一種具有汙水處理功能的人工溼地的製作方法

2023-07-01 15:50:46 1

專利名稱：一種具有汙水處理功能的人工溼地的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有汙水處理的環境工程，特別是指具有汙水處理功能的人工溼地。
背景技術：
人工溼地作為一種低成本的生活汙水處理技術手段，在我國廣大的農村、小城鎮已經得到廣泛應用，對控制面源汙染、防治水體富營養化等做出了重要的貢獻。目前大部分人工溼地在應用過程中，存在著以下一些問題1、人工溼地的除磷功能主要通過填料的物化吸附得以實現，一般來說，填料越細小，其對磷的物化吸附效果越好，但填料過細又容易引起人工溼地的堵塞，因此在人工溼地的實際應用中，往往選擇除磷填料的粒徑較大，如申請號為200910236388. 4、專利號為ZL200610096747. 7的發明專利所述，這就在一定程度上降低了人工溼地的除磷功能，另一方面，對於常見的已實際應用的人工溼地來說，填料吸磷飽和之後，如需要更換填料時，則往往要對整個溼地中的填料進行更換，從而會由於破壞植物、施工量大等困難而難以實施；2、冬季運行時，過低的氣溫會引起人工溼地植物死亡而影響處理效果，甚至會引起冰凍而使人工溼地無法正常運行；3、人工溼地在經過一段時間的運行之後，往往會在其底部積累一些沉積物，而傳統人工溼地對這些沉積物的去除往往沒有很好的技術手段；4、傳統人工溼地在設置曝氣裝置時，往往是將其放置在人工溼地填料的中間，從而使得水一氣兩相的傳質過程會由於佔居溼地中大部分空間的固相填料的存在而降低水、氣等流體的湍流狀態而使得傳質過程受到影響，且不利於曝氣設備的檢修更換；5、傳統人工溼地由於碳源不足、沒有相對穩定的強化缺氧反硝化脫氮區域等因素，而使其脫氮能力較差，為解決該問題，申請號為200910(^6475. 7等發明做法是通過直接投放樹枝、木屑、秸稈等生物質到人工溼地中，但這些生物質的直接加入容易引起人工溼地的堵塞。

發明內容
本發明克服現有技術存在的問題，提供一種使溼地具有去除效率高、運行穩定、不易堵塞等優點的新型的具有汙水處理功能的人工溼地。實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於包括有由植物及填料構成的溼地主體，所述溼地主體上設有加溫功能裝置、好氧功能裝置、添加碳源反硝化功能裝置、物化吸附功能裝置和排泥功能裝置，其中加溫功能裝置包括有中空過濾腔體、太陽能熱水器、循環水泵和噴灑頭，所述過濾腔體的底端通過管道與太陽能熱水器連接，太陽能熱水器與噴灑頭連接，循環水泵連接在管道上以至構成過濾腔體的中空部的水經過太陽能熱水器後從噴灑頭中噴出，所述好氧功能裝置包括有中空過濾腔體、置於過濾腔體中空部的填料、曝氣機和曝氣管，所述的曝氣管一端連接在曝氣機上，另一端置於好氧功能裝置的過濾腔體的中空部的底部，所述添加碳源反硝化功能裝置包括有中空過濾腔體和置於該中空過濾腔體的中空部的碳源物質，所述物化吸附功能裝置包括有中空過濾腔體和置於該中空過濾腔體的中空部的細顆粒物化吸附填料。通過採用上述方案，可以達到以下目的1、加溫功能裝置可以保證人工溼地在冬季實現對生活汙水的高效淨化效率，從而解決傳統人工溼地在我國北方冬季難以維持正常運行的難題；2、好氧功能裝置、反硝化添加碳源功能裝置及物化吸附功能裝置的存在，大大提高傳統人工溼地的脫氮除磷效率；3、排泥裝置的存在，可定期對人工溼地內部的淤泥進行高效清除，比起傳統人工溼地來說，不僅延長了人工溼地的使用壽命，而且管理維護更便捷、快速、高效。