CN201305511Y - 复合垂直流人工湿地增氧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合垂直流人工湿地增氧装置，它由空气压缩机、复合垂直流人工湿地、下行流池和上行流池组成，在底部连通的下行流池和上行流池组成复合垂直流人工湿地，在复合垂直流人工湿地的底部设置至少三个并联连接的排空管，排空管的管壁上开有通孔；在下行流池底部排空管内分别布置并联连接的穿孔曝气管，穿孔曝气管的一端封闭，另一端连接导气管，导气管与地表的空气压缩机相连。本实用新型结构简单，利用在复合垂直流人工湿地底部设置排空管，在下行流池底部的排空管内以最优化增氧条件进行间歇曝气，创造了硝化、反硝化反应所需的好氧、厌氧交替变化的环境条件，大大提高了脱氮效果。

Description

复合垂直流人工湿地增氧装置

技术领域

本实用新型属于环境工程污水处理技术领域，更具体涉及一种复合垂直流人工湿地的简单高效增氧装置，适用于生活污水，受污染地表水，面源污水，浓度较高氨氮废水的处理，同时适用于寒冷地区的污水处理。

技术背景

人工湿地是20世纪七十年代发展起来的一种新型污水处理工艺，具有效率高、成本低、运行管理简单等特点，已广泛应用于生活污水、农村面源污染、垃圾渗滤液的处理及湖泊污染防治。

人工湿地脱氮的主要途径是依靠微生物的硝化与反硝化作用，而其它的去除途径如植物吸收、氨氮挥发等的去除量是非常少的。硝化反应是将NH₄ ⁺-N转化为NO₃ ^--N的过程，它是一个氧化反应，需要好氧的湿地土壤环境条件；而反硝化反应是将NO₃ ^--N转化为N₂的过程，它是一个还原反应，需要厌氧的湿地土壤环境条件。因而，能否创造硝化与反硝化反应所需的环境条件就直接决定着湿地***脱氮能力的高低。在运行的大部分人工湿地中，对TSS和BOD的去除率非常高，而对氮的去除率却很低，尤其是在冬季，主要原因是湿地中供氧不足，整个湿地内部处于单一的厌缺氧环境条件所引起的。

当前人工湿地的增氧方式有：一是在湿地***内安装开孔通气管，进行自然通气；二是用空气压缩机连续或间歇向湿地***中的开孔管进行强化通气；三是利用风能向湿地***中的开孔管通入空气。这三种增氧方式有以下不足：

1、通气管是空气自流换气，空气传递效率不高；且多层通气管的铺设，增加了湿地***的基建投资。

2、风能增氧方式受地域及气候限制很大，造成湿地***处理效果不稳定。

3、三种增氧方式都没有没有创造硝化、反硝化反应所需最优的好氧、厌氧交替变化的环境条件，导致湿地出水中NO₃ ^--N的浓度增加，氮的去除率下降。

4、三种增氧方式都是直接将开孔通气管埋在湿地***的基质中，细小的沙砾极易堵塞通气管的开孔。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种复合垂直流人工湿地的增氧装置，该***结构简单，利用在复合垂直流人工湿地底部设置排空管，在下行流池底部的排空管内以最优化增氧条件进行间歇曝气，创造了硝化、反硝化反应所需的好氧、厌氧交替变化的环境条件，大大提高了脱氮效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施：一种复合垂直流人工湿地的增氧装置，它由空气压缩机、复合垂直流人工湿地、下行流池和上行流池组成，其特征是：在底部连通的下行流池和上行流池组成的复合垂直流人工湿地，在复合垂直流人工湿地的底部设置至少三个并联连接的排空管，排空管的管壁上开有通孔；在下行流池底部排空管内分别布置并联连接的穿孔曝气管，穿孔曝气管的一端封闭，另一端连接导气管，导气管与地表的空气压缩机相连。

本实用新型的结构特点也在于，所述穿孔曝气管的开孔率为30％～50％。

本实用新型的结构特点也在于，所述排空管上的通孔的孔径为5～7mm，孔间距为150～200mm。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型利用在下行流池底部的排空管内曝气，不易造成穿孔曝气管上的开孔堵塞；且结构简单，制造安装方便。

2、本实用新型采用最优化的增氧条件进行间歇曝气，创造了硝化、反硝化反应所需的好氧、厌氧交替变化的环境条件，大大提高了湿地脱氮效果。

3、所述空气压缩机的比曝气速率为0.1～0.5m³/(h·m²)，开停时间比为4h:20h～12h:12h时，污水中氮的去除率最高。

附图说明

图1(A)为一种复合垂直流人工湿地的增氧装置结构示意图。

图1(B)为图1(A)的俯视结构示意图。

图2(A)为排空管俯视结构示意图。

图2(B)为图2(A)的剖面结构示意图。

图中，空气压缩机1、复合垂直流人工湿地2、下行流池3、上行流池4、导气管5、穿孔曝气管6、排空管7、通孔8。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

