài)氮平均去除率分別為57.0%、 72.3%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過補(bǔ)充碳源到復(fù)合垂直流人工濕地底部，為反硝化反應(yīng)提供 足夠的電子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，濕地對(duì)低碳高氮廢水的脫氮效 果有顯著性提高。在實(shí)施例中，進(jìn)水中含有的CODcr加上投加的L5g葡萄糖，實(shí)際碳氮比僅為4.3 : 1,遠(yuǎn)低于在進(jìn)水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比(6 : i 7 : l)。因此該補(bǔ)充碳源方法的突出優(yōu)點(diǎn)是顯著性提高濕地脫氮效率， 并節(jié)約外加碳源成本。
權(quán)利要求1、一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的裝置，它包括碳源溶解槽(1)、計(jì)量泵(2)、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管(4)，其特征在于計(jì)量泵(2)分別與碳源溶解槽(1)、連接軟管(3)相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管(4)分別與連接軟管(3)、管壁開孔的放空管(5)相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管(4)與濕地底部的管壁開孔的放空管(5)用三通連接，管壁開孔的放空管(5)位于濕地底層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的裝置，其特 征在于所述的管壁開孔的放空管(3)管壁開孔孔徑為5 7聽，孔間距為150 200mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的裝置，它包括碳源溶解槽、計(jì)量泵、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管，其特征在于計(jì)量泵分別與碳源溶解槽、連接軟管相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管分別與連接軟管、管壁開孔的放空管相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，管壁開孔的放空管位于濕地底層。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，該裝置能夠?qū)⑼饧犹荚囱a(bǔ)充到濕地內(nèi)部，為濕地底部反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，提高了脫氮效果。
文檔編號(hào)C02F3/32GK201334400SQ200820241108
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者佘麗華, 吳振斌, 棟 徐, 鋒 賀 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院水生生物研究所