本發明的進一步設置是所述的溼地主體上方設置有由透光材料製成的保溫棚； 所述加溫功能裝置的中空過濾腔體包括有壁面開孔的外殼體、壁面開孔的內殼體及置於外殼體和內殼體之間的夾層填料，所述加溫功能裝置的中空過濾腔體整體形狀為圓錐狀或圓柱狀，所述氧功能裝置、添加碳源反硝化功能裝置和物化吸附功能裝置中的各自的中空過濾腔體與加溫功能裝置的中空過濾腔體結構一致；所述加溫功能裝置、好氧功能裝置、添加碳源反硝化功能裝置和物化吸附功能裝置中的中空過濾腔體的外殼體和內殼體之間成可拆卸連接，所述的夾層填料均可拆卸的設置在外殼體和內殼體之間的夾層中；所述的內、夕卜殼體由鋼筋混凝土或塑料或不鏽鋼製成，且內、外殼體表面開孔率在30%以上，孔直徑在3 cm以下，所述的夾層填料為天然礫石、石英沙、塑料填料、礦渣中的一種或幾種組合，粒徑直徑大於內、外殼體孔直徑；所述好氧功能裝置的中空過濾腔體內的填料為懸浮狀微生物或附著微生物的填料，所述添加碳源反硝化功能裝置的碳源物質為發酵或未發酵的秸稈、樹皮、乾草等天然生物質，也可以為人工合成的甲醇、葡萄糖、澱粉化學藥品，所述物化吸附功能裝置的細顆粒物化吸附填料為水化矽酸鈣、石灰石、海綿鐵、粉煤灰、天然沸石、麥飯石中的一種或幾種組合；所述的排泥功能裝置包括有過濾腔體、抽泥真空泵和排泥鬥，排泥鬥設置在過濾腔體底部，抽泥真空泵設置在排泥鬥的排泥管道上。本發明進一步設置的目的是可使得溶解態及細小的顆粒汙染物可在各功能裝置和人工溼地主體填料層間自由交換，而大顆粒的汙染物則不能由人工溼地內部進入各功能裝置或從各功能裝置進入人工溼地，另外各功能裝置的中空過濾腔體特殊結構可使較細小粒徑的物化吸附填料能被投加到人工溼地中，實現對溶解態氨氮和磷的去除，從而解決傳統人工溼地中為避免堵塞難以使用細小物化吸附填料而犧牲吸附容量將其製成大塊填料的難題；可以在添加天然或發酵的秸稈、樹葉、乾草等反硝化碳源時，通過特殊結構的攔截， 降低碳源添加引起人工溼地堵塞的可能性；可以避免因曝氣增氧而大量繁殖的微生物進入人工溼地填料內部引起堵塞，同時通過中空過濾腔體所形成的相對獨立區域，可提高曝氣的效果；同時通過中空過濾腔體的夾層填料的過濾作用，使得進入太陽能熱水器的加熱循環汙水相對乾淨，避免了因汙水進入可能引起的熱水器堵塞。另外中空過濾腔體具有活動性，內殼體及夾層填料可隨時從外殼體中取出，實現對內殼體內空間中投加的物化吸附填料、反硝化碳源等材料的更換，同時可實現對內殼體內生長的微生物及夾層填料攔截的懸浮物等實現清洗。下面結合附圖對本發明作進一步描述。


圖1為本發明實施例的人工溼地的總體示意圖；圖2為本發明實施例的加溫功能裝置結構示意圖； 圖3為本發明實施例的好氧功能裝置結構示意圖； 圖4為本發明實施例的添加碳源反硝化功能裝置結構示意圖； 圖5為本發明實施例的物化吸附功能裝置結構示意圖； 圖6為本發明實施例的排泥功能裝置結構示意圖。
具體實施例方式如圖1-圖6所示，一種具有汙水處理功能的人工溼地，包括有由植物及填料構成的溼地主體2，所述溼地主體2上設有加溫功能裝置11、好氧功能裝置12、添加碳源反硝化功能裝置13、物化吸附功能裝置14和排泥功能裝置15，其中加溫功能裝置11包括有中空過濾腔體111、太陽能熱水器112、循環水泵113和噴灑頭114，所述過濾腔體111的底端通過管道與太陽能熱水器112連接，太陽能熱水器112與噴灑頭114連接，循環水泵113連接在管道上以至構成過濾腔體111的中空部的水經過太陽能熱水器112後從噴灑頭114中噴出，所述好氧功能裝置12包括有中空過濾腔體121、置於過濾腔體121中空部的填料122、 曝氣機123和曝氣管124，所述的曝氣管IM —端連接在曝氣機123上，另一端置於好氧功能裝置的過濾腔體的中空部的底部，所述添加碳源反硝化功能裝置13包括有中空過濾腔體131和置於該中空過濾腔體131的中空部的碳源物質132，所述物化吸附功能裝置14包括有中空過濾腔體141和置於該中空過濾腔體141的中空部的細顆粒物化吸附填料142，所述的排泥功能裝置15包括有過濾腔體151、抽泥真空泵152和排泥鬥153，排泥鬥153設置在過濾腔體151底部，抽泥真空泵152設置在排泥鬥153的排泥管道上；所述的溼地主體上方設置有由透光材料製成的保溫棚3，當然在溫度較高的南方，冬天不會結冰的地方，我們也可以不設置保溫棚3。