CN1837084A - 一种新型人工生态污水净化处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种新型人工生态污水净化处理装置，在该装置中设置有生物反应系统、植物吸收转化系统、微滤系统和保温动力系统。该发明不仅可以保持一年四季正常运行，可以对污水中的氮磷等无机富营养化元素进行高效清除，可以对污水中的各种污染物进行有效的拦截，而且还可以使单位污水净化效率大幅度提高，降低运行成本。
Description
技术领域
本发明属于污水净化处理领域，涉及人工生态污水净化技术，具体讲是提供一种新型人工生态污水净化处理装置。
背景技术
随着我国社会经济的高速发展以及城市化进展的加快，一方面城镇用水供需矛盾日益突出，另一方面巨量废水污水的大量排放又使得供水水源不断地受到污染，进而使水质环境不断恶化。目前在我国600多个城市中，有400多个城市存在着程度不同的缺水问题，每年缺水量达60*108m3，由于缺水而造成的经济损失每年近3000亿元。与此同时，目前我国城市每年污水排放量达414*108m3，这些巨量的污水进入地表水体后，对我国有限的地表水体造成日益严重的危害，全国七大水系流域中50％以上的河段均存在程度不同的污染问题，江苏、上海、广东等地一大批省市已经面临日益严重的水质污染型缺水问题，如太湖流域3000多万人守着2300Km2太湖水，却出现了“水多用难”的尴尬局面。不管是原始资源型缺水还是水质污染型缺水均已严重影响和制约了我国社会经济的可持续发展。如何解决这个问题已经成为我国社会经济发展中的一个十分重要的研究课题，在“十五”计划纲要中，提出的污水资源化战略构思无疑是一个有效的手段之一，污水资源化不仅可以大幅度减少污水排放量，改善地表水体生态环境，减少排水工程投资及运行费用，而且也可以大幅度增加可供水量、降低给水处理和供水费用，降低因缺水而造成的经济损失，提高人民的生存健康环境，促进工业、旅游业和水产业的发展。然而我国污水资源化战略的实施却一直举步维艰，目前我国污水净化回用率依然很低。造成这种状况的原因虽然是多方面的，但是主要原因还是污水净化回用技术，还不能适应污水资源市场化的要求。过去传统的生物曝气技术虽然较能有效的去除污水中的有机物，但对氮磷的去除能力较低，且出水水质并不能达到中水回用标准；膜生物反应器技术出水水质虽能达到中水回用标准，但投资及运行费用较高，限制了该技术的广泛应用，其它化学物理技术也均存在着投资运行费用较高、出水水质不够稳定和二次污染等问题。近几年来发展起来的生态污水净化技术，由于具有一定的技术优势，而倍受关注和青睐，在国内外均有不少应用实例，但该技术仍然不具备大规模商业化市场化运作的条件，主要原因是该技术占地面积较大，单位面积净化效率低，且受环境温度影响较大，在温度较低季节不能正常运行。为了使我国污水资源化战略实施有一个长足的发展，开发和研究新型的生态污水净化回用技术具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型人工生态污水处理装置，该装置不仅可以对污水中的氮磷等无机富营养化元素进行高效清除，可以对污水中的各种污染物进行有效的拦截，而且还可以使单位污水净化效率大幅度提高，保持一年四季正常运行。
本发明的目的是这样实现的：在一个装置内设置有生物反应系统、植物吸收转化系统、微滤系统和保温动力系统。生物反应系统是由生物填料反应池和潜水曝气机及附件所组成，安装布置在该装置的中心区域，其作用就是通过生物好氧反应对污水中的有机物进行降解。植物吸收转化系统是由水生植物床和防水衬层所组成，水生植物床和生物填料反应池连接在一起，形成一条连通盘绕的过水通道。植物吸收转化系统的作用就是对污水中的氮磷等无机物进行吸收转化，从而大幅度降低污水中的富营养化元素含量，同时通过水生植物根系中的生物菌团进一步降解污水中的有机物。微滤系统是由压缩海绵层、无纺布层和微孔陶瓷过滤板所组成，设置在水生植物床尾部段的下部，其作用就是拦截通过以上两种对污水净化处理工艺处理后水中残留的各种污染物。使净化后的出水水质达到深度处理的标准。保温动力系统是由太阳能温室、烟囱状中空导风塔、风力透平机、热泵所组成，太阳能温室建在由生物填料反应池和水生植物床所形成的圆盘形平面以上，烟囱状中空导风塔建在太阳能温室的中心，风力透平机安装布置在烟囱状中空导风塔的中上部，热泵冷凝器安装布置在烟囱状中空导风塔进风口的上部，热泵膨胀器安装布置在烟囱状中空导风塔出风口的下部。保温动力系统的作用一方面是在环境温度较低时，捕获太阳热能，提高室内温度，以保证水生植物在一年四季中正常生长，为生物菌团提供良好的生存繁殖环境；另一方面为生物填料曝气提供工作动力。
