CN201873573U

CN201873573U - 微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置

Info

Publication number: CN201873573U
Application number: CN2010205924681U
Authority: CN
Inventors: 刘云昆; 田昆; 李卫东; 杨宇明; 岳佳; 刘惠芳; 梁启斌
Original assignee: 刘云根
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-11-05

Abstract

本实用新型公开了一种微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，包括微纳米气浮池、气浮渣收集池、人工湿地处理池、深度处理池，所述的微纳米气浮池分为气浮作用池和悬浮分离池；气浮作用池分别通过进水管连通潜水泵，通过进气管连接微纳米气泡发生装置；所述的悬浮分离池上部设置富氧水进水管连通气浮作用池，悬浮分离池通过排渣口连通气浮渣收集池；所述的微纳米气浮池的富氧水出水口连通布水管，所述的人工湿地处理池底部连通深度处理池底部的缓冲沉淀池，缓冲沉淀池顶部设置导流漏斗和排出管。本实用新型采用微纳米气浮装置提高了对蓝藻、SS的去除效率，强化了人工湿地系统的好氧处理效果，可有效降低TSS污染负荷，避免人工湿地的堵塞。工艺科学合理，工作稳定可靠，而且基建费用低，维护管理方便、无需投加化学试剂，处理成本低，使用寿命长达10年以上。

Description

微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置

技术领域

本实用新型属于污水处理设备技术领域，具体涉及高富营养化、污染严重的湖泊、水库、景观水源、河流等水体净化技术设备，更具体涉及一种微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展，生活污水和工业废水大量排放，面源污染不断加剧，导致许多河流、水库、湖泊受到了前所未有的污染，各种地表水水源水质的不断恶化开始威胁到城市和工业供水安全及人民健康，因此，受污染的河流、水库、湖泊等地表水体，尤其是富营养化水体净化已经成为一个世人关注的焦点。水体富营养化是目前导致江河湖泊水环境污染和水域生态系统功能退化的重要表现形式，所以富营养化水体生态系统恢复和重建已成为环境科学与工程领域的热点。目前，人们采用许多物理、化学、微生物等方法对受污水体进行治理和恢复，并取得了一定的效果。但是这些传统的处理方法存在二次污染大、运行成本高、工艺复杂等缺点。

物理气浮法作为污水处理的常用成熟技术，其对污水中SS(悬浮物)类污染物具有较好的去除效果，尤其对富营养化水体蓝藻的去除效果理想并以广泛应用于滇池、太湖等富营养化水体蓝藻的去除；同时，传统物理气浮法在其应用于污水和富营养化水体净化过程中，一般需投加絮凝剂以强化其对SS和蓝藻的絮凝效果，从而提高对污水SS和富营养化水体蓝藻的去除效果。然而，该技术对污水中氮、磷、有机物等去除效果较差，不能从根本上解决由氮磷污染产生的水体富营养化问题；另外，投加的化学试剂对水体可能带来二次污染问题。

人工湿地是一种人工建造和监督控制的与自然湿地相类似的地面，是人为地将石、砂、土壤等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。由于人工湿地具有建设和运行费用低、易于维护管理等优点，因而受到世界各国的普遍重视，成为近年来发展较快的一种污水处理新技术。目前，国内外利用人工湿地处理富营养化水体研究已有大量报道，也取得了较好的研究结果。然而，由于人工湿地在实际运用中普遍存在着占地面积大、处理工艺单一、易堵塞、对氮、磷、有机物的去除效果差等问题，导致目前我国大规模利用人工湿地处理和净化城镇河道、水库、湖泊等富营养化水体的成功实例并不多。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适合于处理湖泊、河流、水库、景观水源等富营养化水体，有效地去除蓝藻、悬浮物，氮、磷等水体富营养化污染物的处理效率高；运行稳定、管理方便，且无需投加任何化学试剂，避免二次污染发生的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置。

