汙水高效土地處理工藝的人工加壓增氧系統的製作方法

2023-12-02 17:09:21

專利名稱：汙水高效土地處理工藝的人工加壓增氧系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汙水生態處理技術領域，具體涉及一種汙水高效土地處理工藝的 人工加壓增氧系統。
背景技術：
由於農村沒有合理的糞便收集措施，相關的生活汙水及畜禽養殖業所產生的糞 便、廢水、動物血、蛋殼等汙染物質得不到有效的處理。另外，一些小城鎮、公園、海濱旅遊 地、新開發的住宅區、賓館飯店等由於不具備設置汙水處理站的條件，使得這些地區90%以 上的汙水未經處理直接排放到附近的海洋、河流、湖泊中，汙染了水源和環境，導致水體中 的N、P超標，富營養化嚴重，甚至水體變黑。而傳統的城市汙水處理工藝由於投資巨大、運行管理複雜、對技術要求較高，在經 濟基礎相對薄弱、技術水平相對較低的村鎮難以實施。土地處理技術(地下滲濾、快速滲濾、 慢速滲濾、人工溼地等工藝)由於能有效地去除bod5、C0D，又具有脫氮除磷能力，而且成本 低、運行管理簡單，逐步得到推廣應用。但是傳統的汙水土地處理系統不足之處在於佔地面積相對較大、受氣候影響大， 冬季運行效果差、夏天滋生蚊蠅、有一定氣味，且隨著處理系統的運行，數年後汙水處理效 率逐漸降低，系統易發生堵塞及吸附飽和、只有厭氧段，脫氮除磷效果差等。人工土地處理系統對汙水的淨化，利用土壤裡的微生物，通過好氧、兼氧、厭氧微 生物的作用對汙染物進行分解、轉化，由於土地處理系統自身的特點，往往會造成系統的復 氧不足，影響好氧微生物的的活性，造成硝化反應下降，氨氮難以去除。而且微生物分解能 力下降，有機汙染物易對系統造成阻塞，導致系統運行不正常或者無法正常運行。為解決上述復氧問題，申請號為200410017M4. 5的中國專利汙水處理的無 動力通氣復氧系統，在汙水土地處理裝置布水管、集水管之間的土壤滲濾層中布置穿孔通 氣管，穿孔通氣管外表包覆高分子疏水性透氣膜，形成透氣不透水的通氣管，其兩端連接的 導氣管分別與地表的抽氣扇相連以及直接與大氣相通。系統採用風能抽氣扇對處理系統自 然通風，不消耗電能，解決了供氧問題，但是存在以下缺陷1、採用自然通風，不能根據進水 水質、水量調整曝氣量；2、高分子疏水性透氣膜損壞後更換困難，且造價較高；3、採用自然 通風，風壓較小，空氣到土壤的傳質效率相對較低，復氧效果較差。申請號為200820080804. 7的中國專利汙水人工土地系統復氧層結構，其復氧層 設置於生態填料人工土地處理系統的厭氧槽下方與好氧層之間，復氧層與其他工作層之間 用尼龍網隔開，復氧層配置多孔材料，其孔隙度為4(Γ50%，在復氧層中間設置一水平通氣 管，水平通氣管兩端同垂直通氣管相連，水平通氣管以螺旋方式在其四周打孔。該方式採用 空氣復氧，與申請號為200410017544. 5的中國專利存在同樣的缺陷空氣的壓力較小，空 氣到土壤的傳質效率相對較低，復氧效果較差，不易控制運行工況，脫氮除磷效果較差。發明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種汙水高效土地處理工藝的人工加壓 增氧系統，通過人工加壓增氧提高空氣的傳遞效率和復氧效果，強化土壤微生物對汙水中 汙染物的降解淨化功能，從而實現汙水土地處理系統脫氮除磷的功能，提高出水的效果。