该发明的工作原理是这样的：待处理污水从生物填料反应池首端进入后，首先通过生物填料曝气，使污水中的有机物得到高效降解，对有机物降解后的待处理水进入水生植物床，在水生植物根系网络的作用下，一方面使水中氮磷等无机物大幅度降低，另一方面使水中有机物含量进一步降解。通过该工艺处理后的水随后进入微滤系统，通过压缩海绵层和无纺布层的层层拦截，使水中悬浮杂质及胶体物被截留，其出水水质可达到中水回用以上标准。保温动力系统的工作原理是当环境温度较低时，温室通过捕获太阳热能，使室内保持水生植物及生物菌团需要的生存温度；温室另一个方面的作用是通过太阳能加热室内温度，通过烟囱状中空导风塔的抽吸作用和自然风力的联合作用，使烟囱状中空导风塔内形成强大的风流，在该风流的作用下，风力透平机高速旋转，从而带动潜水曝气机进行工作。热泵的作用是通过膨胀器，将从中空导风塔出口处流出的废弃的气流中回收热能，送到冷凝器进行热能释放，以达到对热能进行回收重复利用的目的。
该发明具有一定的新颖性，具体体现在在申请日以前没有同样的发明或者实用新型，在国内外出版物上公开发表过，在国内外公开使用过或者以其它方式为公众所知，也没有同样的发明或实用新型由他人向专利局提出过申请并且记载在申请日以后公布的专利申请文件中。
该发明也具有一定的创造性，具体体现在在申请日以前，在国内外近十几年发展起来的生态污水净化技术，和传统的污水净化技术相比，虽然具有一定的技术优势，在国内外均有不少应用实例，但该技术仍然不具备大规模商业化市场化运作的条件，主要原因是该技术占地面积较大，单位面积净化效率低，且受环境温度影响较大，在温度较低季节不能正常运行。该发明通过设置生物反应系统、植物吸收转化系统、微滤系统和保温动力系统，不仅可以对污水中的氮磷等无机富营养化元素进行高效清除，可以对污水中的各种污染物进行有效的降解和拦截，而且还可以使单位污水净化效率大幅度提高，可以保持一年四季正常运行。该发明和目前国内外普遍采用的生态污水净化技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。
该发明也具有一定的实用性，具体体现在该发明能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果：
(1)该发明不仅可以对污水中的氮磷等无机富营养化元素进行高效清除，可以对污水中的有机物进行高效降解，还可以对污水中的各种污染物进行有效拦截，从而使污水净化出水水质达到深度处理标准。
(2)该发明不受季节温度变化的影响，不仅可以在春夏温度较高时正常运行，而且也可以在秋冬季春温度较低时正常运行。
(3)该发明利用风能太阳能对污水进行处理，不仅可以节省电力等传统能源，降低运行成本，而且还可以提高对污水处理效率。
(4)该发明和目前的生态处理技术相比，占地面积可减少40％以上，单位面积处理效率可提高35％以上，出水水质可以大幅度提高。
(5)该发明完全采用自然生态的技术方法，对污水进行净化处理，不会产生二次污染。
(6)该发明可用于生活污水和工业污水净化深度处理，其出水水质可用于中水回用各用途。
附图说明
图1是本发明一实施例立面剖视图。
图2是图1中A-A平面剖视图
图中，1.温室外壳 2.温室透光罩 3.烟囱中空导风塔 4.风力透平机 5.旋转主轴 6.进风口 7.潜水曝气机 8.热泵膨胀器 9.热泵冷凝器 10.进风窗 11.卷帘闸门 12.隔墙 13.生物填料 14.水生植物 15.植被基 16.防水衬层 17.压缩海绵 18.无纺布 19.微孔陶瓷过滤板 20.支架 21.净水出水池 22.生物曝气段 23.水生植物净化段 24.水生植物净化微滤出水段。
