CN109516649A - 一种风力储能式人工湿地净化*** - Google Patents

一种风力储能式人工湿地净化*** Download PDF

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Abstract

一种风力储能式人工湿地净化***，包括风力供气***，风力供气***包括风力叶片、与风力叶片相连的变速箱和与变速箱相连的空压机，风力叶片经由变速箱增速后驱动空压机以产生压缩空气；与空压机相连的压缩空气存储***，空压机产生的压缩空气排入压缩空气存储***并存储；与压缩空气存储***相连的一体化提升***和模块式湿地净化***，压缩空气存储***为一体化提升***和模块式湿地净化***供气。本发明可解决污水处理管理难，费用高，农村等分散小型污水排放口难以收集，难以集中处理，缺乏专业人员管理，运行管理费用高，机械设备易损耗等问题。本发明提供的是一种绿色生态、节能高效的污水生物处理***，适合农村地区的分散点源污水治理。

Description

一种风力储能式人工湿地净化***
技术领域
本公开涉及污水处理领域，并且更具体地涉及一种风力储能式人工湿地净化***。
背景技术
随着城镇化的发展和生活水平的提高，农村地区的污水排放目前已逐渐成为郊区河流的主要污染，大部分的村庄污水都通过下渗、分散排放等方式进行处置，对水体造成比较严重的污染。同时受运行费用不足和管理水平低下的影响，现有的农村处理站大部分都不能正常运行，造成设施的巨大浪费。当前农村污水处理主要存在以下几个方面的问题：
1、城市生活污水处理大多采用城镇污水处理工艺，用电设备多，运行费用高，管理复杂。农村地区的管理人员很难做到精细化管理和专业化管理，设备损坏和闲置比例很高。
2、安装的机械设备较多，电力消耗大，后期维护管理复杂、投资大、占地面积大、运行费用高等特点，无法适应城市生活污水小规模快速处理发展的需要。
3、风能、太阳能等新能源利用受限。常规风能和太阳能利用主要是发电并储存，需要配套复杂的变压稳流等设备，然后设备运行从蓄电池中取电，受蓄电池使用寿命的影响，综合运行费用也很高，农村地区很难承担高昂的电池更换费用。
寻求一种高效节能、设备简单易于维护的污水治理***已经成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种风力储能式人工湿地净化***，本发明的***能够解决污水处理管理难，费用高，农村等分散小型污水排放口难以收集，难以集中处理，缺乏专业人员管理，运行管理费用高，机械设备易损耗等问题。本发明提供的是一种绿色生态、节能高效的污水生物处理***，适合农村地区的分散点源污水治理。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种风力储能式人工湿地净化***，包括：
风力供气***，风力供气***包括
风力叶片、与风力叶片相连的变速箱和与变速箱相连的空压机，风力叶片经由变速箱传动并增速后驱动空压机以产生压缩空气；
与空压机相连的压缩空气存储***，空压机产生的压缩空气排入压缩空气存储***并存储；以及
与压缩空气存储***相连的一体化提升***和模块式湿地净化***，压缩空气存储***为一体化提升***和模块式湿地净化***供气。
根据本发明的一个实施例，空压机为螺杆空压机。
根据本发明的一个实施例，风力叶片经由变速箱增速后驱动螺杆空压机，使螺杆空压机的活塞往复运动以对经由进气阀进入气缸的空气进行压缩以产生压缩空气。
根据本发明的一个实施例，压缩空气经排气管和单向阀进入压缩空气存储***进行存储。
根据本发明的一个实施例，压缩空气存储***包括储气罐，压缩空气存储在储气罐中。
根据本发明的一个实施例，储气罐内的压缩空气经由手动控制阀均匀提供给一体化提升***和模块式湿地净化***。
根据本发明的一个实施例，压缩空气存储***还包括自动排气减压阀，当储气罐中的压力超过1.0Mpa时，压缩空气经由自动排气减压阀排出储气罐以降低储气罐中的压力。
根据本发明的一个实施例，压缩空气存储***为空心立柱式结构，配置作为风车的支撑柱和储气罐，整体结构为碳钢或不锈钢材质，压力等级为1.0Mpa，立柱式筒体高度8～15m，壁厚5～20mm，直径0.5～1.0m，有效容积3～12立方米。
