CN108439590A - 一种河道原位硝态氮削减装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种河道原位硝态氮削减装置，包括筒体、基质柱、管网、曝气立管和气泵，筒体上口部有密封盖，密封盖上有通气口管，筒体下部一侧装有放空管，放空管上装有第一阀门，筒体下部的另一侧出水口上装有出水管，出水管上装有第二阀门，通过第二阀门来控制启闭；第二阀门经管道与管网相连通，管网向下垂直的空心管腔伸入中空基质柱内，中空基质柱的下方置有穿孔的曝气管，曝气管与置于管网旁的曝气立管相连通，曝气立管上端与脚踏式气泵相连通，本发明结构简单，易生产制造，使用方便，无需外接能源，易于维修，使用成本低，使用寿命长，可持续释放碳源，实现河道原位硝态氮削减，节能环保，经济和社会效益显著。
Description
技术领域
本发明属于河道污水净化领域，具体涉及一种河道原位硝态氮削减装置。
背景技术
城市河道部分径流来自城市污水厂的排水，其中氨氮含量低，但是硝态氮等含量高，造成总氮居高不下，易引发藻类等的生长。尤其是污水厂排水中的碳氮比很低，可被生物用于反硝化脱氮的碳源非常有限，导致城市河道水体普遍存在硝态氮型的氮污染，水环境质量难以保障。
水体原位净化技术是一种环境友好型技术，通过在水体内部构建生态浮岛、生态河床、生态基质等措施，最终实现水质净化。如果能在现有原位净化技术的基础上，根据脱氮需要以合理的方式提供相应的碳源，就会促进河道水体总氮的削减。因此可控释放碳源的河道原位净化技术，有望从根本上消除河道水体的硝态氮污染，同时提高水环境质量，但至今，未见有该领域有关设备的公开报道。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种河道原位硝态氮削减装置，可有效解决反硝化碳源不足、提供碳源可持续性差、硝态氮处理效率低的问题。
本发明解决的技术方案是，包括筒体、基质柱、管网、曝气立管和气泵，筒体上口部有密封盖，密封盖上有通气口管，保证筒体内外气压的平衡，筒体下部一侧装有放空管，放空管上装有第一阀门，来控制放空管的启闭，在清理筒体内液体时，打开第一阀门，平时处于关闭状态，筒体下部的另一侧出水口上装有出水管，出水管上装有第二阀门，通过第二阀门来控制启闭；第二阀门经管道与管网相连通，管网向下垂直的空心管腔伸入中空基质柱内，中空基质柱的下方置有穿孔的曝气管，曝气管与置于管网旁的曝气立管相连通，曝气立管上端与脚踏式气泵相连通，构成曝气管的气源结构。
本发明结构简单，新颖独特，易生产制造，使用方便，无需外接能源，易于维修，使用成本低，使用寿命长，可持续释放碳源，实现河道原位硝态氮削减，节能环保，经济和社会效益显著。
附图说明
图1为发明的结构立体图。
具体实施方式
以下结合附图和具体使用情况对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图1所示，本发明一种河道原位硝态氮削减装置，包括筒体1、基质柱9、管网8、曝气立管13和气泵14，筒体1上口部有密封盖2，密封盖2上有通气口管3，保证筒体1内外气压的平衡，筒体1下部一侧装有放空管4，放空管4上装有第一阀门5，来控制放空管4的启闭，在清理筒体1内液体时，打开第一阀门5，平时处于关闭状态，筒体1下部的另一侧出水口上装有出水管6，出水管6上装有第二阀门7，通过第二阀门7来控制启闭；第二阀门7经管道与管网8相连通，管网8向下垂直的空心管腔10伸入中空基质柱9内，中空基质柱9的下方置有穿孔11的曝气管12，曝气管12与置于管网8旁的曝气立管13相连通，曝气立管13上端与脚踏式气泵14相连通，构成曝气管12的气源结构。
为了保证使用效果和使用方便，
所述的筒体1是由PVC隔光材料制成的空心圆柱体，用于储放液态碳源，所以又称液态碳源储罐。
所述的基质柱9是由以下重量比的：硅藻土15%、沸石粉30%、粉煤灰5%、矿渣硅酸盐水泥30%和膨润土20%混合在一起制成的空心圆柱形。