在本發明實施例中，所述加溫功能裝置11的中空過濾腔體111包括有壁面開孔的外殼體1111、壁面開孔的內殼體1112及置於外殼體和內殼體之間的夾層填料1113，所述加溫功能裝置11的中空過濾腔體111整體形狀為圓錐狀或圓柱狀，所述氧功能裝置12、添加碳源反硝化功能裝置13和物化吸附功能裝置14中的各自的中空過濾腔體與加溫功能裝置15的中空過濾腔體結構一致，所述加溫功能裝置11、好氧功能裝置12、添加碳源反硝化功能裝置13和物化吸附功能裝置14中的中空過濾腔體的外殼體和內殼體之間成可拆卸連接，所述的夾層填料均可拆卸的設置在外殼體和內殼體之間的夾層中，這樣設置添換填料和夾層填料比較方便。在本發明實施例中，上述各裝置的內、外殼體由鋼筋混凝土或塑料或不鏽鋼製成，且內、外殼體表面開孔率在30%以上，孔直徑在3 cm以下，所述的夾層填料為天然礫石、石英沙、塑料填料、礦渣中的一種或幾種組合，粒徑直徑大於內、外殼體孔直徑。 所述好氧功能裝置12的中空過濾腔體121內的填料122為懸浮狀微生物或附著微生物的填料，所述添加碳源反硝化功能裝置13的碳源物質為發酵或未發酵的秸稈、樹皮、乾草等天然生物質，也可以為人工合成的甲醇、葡萄糖、澱粉化學藥品，所述物化吸附功能裝置14 的細顆粒物化吸附填料為水化矽酸鈣、石灰石、海綿鐵、粉煤灰、天然沸石、麥飯石中的一種或幾種組合。本發明的進一步實施例，以溫州市茶山高教園區某學生宿舍一號樓的生活汙水為處理對象，一號樓內共計人口 58人，日汙水發生量為12噸左右，選擇一號樓前的綠化草地改造成為人工溼地處理裝置。人工溼地主體功能裝置長寬高分別為25mX 5mX lm,整個人工溼地位於玻璃材質的溫室內部，人工溼地填料主體為直徑5cm - IOcm的天然礫石，表面種植旱傘草及美人蕉。在人工溼地內部，分別設置1個加溫功能裝置11，3個好氧曝氣功能裝置12，3個添加碳源反硝化功能裝置13，3個物化吸附功能裝置14，抽泥功能裝置15可臨時利用反硝化功能裝置13及物化吸附功能裝置14。上述所有功能裝置內外殼體為鋼筋混凝土結構，外殼體內徑為50cm，殼體厚為3cm，內殼體內徑為34cm，殼體厚為3cm，內外殼體開孔率為50%，開孔孔徑為0. 8cm，夾層填料採用粒徑為Icm的石英沙。加溫功能裝置11附屬的太陽能熱水器設置在玻璃溫室室頂，布水管採用直徑為開孔率為10%的100 mm的PVC 管，孔徑為0. 5 mm，PVC管長為5m，放置在人工溼地的入口處。好氧曝氣功能裝置12內部放置流化態的填料122，用於生長微生物，實現快速降解有機物及氨氮。添加碳源的反硝化功能裝置13其內部放置的為經過發酵的溼地收割植物，約2個月更換一次。物化吸附功能裝置14內部放置粉末狀石灰石及沸石，實現對水中磷酸鹽及氨氮的去除，物化吸附填料5個月更換一次。抽泥功能裝置15臨時利用反硝化功能裝置13及物化吸附功能裝置14，抽取頻率為1年1次。上述人工溼地建設完成後，經過M個月的運行，裝置進水的cod、NH4+-N、 TN、TP濃度分別平均為125. 4mg/L, 18. 7mg/L, 37. 6mg/L, 10. 1 mg/L,經系統處理後出水平均濃度為10. lmg/L, 0. 5 mg/L, 1. 0 mg/L, 0. 05mg/L,達到國家城鎮汙水排放一級A標準。
權利要求