根据本发明的一个实施例，一体化提升***包括：
提升泵，提升泵以压缩空气为动力，泵体尺寸为Φ200～400mm，扬程为5～10m；和
分格式蓄水池，分格式蓄水池分为两格，第一格为用于沉淀较大颗粒的污染物的调蓄沉淀池，第二格为水泵吸水池，第一格内的污水通过位于隔墙中间位置的过水孔进入吸水池。
根据本发明的一个实施例，模块式湿地净化***采用模块式微曝气潜流湿地技术，采用3米*3米*3米规格的混凝土模块作为湿地结构，内部装填分层介质，并安装微曝气管道，介质采用改性微生物沸石介质。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的风力储能式人工湿地净化***，通过设置风力供气***，风力供气***包括风力叶片、与风力叶片相连的变速箱和与变速箱相连的空压机，风力叶片经由变速箱传动并增速后驱动空压机以产生压缩空气；与空压机相连的压缩空气存储***，空压机产生的压缩空气排入压缩空气存储***并存储；和与压缩空气存储***相连的一体化提升***和模块式湿地净化***，压缩空气存储***为一体化提升***和模块式湿地净化***供气的技术方案，能够解决污水处理管理难，费用高，农村等分散小型污水排放口难以收集，难以集中处理，缺乏专业人员管理，运行管理费用高，机械设备易损耗等问题。本发明提供的是一种绿色生态、节能高效的污水生物处理***，适合农村地区的分散点源污水治理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的风力储能式人工湿地净化***的示意图；
图2为根据本发明另一个实施例的风力储能式人工湿地净化***的框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种风力储能式人工湿地净化***的一个实施例。图1示出的是该***的示意图。
如图1中所示，该***可以包括：
风力供气***，风力供气***包括
风力叶片1、与风力叶片1相连的变速箱2和与变速箱2相连的空压机3，风力叶片1经由变速箱2传动并增速后驱动空压机3以产生压缩空气；
与空压机3相连的压缩空气存储***，空压机3产生的压缩空气排入压缩空气存储***并存储；和
与压缩空气存储***相连的一体化提升***和模块式湿地净化***，压缩空气存储***为一体化提升***和模块式湿地净化***供气。
通过以上技术方案，能够解决污水处理管理难，费用高，农村等分散小型污水排放口难以收集，难以集中处理，缺乏专业人员管理，运行管理费用高，机械设备易损耗等问题。本发明提供的是一种绿色生态、节能高效的污水生物处理***，适合农村地区的分散点源污水治理。
在本发明的一个优选实施例中，空压机3为螺杆空压机3。在本发明的一个优选实施例中，风力叶片1经由变速箱2传动并增速后驱动螺杆空压机3，使螺杆空压机3的活塞往复运动以对经由进气阀进入气缸的空气进行压缩以产生压缩空气。在本发明的一个优选实施例中，压缩空气经排气管4和单向阀进入压缩空气存储***进行存储。在本发明的一个优选实施例中，压缩空气存储***包括储气罐5，压缩空气存储在储气罐5中。在本发明的一个优选实施例中，储气罐5内的压缩空气经由手动控制阀13均匀提供给一体化提升***和模块式湿地净化***。
在本实施例中，空压机3采用螺杆空压机，风力叶片1由风力带动，风力叶片1的传动轴连接到变速箱2上，通过变速箱2传动并增速后驱动空压机3，使空压机3的曲轴产生旋转运动，从而带动空压机3的连杆使活塞产生往复运动，通过活塞的往复运动压缩通过进气阀进入气缸的空气，由于气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管4和单向阀后进入储气罐5内储存。
该风力供气***利用风能使风力叶片1旋转并直接驱动空压机3产生最高压力0.5～1.0MPa的高压气体，随后通过管道输送至空气储能***内。根据规模的不同可以采用若干台风力供气***并联工作。该***结构紧凑，性能可靠，易安装，使用寿命长，通过尾翼可实现自动迎风，可承受20米/秒的大风。
在本发明的一个优选实施例中，压缩空气存储***还包括自动排气减压阀6，当储气罐5中的压力超过1.0Mpa时，压缩空气经由自动排气减压阀6排出储气罐5以减少储气罐5中的压力。