所述的曝气管12是由PVC材料制成的穿孔11（开口）向下的空心圆形，并折制成矩形，矩形的中部与曝气立管13相连通。
所述管网8包括多根互相平行的径向横管8-1和一根纬向横管8-2，一根纬向横管8-2与多根互相平行的径向横管8-1的中部相连通，一根纬向横管8-2跟第二阀门7相连通，多根互相平行的径向横管8-1两端分别与垂直向下互相平行对应的空心管腔10相连通，每个空心管腔10均装在相对应的中空基质柱9内，多根互相平行的中空基质柱9构成中空基质柱列。
所述的筒体1、密封盖2、通气口管3、下部的放空管4、第一阀门5构成碳源补充单元。
所述的基质柱列构成释碳反硝化单元，所述的曝气管12、穿孔11、曝气立管13、脚踏式气泵14构成清洗单元。
由上述结构可以看出，一种河道原位硝态氮削减装置，包括碳源补充单元、释碳反硝化单元和清洗单元，碳源补充单元主体是液体碳源储罐，下部设有出水管，连接配药管网。释碳反硝化单元主体是中空基质柱列，液体碳源在每个中空基质柱都由内向外扩散，在表面为附着在其上微生物膜的反硝化过程提供电子供体，实现对硝态氮的削减。清洗单元主体是穿孔曝气管，设置在中空基质柱列的下部，与脚踏式气泵相连。
所补充的碳源呈液态，放置在液体碳源储罐中。液体碳源储罐上部的密封盖设有通气管，维持罐体内外气压的平衡。
硝态氮削减的场所是中空基质柱列，具有良好的传质和吸附性能。被基质柱表面附着有稳定的生物膜，利用从中空管腔传递出来的碳源进行反硝化作用。
穿孔曝气管位于中空基质柱下面，曝气口朝下以防止堵塞。通过脚踏式气泵供气清洗，延长装置的使用周期。
中空基质柱由按等重量的硅藻土、沸石粉、粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥制成。
使用时，将本发明置于河道内，筒体下部出水管连接配药管网（另设，图中未标示），通过调节出水管上的阀门来控制启闭程度。配药管网保证补充的碳源能够均匀地分配到每个中空基质柱列里。碳源在每个中空基质柱都由内向外扩散，在表面为附着在其上微生物膜的反硝化过程提供电子供体，实现对硝态氮的削减。设置在中空基质柱列下部的曝气管，曝气管经曝气立管与脚踏式气泵相连。平时不运行，当基质柱表面发生堵塞时，通过脚踏式气泵为穿孔曝气管供气，实现对中空基质柱的清洗。
筒体及液体碳源储罐由PVC隔光材料制成，上部设有密封盖，下部设有放空管和出水管。密封盖防止外部杂质进入液体碳源储罐，密封盖设有通气孔，保证储罐内外气压的平衡。液体碳源可以由等量的淀粉、葡萄糖、乙酸钠混匀配置而成。放空管上的阀门平时关闭，只在检修时开启。出水管上的阀门在运行时控制在小幅度开启，以保证液体碳源缓慢持续地进入配药管网。
中空基质柱由等重量的硅藻土、沸石粉、粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥制成。传质特性良好，能够保证碳源在基质柱由内向外均匀地扩散。吸附性良好，可以附着生长成熟稳定的生物膜，微生物以扩散出来的碳源为电子供体，水体中的硝态氮为电子受体进行反硝化作用，从而实现脱氮。
穿孔曝气管由PVC材料制成，开口向下以防止堵塞。孔口在每个中空基质柱下面均匀布置，进行基质柱清洗时，人工运行脚踏式气泵，通过穿孔曝气管向水中供气。小气泡在上升过程中，与中空基质柱表面不断地产生摩擦与碰撞，清洗到附着的杂质。
申请人要说明的是，以上是用于说明本发明的具体实施方式，并不是用于限定本发明的保护范围，凡任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所做出的简单变化，等同替换或者修饰等，均属于于本发明的保护范围。
本发明设有可以补充碳源的液体碳源储罐，不定期地添加碳源，能够保证碳源的持续性供给。装置使用过程中无需外接能源，运行维护简单。不定期地通过曝气方式清洗中空基质柱列，可以有效地延长装置的使用周期。