本实用新型的目的是这样实现的：包括微纳米气浮池、气浮渣收集池、人工湿地处理池、深度处理池，所述的微纳米气浮池分为气浮作用池和悬浮分离池，气浮作用池分别通过进水管连通潜水泵，通过进气管连接微纳米气泡发生装置，所述的悬浮分离池上设置富氧水进水管连通气浮作用池，悬浮分离池顶部设置浮渣清刮装置，悬浮分离池通过排渣口连通气浮渣收集池，气浮渣收集池底部设置排泥装置；所述的微纳米气浮池的富氧水出水口连通人工湿地处理池设置于种植基质层底部的布水管，所述的人工湿地处理池底部的清水出水口连通深度处理池底部的缓冲沉淀池，缓冲沉淀池通过其顶部的导流漏斗连通排出管。

微纳米气浮池产生的气泡为粒径仅为传统气泡1/10的纳米微气泡，气泡密度大，更有利于使富营养化水体蓝藻和SS通过气泡的作用而漂浮到水面，最后通过浮渣清刮装置将蓝藻和SS带入气浮渣收集池，对富营养化水体中蓝藻、SS等污染物的去除更为有效。

微纳米气浮产生的气浮渣由排渣口进入气浮渣收集池，经5-15天厌氧硝化后由底部排泥口由排泥泵排出外运或进行资源化处理。

经微纳米气浮后的富营养化水体不仅蓝藻得以去除，同时水体的溶解氧含量上升至10-50mg/L，属于富氧水。富氧水进入人工湿地处理池中的布水管，富氧水在人工湿地处理池III的基质中形成垂直潜流，通过基质的拦截、吸收、吸附、化学反应沉淀等作用实现对氮、磷、有机物的处理；同时湿地微生物通过微生物降解、氨化、硝化、反硝化、聚合、转化等作用亦能实现对氮、磷、有机物的有效去除；另外，挺水植物通过吸收富氧水中的氮磷污染物以为其生长提供了必要的营养物，从而实现对氮磷的削减。此外，由于富氧水溶解氧含量较高，使人工湿地处理池III处于好氧状态，从而使人工湿地的好氧处理效果远高于传统的人工湿地，以实现提高氮、磷、有机物处理效果的目的。经过人工湿地处理池III之后的水进入深度处理池IV的缓冲沉淀池，经过其中的过滤填料进一步提高沉淀和过滤效果，从而强化污水的深度处理效率。处理后的水通过排出管排出，其中氮、磷、有机物、TSS(总悬浮物)等可达到地表IV类水标准。

本实用新型采用微纳米气浮装置提高了对蓝藻、SS的去除效率，强化了人工湿地系统的好氧处理效果，可有效降低TSS(总悬浮物)污染负荷，避免人工湿地的堵塞。工艺科学合理，工作稳定可靠，而且基建费用低，维护管理方便、无需投加化学试剂，处理成本低，使用寿命长达10年以上。不会造成水体二次污染，处理后的富营养化水能达到地表水IV类水质标准，产生的气浮渣为制沼气、农用有机肥等资源化途径提供了优质原料。

附图说明

附图为本实用新型处理装置整体结构示意图。

图中：I-微纳米气浮池，II-气浮渣收集池，III-人工湿地处理池，IV-深度处理池，1-进水管，2-进气管，3-富氧水进水口，4-浮渣清刮装置，5-富氧水出水口，6-排渣口，7-排泥泵，8-排泥管，9-布水管，10-挺水植物，11-种植基质层，12-细粒基质层、13-中粒基质层、14-粗粒基质层，15-清水出水口，16-缓冲沉淀池，17-排出管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换，均落入本实用新型的保护范围。

如附图所示，本实用新型包括微纳米气浮池I、气浮渣收集池II、人工湿地处理池III、深度处理池IV，所述的微纳米气浮池I分为气浮作用池和悬浮分离池，气浮作用池分别通过进水管1连通潜水泵，通过进气管2连接微纳米气泡发生装置，所述的悬浮分离池上设置富氧水进水管3连通气浮作用池，悬浮分离池顶部设置浮渣清刮装置4，悬浮分离池通过排渣口6连通气浮渣收集池II，气浮渣收集池II底部设置排泥装置；所述的微纳米气浮池I的富氧水出水口5连通人工湿地处理池III设置于种植基质层11底部的布水管9，所述的人工湿地处理池III底部的清水出水口15连通深度处理池IV底部的缓冲沉淀池，缓冲沉淀池16通过其顶部的导流漏斗16连通排出管17。

