CN104773833A - 一种改善水体分配防止臭气外溢的布水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，包括：支撑柱；固定安装在所述支撑柱上的安装架；水平架设在所述安装架上的布水堰槽，该布水堰槽包括开口朝上的布水通道，布水通道的两侧壁为布水堰，布水堰的上缘均匀开设齿槽；设置在所述布水通道两侧的布水平板，该布水平板的内侧边与所述布水堰外侧相衔接，布水平板上均匀开设若干布水孔；以及罩设在所述布水堰槽上方的集气罩。本发明装置可以提高布水均匀性、防止臭气外溢、防止堵塞、可调节水平高度、便于维护管理、运行稳定。

Description

一种改善水体分配防止臭气外溢的布水装置

技术领域

本发明属于再生环保的污水处理领域，尤其是涉及一种下向流潜流湿地系统的改善水体分配防止臭气外溢的布水装置。

背景技术

人工湿地是70年代发展起来的一种污水处理技术，和传统的生化处理比较，人工湿地具有可生化性强，氮、磷去除能力高，投资及日常运行费用低等特点。人工湿地由人工基质(填料)、植物和微生物等组成，污水经基质的过滤、植物的吸收、植物根基的多种微生物活动得到净化。在污染物得以净化的同时，水中的营养物质和水分得以循环利用，实现污水资源化、无害化和稳定化的处理利用。其反应机理综合了化学反应、化学沉淀、物理化学吸附、物理过滤、物理吸附、物理沉积、微生物对有机物的降解等过程。按照水在系统中流动方式的不同，可将人工湿地分为表面流湿地、水平潜流湿地和下向流潜流湿地三种类型。

下向流人工湿地污水处理，是由布水装置将污水送至湿地表面，污水依靠重力作用由上而下在基质层内下向渗流，协同产生吸附、截流、沉积、植物吸附等净化效应，去除水中的污染物，汇入集水装置出流。下向流潜流人工湿地除了有水平潜流型人工湿地的特点外，由于水流、净化反应均位于地表下，能够起到保温作用，因此下向流型人工湿地受气候影响较小，处理效率受季节波动不大，可以适应较寒冷的气候条件。

均匀布水是人工湿地系统中至关重要的部分，布水是否均匀直接关系到湿地是否能够稳定运行，只有布水均匀，才能保证处理系统的负荷一致，防止短流和死区的发生，从而达到最佳的处理效果，因此，均匀布水是人工湿地能够正常运行的基本条件之一。

目前，下向流人工湿地一般采用开孔管布水，布水装置由一根或数根布水干管连接表面开孔的多根布水支管组成，污水从布水干管流入布设于湿地床面的布水支管，由布水支管上的圆孔出水完成向湿地床面布水。这种布水装置影响布水均匀的原因有以下方面：一是由于布水支管的圆孔不断出水使布水支管内污水流量逐渐减少，导致布水支管中出现流量不均的现象，与布水干管相近的一段污水流量大布水量大，远端则污水流量减小布水量少，易出现局部短流、布水不均匀、处理系统负荷不一致、污水处理效率下降等问题。二是布水支管上的圆孔为封闭管道上所开的圆形孔洞，当运行一段时间后，污水中所夹杂的块状物及膜状物容易堵塞圆孔，导致出水不畅，影响均匀布水，且封闭的布水支管难以定期清理。三是由于下向流湿地采用的是表面布水，布水装置直接布置于湿地填料之上或填料浅覆盖。两种布置方式在布水支管的水平控制上都较难做到，容易因为水平控制不当导致短流、布水不均。

下向流湿地因其水流方向为至上而下，因此避免了表面流人工湿地的卫生条件差、孽生蚊蝇等方面的问题，但表面布水方式难以避免污水的臭气问题，为避免臭气问题，目前下向流湿地普遍将开孔布水支管用上层填料覆盖，同时带来了圆孔易堵、水平控制难、运行状况难以观察、维护不便等诸多问题。

发明内容

本发明提供一种改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，该装置可以提高布水均匀性、防止臭气外溢、防止堵塞、可调节水平高度、便于维护管理、运行稳定。