1.一種具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於包括有由植物及填料構成的溼地主體，所述溼地主體上設有加溫功能裝置、好氧功能裝置、添加碳源反硝化功能裝置、物化吸附功能裝置和排泥功能裝置，其中加溫功能裝置包括有中空過濾腔體、太陽能熱水器、循環水泵和噴灑頭，所述過濾腔體的底端通過管道與太陽能熱水器連接，太陽能熱水器與噴灑頭連接，循環水泵連接在管道上以至構成過濾腔體的中空部的水經過太陽能熱水器後從噴灑頭中噴出，所述好氧功能裝置包括有中空過濾腔體、置於過濾腔體中空部的填料、曝氣機和曝氣管，所述的曝氣管一端連接在曝氣機上，另一端置於好氧功能裝置的過濾腔體的中空部的底部，所述添加碳源反硝化功能裝置包括有中空過濾腔體和置於該中空過濾腔體的中空部的碳源物質，所述物化吸附功能裝置包括有中空過濾腔體和置於該中空過濾腔體的中空部的細顆粒物化吸附填料。
2.根據權利要求1所述的具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於所述的溼地主體上方設置有由透光材料製成的保溫棚。
3.根據權利要求1或2所述的具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於所述加溫功能裝置的中空過濾腔體包括有壁面開孔的外殼體、壁面開孔的內殼體及置於外殼體和內殼體之間的夾層填料，所述加溫功能裝置的中空過濾腔體整體形狀為圓錐狀或圓柱狀，所述氧功能裝置、添加碳源反硝化功能裝置和物化吸附功能裝置中的各自的中空過濾腔體與加溫功能裝置的中空過濾腔體結構一致。
4.根據權利要求3所述的具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於所述加溫功能裝置、好氧功能裝置、添加碳源反硝化功能裝置和物化吸附功能裝置中的中空過濾腔體的外殼體和內殼體之間成可拆卸連接，所述的夾層填料均可拆卸的設置在外殼體和內殼體之間的夾層中。
5.根據權利要求3或4所述的具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於所述的內、 外殼體由鋼筋混凝土或塑料或不鏽鋼製成，且內、外殼體表面開孔率在30%以上，孔直徑在 3 cm以下，所述的夾層填料為天然礫石、石英沙、塑料填料、礦渣中的一種或幾種組合，粒徑直徑大於內、外殼體孔直徑。
6.根據權利要求1或2所述的具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於所述好氧功能裝置的中空過濾腔體內的填料為懸浮狀微生物或附著微生物的填料，所述添加碳源反硝化功能裝置的碳源物質為發酵或未發酵的秸稈、樹皮、乾草等天然生物質，也可以為人工合成的甲醇、葡萄糖、澱粉化學藥品，所述物化吸附功能裝置的細顆粒物化吸附填料為水化矽酸鈣、石灰石、海綿鐵、粉煤灰、天然沸石、麥飯石中的一種或幾種組合。
7.根據權利要求1或2所述的具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於所述的排泥功能裝置包括有過濾腔體、抽泥真空泵和排泥鬥，排泥鬥設置在過濾腔體底部，抽泥真空泵設置在排泥鬥的排泥管道上。
全文摘要
本發明涉及一種具有汙水處理的環境工程，特別是指具有汙水處理功能的人工溼地。本發明採用如下技術方案一種具有汙水處理功能的人工溼地，其特徵在於包括有由植物及填料構成的溼地主體，所述溼地主體上設有加溫功能裝置、好氧功能裝置、添加碳源反硝化功能裝置、物化吸附功能裝置和排泥功能裝置，所述添加碳源反硝化功能裝置包括有中空過濾腔體和置於該中空過濾腔體的中空部的碳源物質，所述物化吸附功能裝置包括有中空過濾腔體和置於該中空過濾腔體的中空部的細顆粒物化吸附填料。通過上述方案，本發明克服現有技術存在的問題，提供一種使溼地具有去除效率高、運行穩定、不易堵塞等優點的新型的具有汙水處理功能的人工溼地。
文檔編號C02F9/14GK102491583SQ201110363279
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者嚴立, 葉海仁, 孔海南, 張業健, 李軍, 王欣澤, 鄭向勇, 麻素挺 申請人:溫州大學