在本发明的一个优选实施例中，压缩空气存储***为空心立柱式结构，配置作为风车的支撑柱和储气罐5，整体结构为碳钢或不锈钢材质，压力等级为1.0Mpa，立柱式筒体高度8～15m，壁厚5～20mm，直径0.5～1.0m，有效容积3～12立方米。
在本发明的一个优选实施例中，一体化提升***包括：
提升泵8，提升泵8以压缩空气为动力，泵体尺寸为Φ200～400mm，扬程为5～10m；和
分格式蓄水池，分格式蓄水池分为两格，第一格为用于沉淀较大颗粒的污染物的调蓄沉淀池，第二格为水泵吸水池，第一格内的污水通过位于隔墙中间位置的过水孔进入吸水池。
在本发明的一个优选实施例中，模块式湿地净化***采用模块式微曝气潜流湿地技术，采用3米*3米*3米规格的混凝土模块为湿地结构，内部装填分层介质，并安装微曝气管道，介质采用改性微生物沸石介质。
模块式湿地净化***包括湿地池结构、湿地填料、布水管道、集水管道、植物。湿地池结构采用采用3米*3米*3米规格的箱式混凝土模块，壁厚0.25米，底厚0.3米，混凝土标号为C30。每个模块的处理能力为5m3/d，根据水量设置模块的数量。
湿地填料采用改性微生物沸石颗粒。介质粒径分为2种规格，分别为4～8mm，8～16mm，介质铺设厚度2米～2.5米，顶层装填4～8mm粒径的填料，装填厚度1米，底层装填8～16mm粒径的填料，装填厚度1米～1.5米。
沸石改性的方法主要通过无机酸、无机碱和无机盐进行改性，无机酸(5％稀盐酸)和无机碱(5％氢氧化钠溶液)可以使堵塞在沸石孔道中的杂质溶解，从而使孔道加宽，无机盐(8％氯化钠溶液)可以将沸石颗粒中的大粒径金属离子置换为小粒径的离子，从而进一步增加沸石孔径，为纳米微生物的渗透提供更大的空间。改性后的沸石颗粒可以在高压下(5Mpa)使微生物粒子(500～800纳米)，快速穿过载体狭小的组织间隙，广泛渗透到沸石颗粒的的最深处并以孢子的形式大量沉积在载体的内部，渗入深度最高可达15mm，最终充满毛细管孔隙并与改性后的沸石颗粒结合成整体。改性并渗透纳米微生物的沸石填料可以有效去除污水中的氨氮、COD、重金属，尤其是氨氮的吸附分解能力极高。
渗透并固着在改性沸石内部的微生物孢子在适宜的条件下可以由内向外以极其缓慢的速率进行释放，缓释期可以高达15年以上。通过微生物的缓释作用，可以有效促进载体表面微生物膜的生长繁殖，使优势菌群在载体表面达到高度密集并保持生物活性，从而实现污染物的高效分解。本技术具有强度大、成本低、寿命长、生物挂膜量大、对污染物吸附效果好的特点。
湿地布水管道位于填料层的底部，距离箱式混凝土模块内底0.1米，湿地集水管位于布水管的上方1.8米位置。
实施例
图1中所示为风力储能式人工湿地净化***的示意图，该***包括风力供气***、压缩空气储能***、一体化提升***、模块式湿地净化***。风力供气***与压缩空气储能***连接，压缩空气储能***分别与一体化提升***和模块式湿地净化***连接。
风力供气***包括风力叶片1、传动轴、变速箱2、空压机3等，叶片直径4.4米，空压机3输出功率2.2kW。
压缩空气储能***包括立柱式储气罐5、自动排气减压阀6、立柱混凝土基础等，储气罐5直径0.8米，高10米，储气容积5立方米。
湿地池包括混凝土池体、湿地填料、湿地植物、湿地曝气管11、湿地布水管14和出水管12，湿地池规格为3m×3m×3m(长宽高)，其中第一介质层9装填8～16mm粒径的碎石厚度为1米，第二介质层10装填4～8mm的沸石厚度为1.5米。湿地植物种植品种为菖蒲。
参考图1并如图2所示，风力供气***产生压缩空气存储到储气罐5中，储气罐5中的压缩空气经由提升泵供气管7供应到提升泵8中，提升泵8以压缩空气为动力将污水泵入到湿地池中，污水首先经由第一介质层9过滤较大颗粒的污染物，然后被吸入到第二介质层10中进行进一步净化后，通过湿地出水管12排放。储气罐5中的压缩空气还经由湿地曝气管11供应到第二介质层中，以增加水中的溶解氧，从而保证池内微生物在充足溶解氧的条件下对污水中有机物的氧化分解作用。