本實用新型技術方案如下在汙水高效土地處理系統的基礎上增加一由曝氣風 機、空氣擴散裝置組成的人工加壓增氧系統，所述空氣擴散裝置位於土地處理系統水面以 下並通過管道與曝氣風機相連；預處理後的汙水進入土地處理系統，空氣經曝氣風機加壓後 通過空氣擴散裝置以小氣泡的形式擴散到系統的汙水中，達到向汙水中充氧和攪拌的目的。所述空氣擴散裝置採用管壁開孔的曝氣管或擴散板等，不局限於本文的說明。所述曝氣管上開孔的孔口朝下。所述汙水高效土地處理系統運行時，經預處理的汙水通過進水管經埋設在布水層 中的布水管緩慢向填料與集水層擴散，空氣經曝氣風機加壓後通過空氣擴散裝置以小氣泡 的形式擴散到系統的汙水中，達到向汙水中充氧和攪拌的目的，在生物填料顆粒間孔隙的 截留、濾除以及微生物的共同作用下，汙水中的汙染物質得到去除。最終，處理後的水通過 集水管上的開孔匯集於集水管中，經排水管排出土地處理系統。所述汙水高效土地處理系統運行過程中一旦發生堵塞，曝氣風機可通過空氣擴散 裝置向土地處理系統提供空氣，進行氣一水反衝洗，反衝洗出水通過集水管收集由反衝洗 排水管排出土地處理系統。所述汙水高效土地處理系統運行過程中空氣擴散裝置鼓出的空氣和由於微生物 新陳代謝產生的氣體經填料與集水層中的出氣管收集排出系統，該出氣管位於填料與集水 層上方靠近土壤層、穿過土壤層並伸出地面以上，氣體直接排放到大氣或收集後集中處理。本實用新型具有以下優點1、與傳統汙水土地處理系統相比，增加人工加壓增氧系統，空氣經曝氣風機壓縮 後通過空氣擴散裝置以小氣泡的形式擴散到系統的汙水中，達到充氧及攪拌的目的，空氣 傳遞效率高，復氧效果好，生物膜更新速度快，實現了土地處理系統去除氨氮的功能，提高 了出水水質；小氣泡的攪拌作用能有效防止布水層、填料與集水層堵塞，緩解了傳統汙水土 地處理系統堵塞的問題；2、與傳統汙水土地處理系統相比，增加人工加壓增氧系統，形成好氧土地處理系 統，有效減輕了系統出氣的臭味；3、與其他土地處理系統復氧方式相比，人工加壓增氧的強度、時間不受外界環境 因素的影響，可根據進水水質、水量等調整土地處理系統的曝氣量、曝氣時間、曝氣面積，保 證穩定的處理效果。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的斷面示意圖。其中，1、集水管；2、曝氣管；3、布水管；4、防滲膜；5、砂層；6、布水層；7、填料與集 水層；8、土壤層；9、出氣管；10、反衝洗進水管；11、反衝洗排水管；12、曝氣風機；13、進水管；14、排水管。
具體實施方式

以下結合附圖並通過具體實施例來進一步說明本實用新型。如圖1和圖2所示，本發明包括一梯形斷面的槽體，在地面以下挖掘而成，四周和 底部鋪有防滲膜4。其中填充有三部分，自下而上依次為砂層5，布水層6、填料與集水層7、 土壤層8，以及鋪設於布水層5中的布水管3、曝氣管2和填料與集水層7中的集水管1、出 氣管9。布水管3和集水管1的管壁上開有多個孔。其中，布水管3靠近底部，上面用卵石 覆蓋，集水管1在填料與集水層7的上部靠近土壤層8處。曝氣管2根據汙水處理設計(孔 徑、數量等)在管道上開孔，鋪設在布水層中，其中一端封閉，另一端與曝氣風機相連接。進 水管13、反衝洗進水管10分別與布水管3相連，排水管14、反衝洗排水管11與集水管1相 連。生物填料與集水層7和土壤層8之間用網格分隔開。防滲膜4位於設計斷面的底部及 斜邊上，主要作用是防止汙水汙染地下水。