一种改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，包括：

支撑柱；

固定安装在所述支撑柱上的安装架；

水平架设在所述安装架上的布水堰槽，该布水堰槽包括开口朝上的布水通道，布水通道的两侧壁为布水堰，布水堰的上缘均匀开设齿槽；

设置在所述布水通道两侧的布水平板，该布水平板的内侧边与所述布水堰外侧相衔接，布水平板上均匀开设若干布水孔；

以及罩设在所述布水堰槽上方的集气罩。

本发明的布水装置使用时通过支撑柱和安装架将布水堰槽架设在湿地的地面上，进行湿地表层布水，布水堰槽的槽体两侧壁上缘开设齿槽形成布水堰，污水通过布水堰均匀溢流至两侧布水平板，通过交错的布水孔洞均匀的流至湿地表层，水中大颗粒物质可通过堰口、布水孔洞和滤料表层进行过滤截留，不易引起湿地布水系统及集水出水系统堵塞；污水中的臭气由集气罩收集后集中安全处理，克服了表面布水时臭气外溢的问题。

作为优选，所述齿槽为等面积的等腰三角形齿槽。

进一步优选，相邻两齿槽之间的间距为15～20cm。

为进一步提高均匀布水的效果，更进一步优选地，所述齿槽的垂直深度为4～5cm。

本发明的布水堰采用上述优选设置方案时，布水通道中的污水能更均匀的溢流至布水平板上。

作为优选，所述布水孔为与布水堰槽相平行的条形孔，该条形孔的长度为4～6cm，宽度为0.8～1.2cm。

所有条形孔均匀分布在布水平板上，优选地，所有条形孔在布水平板上呈交错分布。

为进一步改善布水效果，所述布水平板上的开孔率为5～7％。该开孔率是指条形孔的总面积与布水平板总面积的比率。

为增强布水堰溢流处的污水在布水平板上匀布效果，进一步优选地，所述布水平板的外侧边向下倾斜5～10°，所述布水平板与布水堰的衔接处为弧形。

经实践表明，本发明的布水平板采用上述优选设置时，布水平板的均布效果得到进一步提高。

本发明中，当布水堰与布水平板采用上述优选方案组合时，布水堰与布水平板之间的均布效果相互促进，共同提高污水的均布效果。

所述布水通道优选为U形通道，U形通道的宽度为0.08～0.12m，优选为0.1m；U形通道的深度为0.08～0.12m，优选为0.1m；U形通道的长度可根据具体的工况调整。

作为优选，所述支撑柱为若干个对称设置的立柱，所述安装架固定在所有立柱的顶部，安装架与立柱的顶部之间采用螺栓和调节螺母连接。

安装架的安装高度可以通过螺栓与调节螺母调节，达到调节布水堰槽高度的目的，实现湿地表层不同高度处的布水，满足不同污水种类的处理需求。

作为优选，所述集气罩包括罩体和集气通道，所述集气通道位于罩体内的顶部，集气通道上设有集气口和凝水排口。进一步优选，所述集气罩为透明集气罩。

进一步优选，所述集气通道为倒置的弧形通道。更优选为倒置的半圆形通道，集气通道上的集气口和凝水排口均为圆形孔。

污水中的臭气由集气口进入集气通道，由集气通道收集后集中处理，臭气中的水蒸气凝结后由凝水排口回流至布水堰槽中。

所述罩体底部敞口，底部宽0.5～0.8m，优选为0.6m，为方便集气罩的安装及集气效果的进一步提高，优选地，所述罩体的截面呈半圆形或倒三角形。

罩体的底部两侧边上设有一次成型铰链，集气罩通过该铰链与布水平板相连接。这样集气罩可以通过铰链向上打开，方便对布水堰槽进行清洗。

所述的布水堰槽和集气罩为PC半透明材料制作；安装架由铝合金管制成。

当本发明的布水装置采用上述优选方案的组合时，与现有的布水装置相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的布水装置通过地上式三角堰槽溢流方式布水，污水溢流至湿地表层，水中大颗粒物质可通过表层的过滤截留，不易引起布水系统及集水出水系统堵塞；布水堰槽的水平高度可方便调节，堰槽均匀布水效果好；地上式溢流布水，增加污水与空气的接触面，增加污水溶解氧含量，提高湿地处理效果；本发明的布水装置可轻松实现间歇式布水和连续性布水的转换，便于在较低的水力负荷时的均匀布水，充分的利用湿地的表面积和体积，受季节变化和进水浓度、流量变化的影响也比较小。