本发明提供了一种运行管理简单、储能不蓄电的动力***、模块式湿地的净化，实现高效、节能、生态的农村污水处理***。本发明的技术方案还具有以下技术效果(1)只储存压缩空气，不储存电能，省去了蓄电池的后期维护更换费用；(2)动力装置只有空压机3和提升泵8，全部为机械自动控制，没有复杂的控制***，运行管理简单方便；(3)压缩空气通过导气管输送的提升泵8和曝气***，运行简单方便可靠。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的风力储能式人工湿地净化***，通过设置风力供气***，风力供气***包括风力叶片、与风力叶片相连的变速箱和与变速箱相连的空压机，风力叶片经由变速箱传动并增速后驱动空压机以产生压缩空气；与空压机相连的压缩空气存储***，空压机产生的压缩空气排入压缩空气存储***并存储；和与压缩空气存储***相连的一体化提升***和模块式湿地净化***，压缩空气存储***为一体化提升***和模块式湿地净化***供气的技术方案，能够解决污水处理管理难，费用高，农村等分散小型污水排放口难以收集，难以集中处理，缺乏专业人员管理，运行管理费用高，机械设备易损耗等问题。本发明提供的是一种绿色生态、节能高效的污水生物处理***，适合农村地区的分散点源污水治理。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (10)

1.一种风力储能式人工湿地净化***，其特征在于，包括：
风力供气***，所述风力供气***包括
风力叶片、与所述风力叶片相连的变速箱和与所述变速箱相连的空压机，所述风力叶片经由所述变速箱传动并增速后驱动所述空压机以产生压缩空气；
与所述空压机相连的压缩空气存储***，所述空压机产生的压缩空气排入所述压缩空气存储***并存储；和
与所述压缩空气存储***相连的一体化提升***和模块式湿地净化***，所述压缩空气存储***为所述一体化提升***和模块式湿地净化***供气。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述空压机为螺杆空压机。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述风力叶片经由所述变速箱增速后驱动所述螺杆空压机，使所述螺杆空压机的活塞往复运动以对经由进气阀进入气缸的空气进行压缩以产生压缩空气。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述压缩空气经排气管和单向阀进入所述压缩空气存储***进行存储。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述压缩空气存储***包括储气罐，所述压缩空气存储在所述储气罐中。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述储气罐内的压缩空气经由手动控制阀均匀提供给所述一体化提升***和模块式湿地净化***。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述压缩空气存储***还包括自动排气减压阀，当所述储气罐中的压力超过1.0Mpa时，压缩空气经由所述自动排气减压阀排出所述储气罐以降低所述储气罐中的压力。
8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述压缩空气存储***为空心立柱式结构，配置作为风车的支撑柱和储气罐，整体结构为碳钢或不锈钢材质。
9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述一体化提升***包括：
提升泵，所述提升泵以压缩空气为动力；和
分格式蓄水池，所述分格式蓄水池分为两格，第一格为用于沉淀较大颗粒的污染物的调蓄沉淀池，第二格为水泵吸水池，所述第一格内的污水通过位于隔墙中间位置的过水孔进入所述吸水池。
10.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述模块式湿地净化***采用模块式微曝气潜流湿地技术，采用混凝土模块作为湿地结构，内部装填分层介质，并安装微曝气管道，所述介质采用改性微生物沸石介质。
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