本发明与现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
补充碳源溶液的浓度可以根据需要进行灵活地调节，进而改变中空基质柱内外两侧的碳源浓度梯度，起到控制释碳速率的作用。当液体碳源储罐内的碳源接近枯竭时，不定期地进行添加，实现可持续提供补充碳源的目的。
基质柱的组成材料有硅藻土、沸石粉、粉煤灰和矿渣硅酸盐水泥，通过调节各组分的比例，可以改变基质柱的物质传递特性。硅藻土和沸石粉都具有良好的吸附性能，在水中不但能够在表面附着成熟稳定的微生物膜，而且可以吸附硝态氮等物质，从而实现硝态氮的强化削减。
净化装置无需外接能源，结构简单，使用过程中维护工作量低。清洗单元运行效果好，有效地延长了装置的使用周期，经试验和实地应用，使用周期延长两倍以上，提高工作效率40%以上，节约维护资金50%以上，可持续释放碳源，硝态氮削减达到95%以上，节能环保，经济和社会效益显著。
Claims (7)
1.一种河道原位硝态氮削减装置，包括筒体（1）、基质柱（9）、管网（8）、曝气立管（13）和气泵（14），其特征是：筒体（1）上口部有密封盖（2），密封盖（2）上有通气口管（3），保证筒体（1）内外气压的平衡，筒体（1）下部一侧装有放空管（4），放空管（4）上装有第一阀门（5），来控制放空管（4）的启闭，在清理筒体（1）内液体时，打开第一阀门（5），平时处于关闭状态，筒体（1）下部的另一侧出水口上装有出水管（6），出水管（6）上装有第二阀门（7），通过第二阀门（7）来控制启闭；第二阀门（7）经管道与管网（8）相连通，管网（8）向下垂直的空心管腔（10）伸入中空基质柱（9）内，中空基质柱（9）的下方置有穿孔（11）的曝气管（12），曝气管（12）与置于管网（8）旁的曝气立管（13）相连通，曝气立管（13）上端与脚踏式气泵（14）相连通，构成曝气管（12）的气源结构。
2.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置，其特征是：所述的筒体（1）是由PVC隔光材料制成的空心圆柱体。
3.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置，其特征是：所述的基质柱（9）是由以下重量比的：硅藻土15%、沸石粉30%、粉煤灰5%、矿渣硅酸盐水泥30%和膨润土20%混合在一起制成的空心圆柱形。
4.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置，其特征是：所述的曝气管（12）是由PVC材料制成的穿孔（11）向下的空心圆形，并折制成矩形，矩形的中部与曝气立管（13）相连通。
5.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置，其特征是：所述管网（8）包括多根互相平行的径向横管（8-1）和一根纬向横管（8-2），一根纬向横管（8-2）与多根互相平行的径向横管（8-1）的中部相连通，一根纬向横管（8-2）跟第二阀门（7）相连通，多根互相平行的径向横管（8-1）两端分别与垂直向下互相平行对应的空心管腔（10）相连通，每个空心管腔（10）均装在相对应的中空基质柱（9）内，多根互相平行的中空基质柱（9）构成中空基质柱列。
6.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置，其特征是：所述的筒体（1）、密封盖（2）、通气口管（3）、下部的放空管（4）、第一阀门（5）构成碳源补充单元。
7.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置，其特征是：所述的基质柱列构成释碳反硝化单元，所述的曝气管（12）、穿孔（11）、曝气立管（13）、脚踏式气泵（14）构成清洗单元。
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