所述的排泥装置包括排泥泵7和与之连接的排泥管8。

所述的人工湿地处理池由方形或圆柱形构筑物建造而成，并在构筑物池内铺设人工湿地基质。人工湿地基质的铺设一般包括2-5层，自下而上形成先粗后细的人工湿地基质复合层。

所述的人工湿地处理池III中自下而上依次设置粗粒基质层14、中粒基质层13、细粒基质层12和种植基质层11。

所述的粗粒基质层14之基质为砾石，粒径为5-10cm，铺设厚度为20-40cm。

所述的中粒基质层13之基质为陶粒，粒径为3-5cm，铺设厚度为30-50cm。

所述的细粒基质层12之基质为煤渣，粒径为1-3cm，铺设厚度为20-40cm。

所述的种植基质层11为粘土，铺设厚为度10-20cm。

所述的种植基质层11种植耐污性好的挺水植物，种植密度为10-30×10-30cm的间距。

所述的挺水植物包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲，再力花、燕尾、蒲苇中的一种或一种以上的组合。

所述的布水管9布设于细粒基质层12的表面，布水管9管径为10-40mm，布水管9的铺设间距为30-80cm。

所述的缓冲沉淀池中设有过滤填料，所述的过滤填料包括纤维球和/或鹅卵石。

实例

云南省昆明市滇池之富营养化水体净化实例，处理量50-100t/d。微纳米气浮池I为20×5×3m的方形混凝土构筑物，其中，微纳米气浮作用池为2×5×3m，悬浮分离池为18×5×3m，并在悬浮分离池顶部安装浮渣清刮装置，气浮渣收集池II为5×5×3m。人工湿地处理池III为立体池体构筑物，尺寸为40×5×2.5m。湿地基质自下而上分别为碎石(粒度8-12cm，厚度为50cm)、陶粒(粒度5-8cm，厚度为60cm)、煤渣(3-5cm，厚度60cm)和粘土(1-3mm，厚度40cm)，并以20×20cm间距平均种植挺水植物——燕尾、再力花、蒲苇、香蒲、芦苇；深度处理池IV缓冲沉淀池尺寸为8×5×1.5m，顶部导流漏斗之底部尺寸为8×5m，连通导流漏斗的排出管内径为20cm。

待处理的富营养化水由潜水泵通过进水管泵入微纳米气浮处理池I，气浮处理池产生的蓝藻渣由浮渣清刮装置带入气浮渣收集池，气浮蓝藻渣在气渣收集池厌氧硝化7天后由污泥泵排出，经脱水后外运，或通过适当处理后产生沼气和农用有机肥进行资源化利用。富营养化水经悬浮分离池后由富氧水出水口5连接至人工湿地处理池III，并由布水管9流入人工湿地并依次渗入各基质层，富营养化水在气浮处理池中停留2hrs后依次进入人工湿地处理池，经过72hrs处理后由底部的清水出水口15排入深度处理池IV，经过滤沉淀池后的清水上升至导流漏斗再通过排出管17排出。主要污染物的去除效果见表1。

表1：本实用新型对富营养化水净化效果及季节性差异对比表

由表1可知，本实用新型对滇池富营养化水体净化效果因季节不同差异不大。呈现出对叶绿素a的去除效果稳定，即使是在蓝藻爆发严重的夏、冬季节，出水叶绿素a含量为0.01mg/L左右。随着季节变化，本实用新型对富营养化水中COD和TN去除效果受到一定影响，总体呈现出夏秋季节的去除效果稍好，而季节变化对富营养化水体TP的去除效果影响不大。经本实用新型处理后的富营养化水体除NH₄-N达到地表水环境质量IV类水标准外，COD和TP均达到了地表水环境质量III类水标准。

