專利名稱：一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體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)充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，適用于低碳氮比污水的處理。
背景技術(shù)：
人工濕地是20世紀(jì)70年底發(fā)展起來的一種新型的污水處理工藝，因其具有投資運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果穩(wěn)定、管理簡(jiǎn)便、能夠因地制宜的構(gòu)建等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了較快的發(fā)展，被運(yùn)用到越來越多的領(lǐng)域，其中包括生活污水、受污染地表水、面源污染、采礦廢水、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)污水以及水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理等方面。人工濕地系統(tǒng)通過多種機(jī)理去除進(jìn)水中的氮，這些機(jī)理主要包括生物、物理和化學(xué)等幾方面的協(xié)同作用，主要有揮發(fā)、氨化、硝化反硝化、植物攝取和基質(zhì)吸附等。研究表明，濕地中主要的除氮機(jī)理是微生物的硝化反硝化作用。硝化作用是在好氧條件下，微生 物將NH4+-N氧化成N02—-N和N03—-N的過程。硝化作用分兩步進(jìn)行第一步是NH4+-N
氧化成N02--N的過程,這一過程有嚴(yán)格的好氧菌完成；第二步是N02--N進(jìn)一步氧化成
N03一-N的過程，這一步由兼性化能自養(yǎng)細(xì)菌完成。硝化作用只是氮存在形態(tài)的變化，真正的脫氮作用并沒有發(fā)生。反硝化作用是在厭氧條件下，微生物將N03—-N轉(zhuǎn)化成N20或N2并釋放到大氣中的過程。反硝化作用過程中，微生物在缺氧條件下利用水體中的有機(jī)碳作為電子供體，以硝化作用的產(chǎn)物N03—-N作為電子受體，將N03—-N還原為氮?dú)鈴南到y(tǒng)中去除。系統(tǒng)中氮的去除關(guān)鍵環(huán)節(jié)是反硝化作用。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(guó)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一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可以在不擾動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如翻動(dòng)填料等的條件下更換固體碳源，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，改善濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，提高脫氮效果，優(yōu)于在進(jìn)水中補(bǔ)充碳源的裝置。而且該裝置采用了價(jià)廉易得的PVC管作為碳源輸送管道，裝置成本低廉。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)措施一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道及密封口。各裝置的功能與連接關(guān)系是碳源輸送管道垂直于濕地墻壁進(jìn)行安裝，管道直徑750 850mm，長(zhǎng)度與濕地等長(zhǎng)，管壁開孔，孔徑5 7mm，孔間距為150 200mm。管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭進(jìn)行密封連接。A、碳源輸送管道碳源輸送管道安裝于濕地底部，管道直徑750 850mm，長(zhǎng)度與濕地等長(zhǎng)，管壁開孔，孔徑5 7mm，孔間距為150 200mm。碳源輸送管道開孔便于碳源材料中有機(jī)碳釋放到濕地系統(tǒng)中；B、密封口 密封口位于碳源輸送管道與濕地墻壁的兩端連接處，兩端均以PVC螺紋堵頭進(jìn)行密封連接，以便于后續(xù)碳源材料的清理及多次重復(fù)添加碳源材料。所述的PVC是一種乙烯基的聚合物質(zhì)，其材料是一種非結(jié)晶性材料。PVC材料在實(shí)際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。具有不易燃性、高強(qiáng)度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。PVC對(duì)氧化劑、還原劑和強(qiáng)酸都有很強(qiáng)的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接 觸的場(chǎng)合。一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的方法，其步驟是A、將碳源輸送管道安裝于垂直流人工濕地底部，濕地內(nèi)安裝填料，種入植物；B、將待添加的固體碳源材料經(jīng)過堿處理的千屈菜植物材料(也可為其他固體碳源材料如各種樹葉、麥桿等)裝入碳源輸送管道；C、將碳源輸送管道與濕地系統(tǒng)墻壁的密封口的PVC螺紋堵頭旋緊，避免濕地出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象；碳源材料中有機(jī)碳進(jìn)行水解溶出，并通過碳源輸送管道上的開孔釋放到濕地系統(tǒng)中，進(jìn)入濕地底部，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，顯著提高了實(shí)地對(duì)低碳高氮廢水的脫氮效果。所述的濕地內(nèi)安裝填料為生物陶粒，種植的濕地植物為美人蕉。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(jiǎn)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。而且該裝置采用價(jià)廉易得的PVC管作為碳源輸送管道，裝置成本低廉。本實(shí)用新型采用添加碳源到濕地底部，以經(jīng)過堿處理的千屈菜植物材料作為濕地的外加碳源，C/N只需要3就可以大大提高濕地脫氮效果，低于在進(jìn)水中添加需要的碳源，節(jié)省了碳源成本。在實(shí)施例中，進(jìn)水總氮濃度均值為36. 5Img · L-I, CODCr均值為109mg · L-1，水力負(fù)荷為O. 30m3 -(m2-d) _1，水力停留時(shí)間為48h，對(duì)照組與添加5g經(jīng)過堿處理的千屈菜植物材料后的系統(tǒng)總氮出水濃度分別為35. Olmg-L-U25. 25mg *L_1，總氮平均去除率分別為