具体实施方式
在图1和图2中，温室外壳(1)是由砖混结构建设而成，在中间设置隔热保温层，和温室透光罩(2)构成封闭圆柱体空间，温室透光罩(2)由透光玻璃制作而成，和温室外壳(1)通过混凝土浇注在一起。烟囱状中空导风塔(3)设置在温室中心区域，由钢筋混凝土建造而成，其截面形状为圆形，上部直径较小，下部直径较大。风力透平机(4)设置若干台，安装布置在烟囱状中空导风塔(3)的中上部，风力透平机(4)风叶轮均和旋转主轴(5)通过平键连接在一起，当风力透平机(4)在风流作用下旋转时带动旋转主轴(5)高速旋转。旋转主轴(5)由碳素钢制作而成，垂直安装在烟囱状中空导风塔(3)的中心位置。进风口(6)设置在烟囱状中空导风塔(3)的下部，温室里的热风流通过进风口(6)进入烟囱状中空导风塔(3)内。潜水曝气机(7)安装布置在烟囱状中空导风塔(3)的底部，其主轴和旋转主轴(5)通过连轴器连接在一起。热泵膨胀器(8)安装布置在烟囱状中空导风塔(3)的出风口的下部，通过输热管和热泵冷凝器(9)连接在一起。热泵冷凝器(9)安装布置在进风口(6)的上部。进风窗(10)设置在温室外壳(1)的上部，自然风通过进风窗(10)进入温室。卷帘闸门(11)安装布置在进风窗(10)的上部。隔墙(12)由砖混凝土材料建造而成，它将圆形池分割成一条连通的盘绕的水流通道。生物填料(13)采用纤维线团，设置在生物曝气段(22)，水生植物(14)设置在水生植物净化段(23)和水生植物净化微滤出水段(24)，水生植物(14)采用芦苇和香蒲等。植被基(15)由泥碳构成。防水衬层(16)由混凝土和防渗材料修建而成。压缩海绵(17)由海绵经压缩构造而成，无纺布(18)设置压缩海绵(17)的下边，微孔陶瓷过滤板(19)设置在无纺布(18)的下面，支架(20)由槽钢制作而成，设置在微孔陶瓷过滤板(19)的下面，对其上的物体起支撑作用。净水出水池(21)设置在水生植物净化微滤出水段(24)的底部。生物曝气段(22)设置在温室的中心区域，污水从生物填料反应池首端进入，从末端流出，生物曝气段(22)的末端和水生植物净化段(23)相连通。水生植物净化段(23)一端和生物曝气段(22)相连通，另一端和水生植物净化微滤出水段(24)相连通。
在上述图示中，虽然列举了本发明较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本发明的权力保护范围，亦即，任何熟悉该发明创新点的工程技术科学研究人员，若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本发明的专利保护范围。
Claims (6)
1、一种新型人工生态污水处理净化装置，其特征在于该装置由生物反应系统、植物吸收转化系统、微滤系统和保温动力系统所组成。
2、根据权利要求1所述一种新型人工生态污水处理净化装置，其特征在于生物反应系统是由生物填料反应池和潜水曝气机及附件所组成，潜水曝气机安装在生物填料反应池的底部。
3、根据权利要求1所述一种新型人工生态污水处理净化装置，其特征在于植物吸收转化系统是由水生植物床和防水衬层所组成，水生植物床由泥炭构造，并和生物填料反应池连接在一起，在一个圆盘形平面内形成一条连通的盘绕的过水通道。
4、根据权利要求1所述一种新型人工生态污水处理净化装置，其特征在于微滤系统是由压缩海绵层、无纺布和微孔陶瓷过滤板所组成，设置在水生植物床尾部段的下部。
5、根据权利要求1所述一种新型人工生态污水处理净化装置，其特征在于保温动力系统是由太阳能温室、烟囱状中空导风塔、风力透平机和热泵所组成。太阳能温室建在由生物填料反应池和水生植物床所组成的圆盘形平面以上。烟囱状中空导风塔建在太阳能温室的中心，风力透平机安装布置在烟囱状中空导风塔的中上部，热泵冷凝器安装布置在烟囱状中空导风塔的进风口的上部，热泵膨胀期安装布置在烟囱状中空导风塔出风口的下部。
6、根据权利要求5所述一种新型人工生态污水处理净化装置，其特征在于在太阳能温室外壳的上部多个不同方向设置有进风窗，进风窗上部设置有卷帘闸门。
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