一種層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置制造方法
【專利摘要】一種層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，包括上層人工濕地、下層人工濕地、進水箱、中間水箱、回流水箱和曝氣裝置；上層人工濕地與下層人工濕地結(jié)構(gòu)相同，包括土壤層和基質(zhì)層；進水箱中污水由提升泵輸送到下層人工濕地的基質(zhì)層，下層人工濕地礫石層設有出水管，出水管通過下層出水口連接中間水箱，中間水箱中污水通過提升泵輸送到上層人工濕地的基質(zhì)層；上層人工濕地礫石層設有出水管，出水管通過上層出水口連接回流水箱，回流水回流到下層人工濕地的土壤層；曝氣裝置包括曝氣機和曝氣器，曝氣機與曝氣器之間設有電磁閥。本實用新型能有效凈化污水，且占地面積小、運行管理費用低、維護操作簡單、能美化周邊環(huán)境、適宜分散化與小型化建設。
【專利說明】一種層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種新型污水生態(tài)處理裝置，應用于城市小區(qū)生活污水、農(nóng)村分散污水、旅游風景區(qū)污水處理，屬于環(huán)境工程設備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國城市污水處理廠應用廣泛的水處理工藝主要有4大類:A/0工藝、A20、氧化溝、SBR及其改進工藝，它們均利用傳統(tǒng)的硝化/反硝化以及聚磷菌的聚磷釋磷原理，施行空間或時間上厭氧、缺氧、好氧三種狀態(tài)的交替，通過調(diào)整優(yōu)化三種狀態(tài)的組合方式和數(shù)量的時空分布以及回流方式、位置而達到去除有機污染物及脫氮除磷的目的，但這種傳統(tǒng)的兩級生物處理技術(shù)主要以去除有機污染物為目的，對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的去除效果不佳，且基建投資大，運行費用高；三級處理雖可解決氮磷去除效果不佳的問題，但因投資和運行費用昂貴而難以大面積推廣應用。人工濕地污水處理技術(shù)可有效去除氮磷，且具有運行管理費用低、維護操作簡單、對周邊環(huán)境影響小、可以分散化與小型化建設等優(yōu)點，但是人工濕地的占地面積往往很大，使用壽命短，僅適用于經(jīng)濟欠發(fā)達、地理條件相對寬裕的農(nóng)村以及城郊低密度社區(qū)的污水就地處理，而在土地價格昂貴的沿海城市和山區(qū)丘陵地帶使用受到局限。因此，需要一種新的污水處理裝置。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是提供一種層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，既能有效處理污水(高效去除污水中氮磷污染物)，又能減少占地面積且運行管理費用低(相對傳統(tǒng)人工濕地)，全自動運行、無人值守、維護操作簡單。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，包括上層人工濕地、下層人工濕地、進水箱、中間水箱、回流水箱和曝氣裝置；上層人工濕地與下層人工濕地結(jié)構(gòu)相同，包括土壤層和基質(zhì)層，土壤層設置在基質(zhì)層的上方，基質(zhì)層包括自上而下設置的粗砂層、砂礫層和礫石層；進水箱中污水由提升泵輸送到下層人工濕地的基質(zhì)層，下層人工濕地礫石層設有出水管，出水管通過下層出水口連接中間水箱，中間水箱中污水通過提升泵輸送到上層人工濕地的基質(zhì)層；上層人工濕地礫石層設有出水管，出水管通過上層出水口連接回流水箱，回流水箱的回流水回流到下層人工濕地的土壤層；曝氣裝置包括曝氣機和曝氣器，曝氣器設置在上層人工濕地中粗砂層和砂礫層之間，曝氣機與曝氣器之間設有電磁閥；出水管上設有閥門。
[0005]進一步地,所述粗砂層中的粗砂粒徑為5?10mm。
[0006]進一步地,所述砂碌層中的砂碌粒徑為15?20mm。
[0007]進一步地,所述碌石層中的碌石粒徑為30?40mm。
[0008]進一步地，設有PLC控制器，PLC控制器控制連接所述曝氣機。
[0009]進一步地，上、下層人工濕地粗砂層、砂礫層上分別設有取樣口，取樣口上設有閥門。[0010]進一步地，所述回流水箱和下層人工濕地之間設有回流泵。
[0011]進一步地，所述出水管為倒U形。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0013]第一，采用兩層的層疊式結(jié)構(gòu)，減少人工濕地的占地面積，僅為傳統(tǒng)垂直流人工濕地的 1/4~1/6 ；
[0014]第二，上層人工濕地硝化出水自回流至下級人工濕地，即提高濕地脫氮除磷效果，又有效防止下層濕地堵塞，濕地使用壽命比傳統(tǒng)垂直流人工濕地提高I倍；
[0015]第三，本裝置即能有效去除有機污染物，又能高效去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，脫氮效果比傳統(tǒng)人工濕地提高30%以上(冬季脫氮效果提高在60%以上)；