4.11%>30. 84%，添加碳源后系統(tǒng)的總氮平均去除率提高了 26. 73%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過補(bǔ)充碳源到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加上添加的5g經(jīng)過堿處理的千屈菜植物材料，實(shí)際碳氮比僅為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 : I)。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。

[0021]圖I為一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I-碳源輸送管道、2-密封口。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I:
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I可知，一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道
I、密封口 2。各裝置的功能與連接關(guān)系是碳源輸送管道I垂直于濕地墻壁進(jìn)行安裝，管道直徑750或770或790或800或820或840或850mm，長(zhǎng)度與濕地等長(zhǎng)，管壁開孔，孔徑5或 6或7mm，孔間距為150或160或170或180或190或200mm。管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口 2進(jìn)行密封連接。A、碳源輸送管道碳源輸送管道安裝于濕地底部，管道直徑750或770或790或800或820或840或850mm，長(zhǎng)度與濕地等長(zhǎng)，管壁開孔，孔徑5或6或7mm，孔間距為150或160或170或180或190或200mm。碳源輸送管道開孔便于碳源材料中有機(jī)碳釋放到濕地系統(tǒng)中；B、密封口 密封口位于碳源輸送管道與濕地墻壁的兩端連接處，兩端均以PVC螺紋堵頭進(jìn)行密封連接，以便于后續(xù)碳源材料的清理及多次重復(fù)添加碳源材料。其步驟是A、將碳源輸送管道安裝于垂直流人工濕地底部，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，稱取后將待添加的固體碳源材料裝入碳源輸送管道，實(shí)施例中每套垂直流人工濕地處理水量為15L，補(bǔ)充碳源材料經(jīng)過堿處理的千屈菜植物材料量為5g，相當(dāng)于100g/m2。C、將碳源輸送管道與濕地系統(tǒng)墻壁的密封口的PVC螺紋堵頭旋緊，避免濕地出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象；D、開始濕地進(jìn)水、運(yùn)行階段。在實(shí)施例中其工作過程是(I)按照上述補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的方法A，構(gòu)建處理水量為15L/d的垂直流人工濕地小試系統(tǒng)兩套，濕地填料為生物陶粒，濕地系統(tǒng)中種植美人蕉；(2)將5g經(jīng)過堿處理(置于1%質(zhì)量比NaOH溶液中浸泡24h)的千屈菜植物材料作為外加碳源添加到其中一套系統(tǒng)中的碳源輸送管道；另一套系統(tǒng)作為對(duì)照，不添加任何外加碳源材料；(3)開始濕地進(jìn)水，進(jìn)水總氮濃度均值為36. 5Img ·L-1,CODCr均值為109mg *L-1,水力負(fù)荷為O. 30m3 · (m2 · d) _1，水力停留時(shí)間為48h ；(4)取兩套濕地出水進(jìn)行水質(zhì)分析，對(duì)照組與添加5g經(jīng)過堿處理的千屈菜植物材料作為外加碳源的系統(tǒng)總氮出水濃度分別為35. Olmg-L-U25. 25mg *L_1，總氮平均去除率分別為 4. 11%,30. 84%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過補(bǔ)充碳源到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5g經(jīng)過堿處理的千屈菜植物材料，實(shí)際碳氮比僅為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 : I)。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?！?br> 權(quán)利要求1. 一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道(I)、密封口(2)，其特征在于碳源輸送管道(I)垂直于濕地墻壁，管道直徑750 850mm，長(zhǎng)度與濕地等長(zhǎng)，管壁開孔，孔徑5 7mm，孔間距為150 200mm，管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口(2)進(jìn)行密封連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種補(bǔ)充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道、密封口，其特征在于碳源輸送管道垂直于濕地墻壁，管道直徑750～850mm，長(zhǎng)度與濕地等長(zhǎng)，管壁開孔，孔徑5～7mm，孔間距為150～200mm，管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口進(jìn)行密封連接。管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口進(jìn)行密封連接，碳源輸送管道位于濕地底層。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)C02F3/32GK202688096SQ20122028062
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者吳振斌, 賀鋒, 肖蕾, 徐棟, 周巧紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所