CN108439590A - 一种河道原位硝态氮削减装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种河道原位硝态氮削减装置,包括筒体、基质柱、管网、曝气立管和气泵,筒体上口部有密封盖,密封盖上有通气口管,筒体下部一侧装有放空管,放空管上装有第一阀门,筒体下部的另一侧出水口上装有出水管,出水管上装有第二阀门,通过第二阀门来控制启闭;第二阀门经管道与管网相连通,管网向下垂直的空心管腔伸入中空基质柱内,中空基质柱的下方置有穿孔的曝气管,曝气管与置于管网旁的曝气立管相连通,曝气立管上端与脚踏式气泵相连通,本发明结构简单,易生产制造,使用方便,无需外接能源,易于维修,使用成本低,使用寿命长,可持续释放碳源,实现河道原位硝态氮削减,节能环保,经济和社会效益显著。
Description
技术领域
本发明属于河道污水净化领域,具体涉及一种河道原位硝态氮削减装置。
背景技术
城市河道部分径流来自城市污水厂的排水,其中氨氮含量低,但是硝态氮等含量高,造成总氮居高不下,易引发藻类等的生长。尤其是污水厂排水中的碳氮比很低,可被生物用于反硝化脱氮的碳源非常有限,导致城市河道水体普遍存在硝态氮型的氮污染,水环境质量难以保障。
水体原位净化技术是一种环境友好型技术,通过在水体内部构建生态浮岛、生态河床、生态基质等措施,最终实现水质净化。如果能在现有原位净化技术的基础上,根据脱氮需要以合理的方式提供相应的碳源,就会促进河道水体总氮的削减。因此可控释放碳源的河道原位净化技术,有望从根本上消除河道水体的硝态氮污染,同时提高水环境质量,但至今,未见有该领域有关设备的公开报道。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本发明之目的就是提供一种河道原位硝态氮削减装置,可有效解决反硝化碳源不足、提供碳源可持续性差、硝态氮处理效率低的问题。
本发明解决的技术方案是,包括筒体、基质柱、管网、曝气立管和气泵,筒体上口部有密封盖,密封盖上有通气口管,保证筒体内外气压的平衡,筒体下部一侧装有放空管,放空管上装有第一阀门,来控制放空管的启闭,在清理筒体内液体时,打开第一阀门,平时处于关闭状态,筒体下部的另一侧出水口上装有出水管,出水管上装有第二阀门,通过第二阀门来控制启闭;第二阀门经管道与管网相连通,管网向下垂直的空心管腔伸入中空基质柱内,中空基质柱的下方置有穿孔的曝气管,曝气管与置于管网旁的曝气立管相连通,曝气立管上端与脚踏式气泵相连通,构成曝气管的气源结构。
本发明结构简单,新颖独特,易生产制造,使用方便,无需外接能源,易于维修,使用成本低,使用寿命长,可持续释放碳源,实现河道原位硝态氮削减,节能环保,经济和社会效益显著。
附图说明
图1为发明的结构立体图。
具体实施方式
以下结合附图和具体使用情况对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图1所示,本发明一种河道原位硝态氮削减装置,包括筒体1、基质柱9、管网8、曝气立管13和气泵14,筒体1上口部有密封盖2,密封盖2上有通气口管3,保证筒体1内外气压的平衡,筒体1下部一侧装有放空管4,放空管4上装有第一阀门5,来控制放空管4的启闭,在清理筒体1内液体时,打开第一阀门5,平时处于关闭状态,筒体1下部的另一侧出水口上装有出水管6,出水管6上装有第二阀门7,通过第二阀门7来控制启闭;第二阀门7经管道与管网8相连通,管网8向下垂直的空心管腔10伸入中空基质柱9内,中空基质柱9的下方置有穿孔11的曝气管12,曝气管12与置于管网8旁的曝气立管13相连通,曝气立管13上端与脚踏式气泵14相连通,构成曝气管12的气源结构。
为了保证使用效果和使用方便,
所述的筒体1是由PVC隔光材料制成的空心圆柱体,用于储放液态碳源,所以又称液态碳源储罐。