参见图1(A)，一种复合垂直流人工湿地的增氧装置，它由空气压缩机、复合垂直流人工湿地、下行流池3和上行流池4组成，其特征是：在底部连通的下行流池3和上行流池4组成的复合垂直流人工湿地2，在复合垂直流人工湿地的底部设置至少三个并联连接的排空管7，排空管7的管壁上开有通孔8；在下行流池3底部排空管7内分别布置并联连接的穿孔曝气管6，穿孔曝气管6的一端封闭，另一端连接导气管5，导气管5与地表的空气压缩机1相连。本实用新型的复合垂直流人工湿地2是由下行流池3和上行流池4组成，下行流池3和上行流池4中间设有隔墙，底部连通。下行流池3和上行流池4中均填有不同粒径的砂(细碎的石粒)和砾石作为基质(碎石、碎瓦、小石或瓦砾中的一种)，其中下行流池3基质层比上行流池4的基质层要高10～20cm。在下行流池3和上行流池4中植入水生、湿生植物如芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯心草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹、苔草其中的一种或任意组合(4-14)。

参见图1(B)，穿孔曝气管6由至少三个水平穿孔管6(a)、6(b)、6(c)并联连接组成，分别安装在三个并联连接的排空管7(a)、7(b)、7(c)内；穿孔曝气管6根据污水处理装置设计要求制作，在合适长度的PVC塑料管上钻孔，开孔率为30％～50％。

参见图2(A)、图2(B)，排空管7选用Φ110mm的PVC塑料管，排空管7上的通孔8的孔径为5～7mm，孔间距为150～200mm。

具体实施时，为了创造硝化、反硝化反应所需的好氧、厌氧交替变化的环境条件，提高湿地脱氮效果，空气压缩机1的比曝气速率为0.1～0.5m³/(h·m²)，开停时间比为4h:20h～12h:12h。

工作过程：

复合垂直流人工湿地2采用间歇进水、推流出水的工作方式，当污水经进水管进入下行流池3向下流动时，启动空气压缩机1，其产生的高压空气经导气管5、穿孔曝气管6、排空管7向上进入下行流池3，与污水形成对流，从而增加了污水中的溶解氧，使下行流池3形成了好氧环境条件，促进了硝化反应的进行(NH₄ ⁺-N转化为NO₃ ^--N)，当此部分含有大量NO₃ ^--N的污水被推流至上行流池4时，由于上行流池4的厌缺氧环境条件促进了反硝化反应的发生(NO₃ ^--N转化为N₂)；同时当空气压缩机1的运行时间达到4h～12h(即开停时间比为4h:20h～12h:12h)时将其关闭，复合垂直流人工湿地2的内部逐渐恢复厌缺氧环境条件，进一步促进了反硝化反应的发生(NO₃ ^--N转化为N₂)，从而最终实现了对氮的彻底去除。

在本实用新型的一个实施例中，复合垂直流人工湿地由下行流池(1m×1m×0.7m)和上行流池(1m×1m×0.6m)组成，下行流池底部排空管内布置穿孔曝气管，空气压缩机的比曝气速率为0.1～0.5m³/(h·m²)，开停时间比为4h:20h～12h:12h。水力负荷为0.2m³/(m²·d)，进水氨氮、总氮浓度分别约为11mg/L、49mg/L，测定结果氨氮、总氮的去除率分别约为96％、80％。

Claims (5)

1、一种复合垂直流人工湿地增氧装置，它由空气压缩机(1)、复合垂直流人工湿地(2)、下行流池(3)和上行流池(4)组成，其特征在于：在底部连通的下行流池(3)和上行流池(4)组成复合垂直流人工湿地(2)，在复合垂直流人工湿地(3)的底部设置至少三个并联连接的排空管(7)，排空管(7)的管壁上开有通孔(8)；在下行流池(3)底部的排空管(7)内分别布置并联连接的穿孔曝气管(6)，穿孔曝气管(6)的一端封闭，另一端连接导气管(5)，导气管(5)与地表的空气压缩机(1)相连。

2、根据权利要求1所述的一种复合垂直流人工湿地增氧装置，其特征在于：下行流池(3)和上行流池(4)中间设有隔墙，下行流池(3)和上行流池(4)中均填有砂和砾石，下行流池(3)基质层比上行流池(4)的基质层高10～20cm。

3、根据权利要求1所述的一种复合垂直流人工湿地增氧装置，其特征在于：穿孔曝气管(6)至少三个水平穿孔曝气管(6a、6b、6c)并联连接，分别安装在三个并联连接的排空管(7a、7b、7c)内；在PVC塑料管上钻孔。

4、根据权利要求1所述的一种复合垂直流人工湿地增氧装置，其特征在于：排空管(7)上的通孔(8)的孔径为5～7mm，孔间距为150～200mm。

5、根据权利要求1所述的一种复合垂直流人工湿地增氧装置，其特征在于：在下行流池(3)和上行流池(4)中植入芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯心草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹、苔草其中的一种或任意组合。

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