[0016]第四，本實用新型的低氧控制技術(shù):依據(jù)進水水質(zhì)指標(主要為C0D、氨氮)通過PLC控制風機啟停，控制溶解氧為生物需氧量的最小值，從而達到節(jié)能目的；[0017]第五，本實用新型應用于城市小區(qū)生活污水、農(nóng)村分散污水、旅游風景區(qū)污水處理，適宜污水處理規(guī)模為50-500噸/天；
[0018]第六，本實用新型將廣泛應用的城市生活污水處理技術(shù)與人工濕地技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了一種可以減少人工濕地占地面積的層疊式結(jié)構(gòu)的低氧人工濕地裝置，運行維護簡便，自動控制運行，做到無人值守，此人工濕地作為一種低耗高效、適合中國國情的生態(tài)水處理技術(shù)，在污水處理中將會得到較為廣泛的應用。
[0019]第七，本實用新型層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置能有效凈化生活污水，且占地面積小、運行管理費用低、維護操作簡單、能美化周邊環(huán)境、適宜分散化與小型化建設，對于城市高檔居住小區(qū)生活污水、農(nóng)村分散污水、旅游風景區(qū)污水處理具有很好的應用前景，是一種低耗高效、適合中國國情的生態(tài)型生活污水處理裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實用新型層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置的剖面圖；
[0022]圖3是圖2中A-A方向的剖面圖；
[0023]圖中:上層人工濕地I ;下層人工濕地2 ;進水箱3沖間水箱4 ;回流水箱5 ;提升泵6 ;回流泵7 ;曝氣機8 ;曝氣器9 ;下層出水口 10 ;上層出水口 11 ;閥門12 ;取樣口 13 ;電磁閥14 ;土壤層15 ;粗砂層16 ;砂礫層17 ;礫石層18。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實例的【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0025]如圖1、2、3所示，一種層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，包括上層人工濕地1、下層人工濕地2、進水箱3、中間水箱4、回流水箱5和曝氣裝置。
[0026]上層人工濕地I與下層人工濕地2結(jié)構(gòu)相同，包括土壤層15和基質(zhì)層。土壤層15安裝在基質(zhì)層的上方，基質(zhì)層包括自上而下設置的粗砂層16、砂礫層17和礫石層18。粗砂層16中的粗砂粒徑為5~10mm。砂礫層17中的砂礫粒徑為15~20mm。礫石層18中的礫石粒徑為3(T40mm。
[0027]進水箱3通過提升泵6連接下層人工濕地2的基質(zhì)層。下層人工濕地2礫石層18設有出水管，出水管通過下層出水口 10連接中間水箱4，中間水箱4通過提升泵6連接上層人工濕地I的基質(zhì)層。上層人工濕地I礫石層18設有出水管，出水管通過上層出水口11連接回流水箱5，回流水箱連接下層人工濕地2的土壤層。出水管上安裝閥門12。出水管為倒U形。
[0028] 曝氣裝置包括曝氣機8和曝氣器9，曝氣器9安裝在上層人工濕地I中粗砂層16和砂礫層17之間。曝氣機8與曝氣器9之間安裝電磁閥14。
[0029]上述水處理裝置還設有PLC控制器，PLC控制器控制連接曝氣機8。
[0030]上、下層人工濕地粗砂層16、砂礫層17上分別設有取樣口 13，取樣口上安裝閥門12。
[0031]回流水箱5和下層人工濕地2之間還可以安裝回流泵7。
[0032]本裝置分為上層人工濕地和下層人工濕地，兩層人工濕地構(gòu)造相同，每層人工濕地自底部至頂部分別是基質(zhì)層和土壤層。其中，基質(zhì)層自上而下是由3層粒徑漸大的砂礫組成，即凈化層、過渡層和排水層，分別是粒徑5~10mm的粗砂、粒徑15~20mm的砂礫和粒徑3(T40mm的礫石。上、下層人工濕地中土壤層上摘種花期較長的美人蕉，利用濕地作物根系的截留降解和濕地填料表面附著的生物膜降解水中污染物，達到有效凈化水質(zhì)的目的。上層人工濕地中粗砂層和砂礫層之間布置曝氣器，由進水水質(zhì)指標(主要為C0D、氨氮)通過PLC控制風機啟停，控制溶解氧為生物需氧量的最小值，從而達到節(jié)能目的，即本實用的低氧控制技術(shù)。充氧有利于硝化反應的進行，低氧控制技術(shù)在保證去除效果的同時節(jié)省動力消耗。
[0033]采用泵提升污水由下層人工濕地上部采用跌水方式進水，水力負荷為0.5^1.0m3/Hl2.d，經(jīng)過土壤層垂直流入基質(zhì)層，在基質(zhì)層中垂直潛流，由U型出水管出水至中間水箱，再由提升泵提升至上層人工濕地上部進水，同樣垂直經(jīng)過土壤層到基質(zhì)層，最后通過U型出水管到回流水箱出水，用回流泵按100-200%回流比回流至下層(實際應用中可以省去回流泵，硝化出水通過重力自回流至下層濕地)。上層人工濕地通過進水水質(zhì)，經(jīng)PLC控制曝氣機充氧時間和強度，實現(xiàn)低氧控制，節(jié)省能耗。
