CN104817161A - 一种气动生态氧化沟 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动生态氧化沟，包括氧化沟体，所述氧化沟体上设有进水口和出水口，所述氧化沟体的底部设有防渗基础，所述氧化沟体至少通过三堵阻隔墙体将氧化沟体分成四个或四个以上循环区，并且阻隔墙体的一端设有开口通道使沟体具有延续性，所述循环区内填充有惰性的微生物填料，所述微生物填料上方设有水生植物，所述阻隔墙体上装有循环供氧装置，循环供氧装置通过外界的风机连接，形成一道曝气供氧与动力循环一体化的系统；本工艺可适应于小流量污水高效就地治理，也可适应于各种有机废水及高浓度废的后端深度处理，并可完全融入景观。

Description

一种气动生态氧化沟

技术领域

本发明所涉及的领域为污水处理技术，是一种低动力、高效率的的氧化沟。可应用于各类分散型有机污染水体的治理，适应于小型污水站及高浓度废水的深度处理。

背景技术

环境问题具有公共性、后发性和不可逆性，一旦产生环境危害，往往很难控制，终将危及人类的生存空间，危及整个区域、国家、全球。以建设环境承载力为基础、以自然规律为准则、以可持续发展为目标的资源节约型、环境友好型社会，是全人类社会的共识。全球环境和气候问题关系人类生存和发展，已成为国际经济政治发展的一个重大问题。实现人与自然和谐发展的水生态技术，是人类文明进一步发展的必然要求。

面临水资源紧缺的当今，解决面源污成了保护水资源的主题。分散而难以收集的小水量污染源，成为水源地保护的主题，解决小流域污染水源

迫在眉睫。在传统的废水生化处理中，普遍存在了出水水质氨氮及TP超标，对于小流量污水的治理更是管理困难、成本高、效益低，难以持继发展。迫切需要研发出新型、高效、低耗、可控性强、管理简单的脱氮除磷及降解COD等有机污染物的废水治理技术。

传统污水处理难以一次性做到出水达地表水标准，污水回用必将成为节能减排、循环经济的主题。未经深度处理的污水直接机械净化回用成本高，迫切需要研发出新型的污水深度处理系统。

污水中的有机物降解主要通过微生物的分解与转换。氨主要以有机氮和氨氮的形式存在，在微生物的作用下，有机氮很容易转化为氨氮。在好氧条件下，氨氮通过硝化细菌的作用转化为亚硝态氮NO2-和硝态氮NO3-，接着，在厌氧条件下，NO2-和NO3-通过反硝化菌的作用转化为氮气逸到大气中，达到除氮的目的；磷的处理，则是通过聚磷菌、藻类等吸收与转移，将这些摄取大量磷的微生物从废水中去除，即可达到除磷的目的；藻类及病菌的去除，通过生物食物链，形成良好的营养竟争之势，达成生长抑制效果，强大的水生食物链，生物生态性循环食物链可克制生物的爆发性发展。强大的微生物群落可形成共代谢功能。在一些天然条件下并不存在的由人工合成的化学物质，在生长基质和其他可转化化合物存在下，微生物对非生长基质的转化，只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程，这一现象称为共代谢。例如，普通的脱硫弧菌属和铜绿假单胞菌属单独与苯甲酸培养时，均不能降解苯甲酸，但当两者在含苯甲酸和SO42-的基质中共同培养时，可彻底降解苯甲酸，同时将SO42-还原为H2S。重金属的降解，经过一系列生物化学作用，使重金属离子被微生物细包吸附，这些作用包括络合、螯合、离子交换、共代谢、吸附等。这些微生物从溶液中分离金属离子的机理有胞外富集和沉淀、细胞表面吸附和络合、胞内富集等。生物絮凝剂，将重金属充分絮集。生物絮凝剂一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中的氨基和羟基等多种功能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。生物絮凝剂中可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的螯合物而沉淀下来。实验研究表明，传统污水治理工艺在生化治理技术下的生化池，虽降解有机污染因子COD等效果明显，但生物体系相对单一，难以实现上述功能。而现有的气动生态氧化沟中其循环供氧装置呈“S”型形态分布，限制了池的应变性，对不同污染源的治理难点不一，呈“S”型难以满足降解需求，更不利于地理条件的充分利用，故本申请是针对上述问题而研发产生的，通过反复试验，合理改变循环供氧装置的结构，使得气动生态氧化沟可以实现按不同治理难点的污染源进行区分设计，并可以更好地适应各种地理环境需求，因地置宜。同时，运用厌氧、缺氧及好氧区的交替运行实现了充分延长曝气功能，从而通过综合水生植物、动物和微生物所创建的相对完善的生物群落结构和多样性的生物食物链有效地解决以上问题。为此，本人在公告号为：CN202099127U的《一种高效循环供氧装置》的基础上，对现有的系统进行改进创新，融入新的系统，在不断实践与探索中发现气动生态氧化沟具有良好的低碳脱氮作用与共代谢功能，设计出完善的系统，原《一种高效循环供氧装置》具有助循环、搅拌及复氧功能，但形式相对单一，对污泥回流及预防系统底部产生积泥死泥并不能起作用，通过技术改进后可以依据系统的需求形成多样化循环模式，并增强了复氧效应，能充分排除池体的局部积泥问题，有效回流污泥。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种气动生态氧化沟。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：为了克服现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种气动生态氧化沟，它具有治污效益高、系统设备少、可控性强、寿命长维护简单、运行管理简单、运行成本低可与景观融为一体的、节能、环保污水治理系统，适应各种有机污染废水的治理、废水深度处理及农村生活污水治理。为了达到上述之目的，本发明包括氧化沟体，所述氧化沟体上设有进水口和出水口，所述氧化沟体的底部设有防渗基础。所述氧化沟体至少通过三堵阻隔墙体将氧化沟体分成四个或四个以上导流循环区，并且阻隔墙体的一端设有开口通道使沟体具有延续性。