本实用新型的优点

1、本实用新型集微纳米气浮装置与人工湿地处理装置于一体，运行工艺科学合理、工作稳定可靠，不仅提高了对蓝藻、SS的去除效率，微纳米气浮装置产生的富氧水强化了人工湿地系统的好氧处理效率。尤其适合于蓝藻爆发的富营养化水体的处理，为长期受富营养化困扰的湖泊、河流、水库、景观水源等水体的净化处理提供了高效一体化处理装置。

2、本实用新型运行无需投加任何化学试剂，避免对水体造成二次污染，有利于改善水体的水生态环境。

3、本实用新型工艺简单，能耗低、管理简便，对氮、磷等水体富营养化污染物的处理效率高，受外界条件影响小，抗冲击能力强，出水水质稳定，可达到地表水IV类水质标准。

4.本实用新型基建费用低(1200-2500元/t)，设备购置少(仅需水泵、污泥泵、微纳米气浮机和污水布水管和输送管)、运行灵活、维护管理方便、无需投加化学试剂，处理成本仅为常规处理方法的30-60％(0.05-0.18元/t)，使用寿命长达10年以上。产生的气浮渣为制沼气、农用有机肥等资源化途径提供了优质原料。

5、本实用新型非常适合我国国情，能广泛应用于受工业废水、生活污水、农业面源污染的河流、湖泊、水库、景观水源等富营养化水体的净化处理。

Claims

1.一种微纳米曝气垂直潜流式人工湿地污水处理装置，包括微纳米气浮池(I)、气浮渣收集池(II)、人工湿地处理池(III)、深度处理池(IV)，其特征是：所述的微纳米气浮池(I)分为气浮作用池和悬浮分离池；气浮作用池分别通过进水管(1)连通潜水泵，通过进气管(2)连接微纳米气泡发生装置；所述的悬浮分离池上设置富氧水进水管(3)连通气浮作用池，悬浮分离池顶部设置浮渣清刮装置(4)，悬浮分离池通过排渣口(6)连通气浮渣收集池(II)，气浮渣收集池(II)底部设置排泥装置；所述的微纳米气浮池(I)的富氧水出水口(5)连通人工湿地处理池(III)设置于种植基质层(11)底部的布水管(9)，所述的人工湿地处理池(III)底部的清水出水口(15)连通深度处理池(IV)底部的缓冲沉淀池(16)，缓冲沉淀池(16)通过其顶部的导流漏斗连通排出管(17)。

2.根据权利要求1所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的排泥装置包括排泥泵(7)和与之连接的排泥管(8)。

3.根据权利要求1所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的人工湿地处理池(III)中自下而上依次设置粗粒基质层(14)、中粒基质层(13)、细粒基质层(12)和种植基质层(11)。

4.根据权利要求1所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的粗粒基质层(14)之基质为砾石，粒径为5-10cm，铺设厚度为20-40cm。

5.根据权利要求4所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的中粒基质层(13)之基为陶粒，质粒径为3-5cm，铺设厚度为30-50cm。

6.根据权利要求4所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的细粒基质层(12)之基质为煤渣，粒径为1-3cm，铺设厚度为20-40cm。

7.根据权利要求4所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的种植基质层(11)为粘土，其铺设厚度为10-20cm；种植基质层(11)种植耐污性好的挺水植物(10)，种植密度为10-30×10-30cm。

8.根据权利要求7所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的挺水植物(10)包括芦苇、茭草、水葱、菖蒲、香蒲，再力花、燕尾、蒲苇中的一种或一种以上组合。

9.根据权利要求1所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的布水管(9)布设于细粒基质层(12)的表面，布水管(9)管径为10-40mm，布水管(9)的铺设间距为30-80cm。

10.根据权利要求1所述的微纳米气浮垂直潜流式人工湿地污水处理装置，其特征是：所述的缓冲沉淀池(16)中设有过滤填料。