布水堰槽为开放式槽体，可方便观察运行状况，保温防埋集气罩可方便抬起，便于布水堰槽的定期清洗维护，延长布水系统使用寿命；保温防埋集气罩避免了污水溢流时引起的臭味和蚊蝇问题，保温作用可缓解冬季环境温度低时结冰问题；本发明的布水装置安装方便、运行稳定、维护方便、应用性广，不仅适用于下向流湿地，也同样适用于水平潜流湿地。

附图说明

图1是本发明集气罩为半圆形时的结构示意图。

图2是图1所示的正视图。

图3是本发明布水堰槽的组成单元的侧视图。

图4是本发明集气罩的组成单元的侧视图。

图5是本发明布水堰槽与布水平板的组成单元的俯视图。

图6是本发明集气罩为倒三角形时的结构示意图。

图7为图6所示的正视图。

图中所示附图标记如下：

1-支撑柱              2-安装架              3-布水堰槽

4-齿槽                5-布水平板            6-布水孔

7-集气罩              8-集气通道            9-凝水排口

10-集气口             11-螺栓               12-铰链

13-布水堰槽封         14-布水堰槽配套螺丝   15-集气罩配套螺丝

16-布水平板配套螺丝

具体实施方式

本发明的布水装置，其结构示意图如图1～7所示。如图1和图6所示，布水装置包括支撑柱1、安装架2、布水堰槽3、布水平板5和集气罩7。

支撑柱1由一组对称设置的立柱组成，本实施方式中该立柱为混凝土墩，该混凝土墩埋于湿地填料中，每个混凝土墩的顶面设有预埋螺栓，即螺栓11，并配套调节螺母，螺栓与螺母配套用于固定并调整安装架2。

安装架2由若干铝合金管相互固定而成，铝合金管与对应的立柱顶部通过螺栓和调节螺母相互连接，因此，安装架3的高度可调。本实施方式中，铝合金管固定长度0.7m，两端开孔穿入混凝土墩的预埋螺栓中，由配套的调节螺母固定并调节水平高度，铝合金管间距由布水堰槽长度确定，最大间距不宜超过0.5m。

布水堰槽3水平固定在安装架2上，布水堰槽3为U形槽体，槽体的开口朝上，槽体的两端头处设有布水堰槽封13，U形槽体内部为布水通道，U形槽体的两侧壁为布水堰，布水堰的上缘均匀开设若干齿槽4，齿槽为等距等面积的等腰三角形齿槽，相邻两齿槽之间的间距为15～20cm，齿槽的垂直深度为4～5cm。

布水堰槽可以采用一体成型的槽体，也可以由若干堰槽单体首尾连接而成，本实施方式中，采用若干堰槽单体首尾连接而成，首尾两端的端头处设置布水堰槽封，本实施方式中每个堰槽单体长0.5m，宽0.6m，堰槽单体内的布水通道呈U形，高0.10m，上方敞口，宽0.1m，通道两侧为布水堰，布水堰的上缘齿槽为等距等面积的等腰三角形齿槽，每侧均匀布置3个齿槽，堰槽单体通过布水堰槽配套螺丝14固定组装而成，两端由布水堰槽封配套螺丝及胶水密封。