进一步的，所述导流循环区内填充有惰性的微生物填料，所述微生物填料上方设有水生植物。所述阻隔墙体上装有循环供氧装置，循环供氧装置通过外界的风机连接。

进一步的，所述循环供氧装置底部设有吸水口，顶部设有水气混合出口，在供氧作用下沟底的废水经吸水口进入循环供氧装置达成充分的水气混合后由水气混合出口喷射出来。

进一步的，所述循环供氧装置分为U型、Z型、T型、Q型、F型，所述氧化沟体为承载主体，一般采用钢砼结构，所述阻隔墙体为水流分隔墙，可采用阻水材料为隔墙。

生物填料及其组合是本工艺的核心要点之一，历经多年实验研究表明，采用惰性的微生物填料与水生植物相结合，并尽可能让水生植物的部份根系与惰性的微生物填料连成一体，可强化其生物种类多样化，形成一个庞大的生物食物链，在微动态水体中由这一整体孵化与延续出来的生物群落可维持一定范围内的水体生态平衡，故将这一组合的整体称之为“生物发生器”，“生物发生器”，因此，有效的改进了传统氧化沟适用处理量的限制，并解决的底部厌氧问题，增强了适应性与稳定性。

与传统的曝气设备相比，具有延时曝气及增强生物亲水性的特点：采用循环供氧装置不但提高了水气混合效益，节约了曝气输出功率，并由气体带液体使水体循环流动，免去了动力提升或回流，从而达成氧化沟内的小循环与大循环。污水与活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，循环曝气形成无终端的曝气池，水力停留时间长，有机负荷低，属于延时曝气系统。气动生态氧化沟有力于克服短流和提高缓冲能力，使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，而且循环供氧装置是由底部进水顶部出水即在污泥回流效应，又可以均衡导流循环区的截面流速，还提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。使进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此具有很强的耐冲击负荷能力。本系统采用的曝气为公司自主研发的设备，由于曝气器本身阻力小，因此整个系统的风机耗能有效的减少了，构件主要聚丙烯材料及不锈钢构成，长期处于水下使用其寿命与传统的膜片曝气器相比要长数倍。

与现有的技术相比，本发明具有以下突出优点和效果：

1、气动生态氧化沟内的所选用的材料与设备在保持长期置于水下均不低于15年(按材质抗衰老年限60年)的寿命，即：涉水部分(除水生植物)基本实现免维护。

2、气动生态氧化沟以强化生物多样性为主导思想，以建设水体微环境为中心，具有多元化的水生生态微环境与强大的生物食物链；气动生态氧化沟在循环供氧装置的作用下进入沟内的污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此系统具有很强的耐冲击能力。系统构建了相对完整的生物食物链，并在填料之上形成良性的菌株团(生物膜)，在养源充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速，填料上的生物膜逐渐增厚，当生物膜达到一定厚度时，生物膜内层逐步开始繁殖兼氧菌—厌氧菌，在此基础上不断扩散，厌氧产生的(如：CH4)代谢物的逸出使内层生物膜脱落，在生物膜已脱落的填料表面重新发展起生物膜，周而复始生生不息。。