經過預處理的汙水通過進水管13經埋在布水層6的穿孔布水管進入土地處理系 統，空氣經曝氣風機12加壓後通過埋在布水層6的曝氣管2以小氣泡的形式擴散到土地 處理系統的汙水中，達到充氧和攪拌的目的，汙水自下而上依次流經布水層6、填料與集水 層(煤渣、珍珠巖、碎石、建築垃圾等)5。有機汙染物質進入土地處理系統後，首先通過生物 填料顆粒間的孔隙的過濾、吸附作用被截留下來。在生物填料層中生存著種類繁多、數量巨 大的微生物，它們對汙水中的有機固體和溶解性有機物、氮、磷等具有強大的降解與轉化能 力。生物分解、轉化後的殘留物和惰性物質留在土壤中，成為土壤母質的一部分。通過控制 土地處理系統的曝氣時間、曝氣量、曝氣面積，脫氮細菌和除磷細菌在好氧一厭氧交替的環 境下完成對氮磷化合物的去除。最終，處理後的水通過集水管上的開孔匯集於集水管1中 經排水管14排出土地處理系統。土地處理系統頂部土壤層8上種有植被，提高了土地的利 用率，防止臭味散發，同時達到保溫、美化環境的作用。運行過程中土地處理系統一旦發生堵塞，可通過反衝洗進水管10、反衝洗排水管 11對布水層、填料與集水層進行反衝洗，反衝洗過程中，曝氣風機12可通過曝氣管2向土地 處理系統提供空氣，土地處理系統進行氣一水反衝洗，提高反衝洗效果，節省反衝洗水量， 解決了布水層、填料與集水層堵塞的問題。同時對布水管3和集水管1表面進行衝洗，有效 解決了傳統工藝長期運行易產生堵塞的問題，反衝洗出水通過集水管1收集經反衝排水管 11排出土地處理系統。在本實用新型的一個實例中，防滲膜厚1. 2mm，布水層厚200mm，碎石填料的有效 高度為650mm，上面覆蓋270mm厚的粘土，起到保溫與防止臭味散發的作用。布水管、集水 管、曝氣管均採用穿孔管，小孔與垂直方向成15°，兩排斜向下。其中布水管、曝氣管位於布 水層中，集水管和多個出氣管位於土壤和填料層之間。通過檢測進出水濃度，系統對COD、 BOD5的去除率分別達到80%、85%以上，對總磷、氨氮的去除率分別達到40 50%、30 40%。權利要求1.一種汙水高效土地處理工藝的人工加壓增氧系統，其特徵在於它包括曝氣風機和空 氣擴散裝置，所述空氣擴散裝置位於土地處理系統水面以下並通過管道與曝氣風機相連； 預處理後的汙水進入土地處理系統，空氣經曝氣風機加壓後通過空氣擴散裝置以小氣泡的 形式擴散到系統的汙水中。
2.根據權利要求1所述的人工加壓增氧系統，其特徵在於所述的空氣擴散裝置採用管 壁開孔的曝氣管或擴散板。
3.根據權利要求2所述的人工加壓增氧系統，其特徵在於所述的曝氣管一端封閉，另 一端與曝氣風機相連接。
4.根據權利要求2所述的人工加壓增氧系統，其特徵在於所述的曝氣管上開孔的孔口 朝下。
專利摘要本實用新型公開了一種汙水高效土地處理工藝的人工加壓增氧系統，其特徵在於在汙水高效土地處理系統的基礎上增加一由曝氣風機、空氣擴散裝置組成的人工加壓增氧系統，所述空氣擴散裝置位於土地處理系統水面以下並通過管道與鼓風機相連；預處理後的汙水進入土地處理系統，空氣經曝氣風機加壓後通過空氣擴散裝置以小氣泡的形式擴散到系統的汙水中，達到向汙水中充氧和攪拌的目的，復氧效果好，傳質效率高，生物膜更新快，處理效率高，並有效緩解了土地處理系統運行過程中堵塞的問題。
文檔編號C02F3/02GK201825778SQ20102054881
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者郭一令 申請人:青島理工大學