[0034]污水先從下層人工濕地基質(zhì)層進水，污水中部分不溶性有機物通過濕地填料，很快附著在填料表面，進行進一步吸收和分解利用，部分可溶性有機物通過濕地中生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除，低氧控制技術(shù)為生物降解提供必要的溶解氧。下層人工濕地的出水經(jīng)過一個u型出水管出水至中間水箱，由泵提升進入上層人工濕地，在濕地作物根系的截留和濕地填料的作用下，通過與下層人工濕地類似的過程去除水中的污染物。上層出水按100-200%回流比，自流至下層人工濕地，對濕地脫氮效果和好氧-缺氧空間分層有明顯的改善。
[0035]采用兩層的層疊式結(jié)構(gòu)，減少人工濕地的占地面積，僅為傳統(tǒng)垂直流人工濕地的1/4~1/6。
[0036]上層人工濕地硝化出水自回流至下級人工濕地，即提高濕地脫氮除磷效果，又有效防止下層濕地堵塞，濕地使用壽命比傳統(tǒng)垂直流人工濕地提高I倍。
[0037]本裝置即能有效去除有機污染物，又能高效去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，脫氮效果比傳統(tǒng)人工濕地提高30%以上(冬季脫氮效果提高在60%以上)。
[0038]本實用新型的低氧控制技術(shù):依據(jù)進水水質(zhì)指標(主要為C0D、氨氮)通過PLC控制風機啟停，控制溶解氧為生物需氧量的最小值，從而達到節(jié)能目的。
[0039]本實用新型應用于城市小區(qū)生活污水、農(nóng)村分散污水、旅游風景區(qū)污水處理，適宜污水處理規(guī)模為50-500噸/天。
[0040]本實用新型將廣泛應用的城市生活污水處理技術(shù)與人工濕地技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了一種可以減少人工濕地占地面積的層疊式結(jié)構(gòu)的低氧人工濕地裝置，此人工濕地作為一種低耗高效、適合中國國情的生態(tài)水處理技術(shù)，在污水處理中將會得到較為廣泛的應用。
[0041]本實用新型利用上層人工濕地的硝化出水按100-200%回流比，重力自回流至下層人工濕地，回流帶入的硝態(tài)氧有利于下層人工濕地中反硝化反應的進行，與不回流相比增加了對水中總氮和有機物的去除率。控制回流比還有效的解決人工濕地堵塞問題，使?jié)竦厥褂脡勖岣逫倍。
[0042]本實用新型適用于城市居住小區(qū)生活污水、農(nóng)村分散污水、旅游風景區(qū)生活污水處理，使用層疊式構(gòu)造大大減少了人工濕地的占地面積，同時通過在上層濕地低氧控制技術(shù)和將出水自回流至下層濕地，提高了對水中污染物的去除率，為上述污水提供了一種低耗高效、適合中國國情的生態(tài)水處理技術(shù)方法。
[0043]本實用 新型是一種層疊式構(gòu)造+低氧控制技術(shù)+硝化自回流的人工濕地水處理裝置，能有效凈化污水，且占地面積小、運行管理費用低、維護操作簡單、能美化周邊環(huán)境、適宜分散化與小型化建設，對于城市高檔居住小區(qū)生活污水、農(nóng)村分散污水、旅游風景區(qū)污水處理具有很好的應用前景，是一種低耗高效、適合中國國情的生態(tài)型生活污水處理裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，包括上層人工濕地、下層人工濕地、進水箱、中間水箱、回流水箱和曝氣裝置；上層人工濕地與下層人工濕地結(jié)構(gòu)相同，包括土壤層和基質(zhì)層，土壤層設置在基質(zhì)層的上方，基質(zhì)層包括自上而下設置的粗砂層、砂礫層和礫石層；進水箱中污水由提升泵輸送到下層人工濕地的基質(zhì)層，下層人工濕地礫石層設有出水管，出水管通過下層出水口連接中間水箱，中間水箱中污水通過提升泵輸送到上層人工濕地的基質(zhì)層；上層人工濕地礫石層設有出水管，出水管通過上層出水口連接回流水箱，回流水箱的回流水回流到下層人工濕地的土壤層；曝氣裝置包括曝氣機和曝氣器，曝氣器設置在上層人工濕地中粗砂層和砂礫層之間，曝氣機與曝氣器之間設有電磁閥；出水管上設有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，所述粗砂層中的粗砂粒徑為5?10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，所述砂礫層中的砂礫粒徑為15?20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，所述礫石層中的礫石粒徑為3(T40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，設有PLC控制器，PLC控制器控制連接所述曝氣機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，所述上、下層人工濕地粗砂層、砂礫層上分別設有取樣口，取樣口上設有閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，所述回流水箱和下層人工濕地之間設有回流泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式垂直流低氧人工濕地水處理裝置，其特征是，所述出水管為倒U形。
【文檔編號】C02F3/32GK203700034SQ201420012251
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】季俊杰, 葛麗英, 紀榮平, 何成達, 鄭婷婷, 江云 申請人:揚州大學