3、气动生态氧化沟具有因地置宜的特性，可依据不同的水体污染特点及地理环境特点设计适当的外形结构；

4、气动生态氧化沟的节能功效，主要采用“循环供氧装置”属自主研发技术，配套“强压节能风机”，其耗能仅传统工艺同等规模的系统的1/4；

5、气动生态氧化沟的治污效应，通过实际投入运行表明，本工艺系统治理污水，出水可以直接达到地表水Ⅲ类标准。

6、气动生态氧化沟的污泥降解功效，其工艺省略了二沉池，在气动生态氧化沟末端已实现了沉清效应，并可使入乘余污泥回流至厌氧池进行循环消减，有机污泥降解率达到90％以上；

7、气动生态氧化沟融入园林化建设，厌氧可设为地埋式，上面装饰绿化，控制室(风机房)可饰为景观假山等，气动生态氧化沟本身就是一道景观风景线(水生植物花圃)，可完全融入园林化设计，是一种体现生态和谐、节能减排的循环经济。

8、气动生态氧化沟与传统氧化沟区别，同为延长曝气系统与渠为液体导流，此外，基本无需据备传统氧化沟的相关参数，纯属新模式下的循

9、环系统工艺。气动生态氧化沟的池体内部为不同等流速与流量，按污染因子的治理需求而设定，即每一段沟渠的流速与流量均独立设定，并非无终端循环，而是采用多重回流来达成延长曝气的功能

10、、传统的人工生态系统具有很多局限性，如只能降解污染溶度比较低的污水，虽然运行费用比较低，但是系统的可控性低，占地面积大，本系统经创新改进，克服了这些缺点，有效的提高了降解率，并且提高了系统的可操控性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1和图2为本发明一种气动生态氧化沟的整体结构俯视图；

图3为本发明防渗基础与阻隔墙体连接结构图；

图4为本发明种有水生植物的导流循环区的侧面剖视图

图5为U型供养装置与外界风机连接结构图；

图6为Z型、T型、Q型、F型的供养装置结构图；

图7和图8为本发明供氧时的循环状态图；

图9和图10分别为本发明观山村和太山村的实施例安装图。

附图标记：

1、氧化沟体；2、进水口；3、出水口；4、防渗基础；5、阻隔墙体；6、导流循环区；7、开口通道；8、微生物填料；9、水生植物；10、循环供氧装置；11、风机；12、吸水口；13、水气混合出口；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

参考图1、2、3、4和5，一种气动生态氧化沟，包括钢砼结构的氧化沟体1，所述氧化沟体1上设有进水口2和出水口3，所述氧化沟体1的底部设有防渗基础4，所述氧化沟体1至少通过三堵阻隔墙体5将氧化沟体1分成四个或四个以上导流循环区6，并且阻隔墙体5的一端设有开口通道7使沟体具有延续性，所述导流循环区6内填充有惰性的微生物填料8，所述微生物填料8上方设有水生植物9，所述阻隔墙体5上装有循环供氧装置10，循环供氧装置10通过外界的风机11连接，形成一道曝气供氧与动力循环一体化的系统，所述循环供氧装置10连接外界风机11进行循环复氧，所述循环供氧装置10底部设有吸水口12，顶部设有水气混合出口13，在供氧作用下沟底的废水经吸水管12进入循环供氧装置10达成充分的水气混合后由水气混合出口13喷射出来，周而复之达成循环、搅拌、复氧等功能，循环供氧装置10又可依据不同的循环需求分为U型、Z型、T型、Q型、F型。

由图1、图3和图4所示，一种气动生态氧化沟，包括氧化沟体内的导流循环区6，所述导流循环区6内填充有惰性的微生物填料8，所述微生物填料8上方设有水生植物9，通过长期的实践研究表明，在水生浮岛的下方布设惰性的微生物填料，并让水生植物的部份根系与惰性微生物填料形成一体，可以更大限度的发挥生物多样性，实现藻菌共存，造就良好的“生物反应器”，生物反应器是以水生态技术为核心的工艺技术，通过拥有高效生物载体，在运行中培育生物量大、种群丰富的微生物群，模拟天然显地生态系统的效应，包括水生动植物、两牺生物、原生物和微生物，创建完善的生物群落结构和多样性的生物食物链。