堰槽单体由PC半透明材料制作，布水堰槽封为不锈钢材质制作。

布水堰槽3的两侧设置布水平板5，布水平板的内侧边与布水堰的外侧壁相衔接，外侧边向下倾斜5～10°，整体形成一个内高外低的斜面，布水平板的内侧边与布水堰的外侧壁之间无缝连接，例如可以采用焊接方式，也可以采用与布水堰外侧壁一体成型结构，衔接处形成一定连接弧度。本实施方式中，布水平板由若干个平板单体组成而成，每个平板单体与堰槽单体的连接处采用一体成型结构，平板单体的首尾连接处采用布水平板配套螺丝16连接。

每个平板单体上均匀开设若干布水孔6，布水孔之间呈交错分布，布水孔为与堰槽单体相互平行的条形孔，条形孔的长度为4～6cm，宽度为0.8～1.2cm，每个平板单体的开孔率为5～7％。

集气罩7罩设在布水堰槽3的上方，集气罩7包括罩体和集气通道8，罩体的截面为如图1、图2所示的半圆形或如图6、图7所示的倒三角形，集气罩的底部开口，底部宽0.6m，底部侧边带有一体成型的铰链11，通过11与布水平板所带铰链连接，采用铰链连接可以方便集气罩向上打开，方便布水堰槽的检修。

罩体的顶部设置倒置的弧形通道，该弧形通道为集气通道8，集气通道8上开设集气口10和凝水排口9。

集气罩可以采用一体成型结构，也可以采用由若干罩体单体组装而成，本实施方式中，为方便安装，采用由罩体单体组装方式，每个堰槽单体对应一个罩体单体，连接处由集气罩配套螺丝15连接。

污水臭气可通过集气口收集到通道后，配套后续的集气管排入安全区域，集气通道内形成的冷凝水可通过凝水排口回流至布水堰槽内；罩体为半透明PC材质制作，冬季可保温，日常可保护布水堰槽及防止外物掉入堰槽内等多项作用；罩体可通过铰链轻松抬起，方便定期对罩体清洗布水堰槽。

本发明的安装方式和运行方式如下：

本发明的布水装置配套传统的布水干支管和管道阀门组成湿地布水系统，装有可调节污水流量阀门的布水支管架在本发明的布水堰槽一端上方，组装好的布水堰槽两端由布水堰槽封密封后与组装成相同长度的保温防埋集气罩连接，保温防埋集气罩扣在布水堰槽上方，两者通过一侧的一次成型铰链相连接；保温防埋集气罩底部敞口、上部呈弧形或三角形；罩体顶部设计了集气通道，为倒置的半圆形通道，集气通道上开有圆形集气口和凝水排口，污水臭气可通过集气口收集到通道后，配套后续的集气管排入安全区域，集气通道内形成的冷凝水可通过凝水排口回流至布水堰槽内；罩体为半透明PC材质制作，冬季可保温，日常可保护布水堰槽及防止外物掉入堰槽内等多项作用；罩体可通过铰链轻松抬起，方便定期对罩体清洗布水堰槽。

布水堰槽和保温防埋集气罩整体置于铝合金管上，由混凝土墩上的预埋螺栓及调节螺母调节铝合金管的水平高度，保证整条布水堰槽在同一水平高度上，实现布水均匀；通过调节布水支管上的阀门，调节进入该布水堰槽的水量，布水堰槽呈U形，上方敞口，布水时通过两侧布水堰板溢流式均匀出水，湿地系统的布水控制通过阀门调节，方便快捷，运行状况直观可视；调整好水平的铝合金管一般高于湿地填料或与填料持平，保证布水堰槽整体高出湿地填料，保障布水时为溢流式出水及污水与空气的接触面，增加污水溶解氧含量。

支撑布水堰槽和保温防埋集气罩的支撑系统由铝合金管和混凝土墩组装而成，铝合金管两端有预置孔，各穿入圆柱形混凝土墩的预埋螺栓中，由配套的调节螺母固定，组装好的支撑系统埋入湿地填料中，以铝合金管露出填料为准，再统一调整水平高度；支撑系统调节方便，当布水出现不均时可方便调整水平高度。布水堰槽和保温防埋集气罩整体也可轻松移开，方便疏松表层填料、清理杂草等，方便维护。