所述的基质柱9是由以下重量比的:硅藻土15%、沸石粉30%、粉煤灰5%、矿渣硅酸盐水泥30%和膨润土20%混合在一起制成的空心圆柱形。
所述的曝气管12是由PVC材料制成的穿孔11(开口)向下的空心圆形,并折制成矩形,矩形的中部与曝气立管13相连通。
所述管网8包括多根互相平行的径向横管8-1和一根纬向横管8-2,一根纬向横管8-2与多根互相平行的径向横管8-1的中部相连通,一根纬向横管8-2跟第二阀门7相连通,多根互相平行的径向横管8-1两端分别与垂直向下互相平行对应的空心管腔10相连通,每个空心管腔10均装在相对应的中空基质柱9内,多根互相平行的中空基质柱9构成中空基质柱列。
所述的筒体1、密封盖2、通气口管3、下部的放空管4、第一阀门5构成碳源补充单元。
所述的基质柱列构成释碳反硝化单元,所述的曝气管12、穿孔11、曝气立管13、脚踏式气泵14构成清洗单元。
由上述结构可以看出,一种河道原位硝态氮削减装置,包括碳源补充单元、释碳反硝化单元和清洗单元,碳源补充单元主体是液体碳源储罐,下部设有出水管,连接配药管网。释碳反硝化单元主体是中空基质柱列,液体碳源在每个中空基质柱都由内向外扩散,在表面为附着在其上微生物膜的反硝化过程提供电子供体,实现对硝态氮的削减。清洗单元主体是穿孔曝气管,设置在中空基质柱列的下部,与脚踏式气泵相连。
所补充的碳源呈液态,放置在液体碳源储罐中。液体碳源储罐上部的密封盖设有通气管,维持罐体内外气压的平衡。
硝态氮削减的场所是中空基质柱列,具有良好的传质和吸附性能。被基质柱表面附着有稳定的生物膜,利用从中空管腔传递出来的碳源进行反硝化作用。
穿孔曝气管位于中空基质柱下面,曝气口朝下以防止堵塞。通过脚踏式气泵供气清洗,延长装置的使用周期。
中空基质柱由按等重量的硅藻土、沸石粉、粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥制成。
使用时,将本发明置于河道内,筒体下部出水管连接配药管网(另设,图中未标示),通过调节出水管上的阀门来控制启闭程度。配药管网保证补充的碳源能够均匀地分配到每个中空基质柱列里。碳源在每个中空基质柱都由内向外扩散,在表面为附着在其上微生物膜的反硝化过程提供电子供体,实现对硝态氮的削减。设置在中空基质柱列下部的曝气管,曝气管经曝气立管与脚踏式气泵相连。平时不运行,当基质柱表面发生堵塞时,通过脚踏式气泵为穿孔曝气管供气,实现对中空基质柱的清洗。
筒体及液体碳源储罐由PVC隔光材料制成,上部设有密封盖,下部设有放空管和出水管。密封盖防止外部杂质进入液体碳源储罐,密封盖设有通气孔,保证储罐内外气压的平衡。液体碳源可以由等量的淀粉、葡萄糖、乙酸钠混匀配置而成。放空管上的阀门平时关闭,只在检修时开启。出水管上的阀门在运行时控制在小幅度开启,以保证液体碳源缓慢持续地进入配药管网。
中空基质柱由等重量的硅藻土、沸石粉、粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥制成。传质特性良好,能够保证碳源在基质柱由内向外均匀地扩散。吸附性良好,可以附着生长成熟稳定的生物膜,微生物以扩散出来的碳源为电子供体,水体中的硝态氮为电子受体进行反硝化作用,从而实现脱氮。
穿孔曝气管由PVC材料制成,开口向下以防止堵塞。孔口在每个中空基质柱下面均匀布置,进行基质柱清洗时,人工运行脚踏式气泵,通过穿孔曝气管向水中供气。小气泡在上升过程中,与中空基质柱表面不断地产生摩擦与碰撞,清洗到附着的杂质。
申请人要说明的是,以上是用于说明本发明的具体实施方式,并不是用于限定本发明的保护范围,凡任何以本发明为基础,为解决基本相同的技术问题,实现基本相同的技术效果,所做出的简单变化,等同替换或者修饰等,均属于于本发明的保护范围。
本发明设有可以补充碳源的液体碳源储罐,不定期地添加碳源,能够保证碳源的持续性供给。装置使用过程中无需外接能源,运行维护简单。不定期地通过曝气方式清洗中空基质柱列,可以有效地延长装置的使用周期。