为此采用本发明的生态氧化沟在5个村进行实验，其中分别为观山村、太山村、含春村、溪塔村和龙石村，根据地形分安装好气动生态氧化沟，

如图7，关山村将气动生态氧化沟安装与4000平方米养殖塘14旁边，所述氧化沟体1上设有进水口2和出水口3，所述氧化沟体1的底部设有防渗基础4，所述氧化沟体1通过三堵阻隔墙体5将氧化沟体1分成四个导流循环区6，并且阻隔墙体5的一端设有开口通道7使沟体具有延续性，所述导流循环区6内填充有惰性的微生物填料8，所述微生物填料8上方设有水生植物9，所述阻隔墙体5上装有循环供氧装置10，其循环供氧装置10依据不同的循环需求为U型，通过氧化沟体为承载主体，一般采用钢砼结构，所述阻隔墙体为水流分隔墙，可采用阻水材料为隔墙，循环供氧装置10底部设有吸水口12，顶部设有水气混合出口13，在供氧作用下沟底的废水经吸水管12进入循环供氧装置10达成充分的水气混合后由水气混合出口13喷射出来，周而复之达成循环、搅拌、复氧等功能，如图8所示，太山村的氧化沟体1上设有进水口2和出水口3，所述氧化沟体1通过四堵阻隔墙体5将氧化沟体1分成五个导流循环区6，其循环供氧装置10依次分别依据循环需求分为Z型，

含春村、溪塔村和龙石村氧化沟体1上设有进水口2和出水口3，所述氧化沟体1的底部设有防渗基础4，所述氧化沟体1通过三堵阻隔墙体5将氧化沟体1分成四个导流循环区6，并且阻隔墙体5的一端设有开口通道7使沟体具有延续性，所述导流循环区6内填充有惰性的微生物填料8，所述微生物填料8上方设有水生植物9，所述阻隔墙体5上装有循环供氧装置10，其循环供氧装置10依据不同的循环需求依次分别为T型、Q型、F型，通过氧化沟体为承载主体，一般采用钢砼结构，所述阻隔墙体为水流分隔墙，可采用阻水材料为隔墙，循环供氧装置10底部设有吸水口12，顶部设有水气混合出口13，在供氧作用下沟底的废水经吸水管12进入循环供氧装置10达成充分的水气混合后由水气混合出口13喷射出来，周而复之达成循环、搅拌、复氧等功能。

以上五个村子的经过检测，效果分析表如下：

《气动生态氧化沟》应用实例治理效果分析表

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种气动生态氧化沟，包括氧化沟体(1)，所述氧化沟体(1)上设有进水口(2)和出水口(3)，其底部设有防渗基础(4)，其特征在于：所述所述氧化沟体(1)，至少通过三堵阻隔墙体(5)将氧化沟体(1)分成四个或四个以上导流循环区(6)，并且阻隔墙体(5)的一端设有使沟体(1)具有延续性的开口通道(7)，所述阻隔墙体(5)上装有循环供氧装置(10)，循环供氧装置(10)与外界的风机(11)连接，所述循环供氧装置(10)可呈U型、Z型、T型、Q型、F型设置于所述阻隔墙体(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种气动生态氧化沟，其特征在于：所述导流循环区(6)内填充有惰性的微生物填料(8)，所述微生物填料(8)上方设有水生植物(9)，水生植物(9)的部份根系与惰性的微生物填料(8)连成一体，形成生物发生器。

3.根据权利要求2所述的一种气动生态氧化沟，其特征在于：所述循环供氧装置(10)底部设有吸水口(12)，顶部设有水气混合出口(13)，在供氧作用下沟底的废水经吸水口(12)进入循环供氧装置(10)达成充分的水气混合后由水气混合出口(13)喷射出来。

4.根据权利要求1所述的一种气动生态氧化沟，其特征在于：所述氧化沟体为钢砼结构。

5.根据权利要求1所述的一种气动生态氧化沟，其特征在于：所述阻隔墙体为水流分隔墙，采用阻水材料。