一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地的製作方法
2023-06-14 11:30:01
專利名稱：一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地的製作方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理技術領域，具體涉及一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地。
背景技術：
目前，我國主要河流有機汙染普遍，面源及點源汙染日益突出。受汙染河水具有氨氮含量高，同時COD及總磷含量較高的特點。當總磷濃度超過0. lmg/1 (如果磷是限制因素)或總氮濃度超過0. :3mg/l (如果氮是限制因素)時，藻類會過量繁殖，水體存在富營養化的風險。人工溼地作為一種緩衝容量大、工藝簡單、投資省、運行費用低的汙水處理技術， 已經廣泛應用於處理原生活汙水、降雨徑流、受汙染河水和湖水、經過二級或三級處理後的生活汙水及較低濃度的工業廢水。其作用機理基本包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉澱、 微生物分解轉化、植物吸收等。在人工溼地中SS的去除主要靠物理沉澱、過濾作用，B0D, COD的去除主要靠微生物吸附和代謝作用，N、P的去除主要利用生物脫氮及植物吸收作用。大部分人工溼地中SS與BOD的去除效果較好，而氮的去除率較低，主要是因為傳統潛流人工溼地不能給微生物脫氮提供良好的環境條件，而且不能根據水質變化調節溼地內環境條件。人工溼地中氮的去除主要依靠微生物的硝化和反硝化作用，硝化細菌需要在好氧條件下通過硝化反應使氨氮轉化為硝態氮，反硝化細菌需要在厭氧、缺氧並且碳源充足的條件下通過反硝化作用使硝態氮轉化為氮氣。不同地域的汙染河流或者同一河流在不同時間段內河水的COD、氨氮、硝態氮、總磷含量都會存在差別，因而需要根據河水水質的變化調整運行狀態，以改變溼地內環境條件，但目前尚未有通過調整運行狀態以適應不同河水及河水水質變化的人工溼地處理系統。
發明內容
本發明提供了一種能適應受汙河水，有效去除COD、氨氮和硝酸鹽氮，並且根據河水水質變化調整運行狀態以提高處理效果的垂直潛流人工溼地汙水處理技術。本發明提出的用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地，主要包括箱體、反應器進水配水管、填料採樣口、垂直豎管、出水集水管、出水軟管。其特徵是反應器進水配水採用王字形穿孔亞克力管，使進水水流分布均勻。在處理單元內部設置穿孔垂直豎管，底部加蓋並用15目篩絹包裹，保證水流通過的同時防止細小填料進入堵塞管道。當反應器在較低水位運行時，垂直豎管可以作為大氣供氧通道，使反應器內部有充足的氧，保證良好的微生物硝化反應條件。當反應器在較高水位運行時，垂直豎管可以保證下行水流通暢，防止表面流的產生。當進水水流縱向運動受阻時可以通過橫向擴散進入垂直豎管，並在底部阻力較小區域重新回到填料區，在保證處理效果的同時可以使水位維持在預設高度。出水部分接軟管， 通過調節軟管的高度，實現對處理單元內水位的自由調節。當河水中COD、硝態氮含量較高時，將出水軟管位置抬高，使反應器處於較高水位狀態運行，強化反應器內的反硝化條件，提高處理效果。當河水中COD和硝態氮含量較低、氨氮含量較高時，將出水軟管放低，使反應器處於較低水位運行，改善反應器內的硝化環境，提高氨氮的轉化效率。本發明中，垂直潛流人工溼地處理單元中的填料採用沸石與礫石組合和爐渣與礫石組合兩種模式。填料區上部為粒徑4-8mm的沸石填料層或粒徑為4_60mm的爐渣填料層 (厚度500mm)，底部為礫石填料層(厚度250mm)。其中礫石填料層從上到下分為兩層，上部為粒徑30-50mm的礫石(厚度100mm)，下部為粒徑50_70mm的礫石(厚度150mm)。原河水由進水配水管流入反應器，自上而下首先通過沸石、爐渣填料層，而後進入礫石填料層，其中穿孔垂直豎管底部放置在礫石填料層上。出水集水管均勻分布在反應器底部，與進水配水管上下對稱，以保證水流均勻地流經填料，減小處理單元內短流和死角的產生。最終出水由軟管流出反應器。本發明的創新點是1、在垂直潛流溼地處理單元內部設置垂直豎管，並通過調節水位使填料處於不同的淹沒狀態，以實現不同的處理功能。當反應器內水位較低時，垂直豎管作為大氣供氧通道，使反應器內微生物硝化反應所需好氧環境得到強化；當反應器內水位較高時，而且垂直豎管可以改善易堵塞區域的水流條件，防止表面流的產生。2、本發明垂直潛流人工溼地出水集水管與軟管相連，可以實現處理單元內部水位的自由調節，以適應不同水質受汙河水的處理要求。當處理COD和硝態氮含量較高的河水時，抬高軟管出水位置，反應器在高水位運行，大部分填料處於淹沒狀態，以強化反硝化效果；當處理氨氮含量較高河水時，降低軟管出水口甚至放空運行，以保證較高的氨氮轉化效^ ο