本发明与现有技术相比,具有以下突出的有益效果:
补充碳源溶液的浓度可以根据需要进行灵活地调节,进而改变中空基质柱内外两侧的碳源浓度梯度,起到控制释碳速率的作用。当液体碳源储罐内的碳源接近枯竭时,不定期地进行添加,实现可持续提供补充碳源的目的。
基质柱的组成材料有硅藻土、沸石粉、粉煤灰和矿渣硅酸盐水泥,通过调节各组分的比例,可以改变基质柱的物质传递特性。硅藻土和沸石粉都具有良好的吸附性能,在水中不但能够在表面附着成熟稳定的微生物膜,而且可以吸附硝态氮等物质,从而实现硝态氮的强化削减。
净化装置无需外接能源,结构简单,使用过程中维护工作量低。清洗单元运行效果好,有效地延长了装置的使用周期,经试验和实地应用,使用周期延长两倍以上,提高工作效率40%以上,节约维护资金50%以上,可持续释放碳源,硝态氮削减达到95%以上,节能环保,经济和社会效益显著。
Claims (7)
1.一种河道原位硝态氮削减装置,包括筒体(1)、基质柱(9)、管网(8)、曝气立管(13)和气泵(14),其特征是:筒体(1)上口部有密封盖(2),密封盖(2)上有通气口管(3),保证筒体(1)内外气压的平衡,筒体(1)下部一侧装有放空管(4),放空管(4)上装有第一阀门(5),来控制放空管(4)的启闭,在清理筒体(1)内液体时,打开第一阀门(5),平时处于关闭状态,筒体(1)下部的另一侧出水口上装有出水管(6),出水管(6)上装有第二阀门(7),通过第二阀门(7)来控制启闭;第二阀门(7)经管道与管网(8)相连通,管网(8)向下垂直的空心管腔(10)伸入中空基质柱(9)内,中空基质柱(9)的下方置有穿孔(11)的曝气管(12),曝气管(12)与置于管网(8)旁的曝气立管(13)相连通,曝气立管(13)上端与脚踏式气泵(14)相连通,构成曝气管(12)的气源结构。
2.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置,其特征是:所述的筒体(1)是由PVC隔光材料制成的空心圆柱体。
3.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置,其特征是:所述的基质柱(9)是由以下重量比的:硅藻土15%、沸石粉30%、粉煤灰5%、矿渣硅酸盐水泥30%和膨润土20%混合在一起制成的空心圆柱形。
4.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置,其特征是:所述的曝气管(12)是由PVC材料制成的穿孔(11)向下的空心圆形,并折制成矩形,矩形的中部与曝气立管(13)相连通。
5.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置,其特征是:所述管网(8)包括多根互相平行的径向横管(8-1)和一根纬向横管(8-2),一根纬向横管(8-2)与多根互相平行的径向横管(8-1)的中部相连通,一根纬向横管(8-2)跟第二阀门(7)相连通,多根互相平行的径向横管(8-1)两端分别与垂直向下互相平行对应的空心管腔(10)相连通,每个空心管腔(10)均装在相对应的中空基质柱(9)内,多根互相平行的中空基质柱(9)构成中空基质柱列。
6.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置,其特征是:所述的筒体(1)、密封盖(2)、通气口管(3)、下部的放空管(4)、第一阀门(5)构成碳源补充单元。
7.根据权利要求1所述的河道原位硝态氮削减装置,其特征是:所述的基质柱列构成释碳反硝化单元,所述的曝气管(12)、穿孔(11)、曝气立管(13)、脚踏式气泵(14)构成清洗单元。
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