湿地进入运行后，来自前段处理单元的污水通过布水干、支管进入湿地系统，污水支管高于布水堰槽，提供了正常布水所需要的水压，是整个布水系统无外加动力消耗；污水由配套可调节阀门的布水支管进入本发明的布水装置，溢流出水进入湿地填料区，完成布水过程。

该装置在制作时，布水堰槽采用半透明PC材质制作，安装轻便；保温防埋集气罩采用半透明PC材质制作，透光保温；混凝土墩长期埋于湿地填料之中，采用混凝土制作，延长使用寿命。

该装置目前已在桐庐、开化多个污水处理工程中进行试验应用，在实际应用过程中，未发生一例拥堵情况，且后期维护清理方便，便于管理。在实际应用过程发现，本发明装置与传统布水装置的效果对比如下：

(1)传统布水装置易发生堵塞，传统布水装置通过圆形布水管上开孔布水，运行一段时间后孔洞周边形成生物膜，孔径变小，极易发生拥堵，发生拥堵后不易发现且解决方法难；而本发明装置未发生一例堵塞情况，本发明装置通过三角形齿槽溢流式出水，布水平板上为大孔径布水孔洞，顶部有保温防埋集气罩保护外物落入，基本不存在堵塞情况，即使出现局部拥堵，可及时发现并快速处理堵塞部位。

(2)传统布水装置运行前期布水均匀情况良好，当孔洞开始出现堵塞时，易出现布水不均，且随着时间推移问题日渐严重；而本发明装置可通过调节支撑系统随时对布水情况进行调节，一直保持均匀布水。

(3)传统布水装置一旦安装后不方便调节；而本发明装置可通过支撑系统调节。

(4)传统布水装置布水情况不可视，不方便对布水情况进行实时观察和调整；而本发明装置集气罩为透明材质，方便对集气罩下方布水情况的实时观察以便根据实际情况及时调整。

(5)传统布水装置通过管子开孔而成，不方便维护，需要整体更换，埋于地下，需要中断运行开挖维护；而本发明装置通过部件组装而成，可方便拆卸替换，整体布置于地上，方便维护。

(6)传统布水装置不方便清理，而本发明装置可抬起保温罩进行布水堰槽清洗，保证布水效果。

(7)传统布水装置不能保温，而本发明装置的集气罩具有保温功能。

(8)传统布水装置为地埋式布水，具备一定防臭功能，但是不如本发明装置环保，本发明装置可以将臭气收集后集中处理。

以上对本发明的两个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，包括：

支撑柱；

固定安装在所述支撑柱上的安装架；

水平架设在所述安装架上的布水堰槽，该布水堰槽包括开口朝上的布水通道，布水通道的两侧壁为布水堰，布水堰的上缘均匀开设齿槽；

设置在所述布水通道两侧的布水平板，该布水平板的内侧边与所述布水堰外侧相衔接，布水平板上均匀开设若干布水孔；

以及罩设在所述布水堰槽上方的集气罩。

2.根据权利要求1所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所述齿槽为等面积的等腰三角形齿槽。

3.根据权利要求2所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，相邻两齿槽之间的间距为15～20cm。

4.根据权利要求3所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所述齿槽的垂直深度为4～5cm。

5.根据权利要求1所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所述布水孔为与布水堰槽相平行的条形孔，该条形孔的长度为4～6cm，宽度为0.8～1.2cm。

6.根据权利要求5所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所有条形孔在布水平板上呈交错分布。

7.根据权利要求5所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所述布水平板上的开孔率为5～7％。

8.根据权利要求1所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所述布水平板的外侧边向下倾斜5～10°，所述布水平板与布水堰的衔接处为弧形。

9.根据权利要求1所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所述支撑柱为若干个对称设置的立柱，所述安装架固定在所有立柱的顶部，安装架与立柱的顶部之间采用螺栓和调节螺母连接。

10.根据权利要求1所述改善水体分配防止臭气外溢的布水装置，其特征在于，所述集气罩包括罩体和集气通道，所述集气通道位于罩体内的顶部，集气通道上设有集气口和凝水排口。