圖1為本發明的剖面圖。圖2為本發明的平面圖。圖中標號1反應器箱體、2反應器進水配水管、3填料採樣口、4穿孔垂直豎管、5 出水集水管、6出水軟管、7沸石或爐渣填料層、8礫石填料層。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，本發明裝置主要包括反應器箱體(1)、反應器進水配水管O)、填料採樣口(3)、穿孔垂直豎管0)、出水集水管(5)、出水軟管(6)沸石或爐渣填料層(7)、礫石填料層⑶。其中反應器箱體(1)具體尺寸長X寬X高為1000_X500_X1000_ ；反應器進水配水管(2)使用亞克力管，其中總管直徑20mm，支管直徑15mm，支管上每間隔80mm 向下45度開2mm圓孔；填料採樣口(3)直徑150mm，由法蘭封口 ；垂直豎管⑷使用直徑 30mm、總長750mm亞克力管，沿高度每隔70mm打兩個直徑IOmm孔，外部包裹15目篩絹，底部加蓋；出水集水管(5)使用亞克力管，總管直徑25mm，支管直徑20mm，與進水配水管構造一致、上下對稱；出水軟管(6)為直徑25mm的蛇皮管；沸石或爐渣填料層(7)厚度500mm ； 礫石填料層(8)厚度250mm。實施例1
在上述垂直潛流人工溼地汙水處理裝置中，處理單元上部選用粒徑4_8mm沸石 (厚度500mm)，下部為礫石承託層(厚度250mm)。反應器進水水質為C0D&100mg/L，NH4+-N4mg/L, NO3^N 16mg/L，總磷 1. 5mg/L。採用的運行條件為連續進水，水力停留時間為2. 5d，將出水軟管調至最高水位，整個反應器填料淹沒運行。處理效果C0D&去除率87.6%，氨氮去除率91. 1%，硝態氮去除率61.5%， 總磷去除率66. 2%。反應器進水水質為C0D&100mg/L，NH4+-N10mg/L, NO3^N 3mg/L,總磷 1. 5mg/L。採用的運行條件為連續進水，水力停留時間為2. 5d，將出水軟管調至最低水位，整個反應器填料落空運行。處理效果C0D&去除率80.0%，氨氮去除率95.3%，硝態氮去除率0，總磷去除率77. 9%。實施例2在上述垂直潛流人工溼地汙水處理裝置中，處理單元上部選用粒徑4_60mm爐渣 (厚度500mm)，下部為礫石承託層(厚度250mm)。反應器進水水質為C0D&100mg/L，NH4+-N4mg/L, NO3^N 16mg/L，總磷 1. 5mg/L。採用的運行條件為連續進水，水力停留時間為2. 5d，將出水軟管調至最高水位，整個反應器填料淹沒運行。處理效果C0D&去除率98. 8%，氨氮去除率78. O%，硝態氮去除率67. 8%, 總磷去除率57. 9%。反應器進水水質為C0D&100mg/L，NH4+-N10mg/L, NO3^N 3mg/L,總磷 1. 5mg/L。採用的運行條件為連續進水，水力停留時間為2. 5d，將出水軟管調至最低水位，整個反應器填料落空運行。處理效果C0D&去除率84. 7%，氨氮去除率69. 7%，硝態氮去除率0，總磷去除率65. 7%0
權利要求
1.一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地，其特徵在於包括箱體(1)、反應器進水配水管( 、填料採樣口(3)、穿孔垂直豎管、出水集水管(5)、出水軟管(6)、沸石或爐渣填料層(7)、礫石填料層(8)。反應器箱體(1)為長方體結構，具體尺寸長X寬X高為IOOOmmX500mmX 1000mm。 反應器進水由上到下依次通過進水配水管O)、沸石或爐渣填料層(9)、礫石填料層(10)、 出水集水管(5)，最終由出水軟管流出。
2.如權利要求1所述的一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地，其特徵在於進水配水管⑵使用亞克力管，總管直徑20mm，支管直徑15mm，支管上每間隔80mm向下45度開 2mm圓孔；出水集水管(5)使用亞克力管，總管直徑25mm，支管直徑20mm，與進水配水管構造一致、上下對稱。
3.如權利要求1所述的一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地，其特徵在於處理單元內設置直徑30mm穿孔垂直豎管(4)，高度750mm，沿高度間隔70mm開直徑IOmm圓孔。 外部包裹15目篩絹，底部加蓋，放置在礫石填料層(8)上。
4.如權利要求1所述的一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地，其特徵在於當河水中COD和硝態氮含量較高時，調節出水軟管(6)，使反應器在較高水位運行；當河水中氨氮含量較高時，調節出水軟管(6)，使反應器在低水位運行。
全文摘要
本發明涉及一種用於處理受汙河水的垂直潛流人工溼地。該裝置包括反應器箱體(1)、反應器進水配水管(2)、填料採樣口(3)、穿孔垂直豎管(4)、出水集水管(5)、出水軟管(6)、沸石或爐渣填料層(7)、礫石填料層(8)。進水配水管與出水集水管構造一致、上下對稱，使反應器內水流流態分布均勻。處理單元內設置穿孔垂直豎管，外部包裹15目篩絹。在不同的運行條件下，垂直豎管可以優化大氣供氧條件或者防止表面流的產生。根據河水COD、氨氮和硝態氮含量的變化，使用出水軟管調節反應器內淹沒深度，提高氮的去除效果。河水中COD和硝態氮含量較高時，調整出水軟管，使反應器以較高水位運行；河水中氨氮含量較高時，調整出水軟管至較低水位運行。處理單元內添加沸石與礫石組合填料或爐渣與礫石組合填料，在保證處理效果的同時防止爐渣與沸石顆粒進入出水集水管造成堵塞。
文檔編號C02F3/32GK102249420SQ20111014830
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者佘宗蓮, 施恩, 謝湉, 高孟春 申請人:中國海洋大學