CN218893531U - 一种兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，包括人工湿地池体；人工湿地池体内自上而下依次为表层、中层和底层，表层与中层密封隔开，两层之间采用虹吸式管道连通，中层与底层采用透水孔板隔开；表层设置有排水装置、布水管、扬水装置和挺水植物，布水管位于表层顶部，排水装置位于表层底部，排水装置连通表层与中层；中层内填充有中层填料骨架和多个固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体，人工湿地池体上设置有通气装置，通气装置一端伸入中层内，另一端与大气连通；底层的底部设置有出水口。可以降解水中有机物兼具在好氧条件下脱除氮素。

Description

一种兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地

技术领域

本实用新型属于人工湿地领域，涉及一种兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地。

背景技术

近年来，人民群众生活水平不断提高，除了有机污染物的排放，污水中氮素的含量也日益增高。随着国家对污水排放标准的提高，仅凭传统的活性污泥法工艺难以对污水中的有机污染物、氮素彻底有效去除。

实际上，在我国农村地区，污水排放一般是分散的，常常直接排入周围受纳水体，这严重违背了绿色发展的理念并且日益威胁着生态安全。并且，对于传统的生物脱氮技术，其遵循着顺序硝化和反硝化的常规方案。即通过好氧自养硝化和厌氧异养反硝化过程，按照氨化、硝化、反硝化的常规顺序，将有机氮、氨氮转化为氮气从而脱离水体。众所周知，传统的生物脱氮技术的两部分过程对有机物和氧气的需求完全相反，而且对环境因素和运行条件较为敏感。因此在生产实际中，为了维持生物生长的适宜环境，通常把硝化和反硝化放在两个独立的反应池中进行，但这无疑增加了占地面积。另外，严格的缺氧环境和一定的碳源和碱度是反硝化反应池运行的必要条件，这些问题在一定程度上增加了传统方法处理过程的复杂程度和处理成本。并且，现在对于微污染河流、水库的氮素脱除还没有较为经济的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，可以降解水中有机物兼具在好氧条件下脱除氮素。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，包括人工湿地池体；

人工湿地池体内自上而下依次为表层、中层和底层，表层与中层密封隔开，中层与底层采用透水孔板隔开；表层设置有排水装置、布水管、扬水装置和挺水植物，布水管位于表层顶部，排水装置位于表层底部，排水装置连通表层与中层；中层内填充有中层填料骨架和多个固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体，人工湿地池体上设置有通气装置，通气装置一端伸入中层内，另一端与大气连通；底层的底部设置有出水口。

优选的，排水装置采用表层虹吸排水装置，包括多个虹吸管，虹吸管开口设置在其顶部。

优选的，微孔曝气横管上设置有多个微孔曝气气头，微孔曝气横管连接有蓄电池。

优选的，表层内设置有液位传感器。

优选的，扬水装置输入端连接有蓄电池。

进一步，蓄电池输入端连接有变压稳压装置输出端，变压稳压装置输入端连接有叶轮发电机，叶轮发电机设置在河道或者拦水坝中。

进一步，蓄电池输入端连接有变压稳压装置输出端，变压稳压装置输入端连接有太阳能发电板。

优选的，底层内设置有砾石承托层。

优选的，表层与中层采用不透水的混凝土板隔开。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体，使生物富集度高且微生物不易流失，不会像传统的直接向水体中添加菌剂使得微生物容易流失，进而无法形成优势菌群，导致脱氮效果大打折扣，其具有在好氧条件下同时去除有机污染物、氮素的能力，并且脱氮效果显著。人工湿地结构简单，采用模块化方式，利于安装，方便管理维护，运行费用低。降低了池体堵塞的风险且稳定了植物、微生物生长的环境。除了具有降解污染物的功能，还兼具景观观赏价值。可用于河流旁边、农村污水处理、人工湖、自然水源保护、雨水净化等领域。

进一步，采用虹吸的方式完成对水从表层到中层的输送，排水时间根据不同水质工况对应的排水管径所决定，具有无需闸阀计时控制的间歇排水能力，使湿地过水更加方便快捷。

进一步，扬水装置的能量来源为河道中水流的动能或太阳能，不需要外界输入电能即可独立运行充氧。实现了零碳排放的要求。

附图说明

图1为本实用新型的表面流人工湿地剖面图；

图2为本实用新型的虹吸式排水装置细节示意图。

其中：1-表层虹吸排水装置；2-布水管；3-中层填料骨架；4-底层砾石承托层；5-人工湿地池体；6-中层通气装置；7-固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体；8-挺水植物；9-扬水装置；11-挺水植物固定装置；12-太阳能发电板；13-变压稳压装置；14-蓄电池；15-液位传感器；16-第一液位；17-第二液位；18-第三液位；19-表层泄水口；20-底层出水口；21-叶轮发电机；22-微孔曝气横管；23-微孔曝气气头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为本实用新型所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，包括人工湿地池体5。

池体分为表层、中层、底层三部分，表层与中层通过不透水的混凝土板隔开，中层与底层通过轻质透水孔板隔开。表层设置有表层虹吸排水装置1、布水管2、挺水植物固定装置11、液位传感器15和扬水装置9；表层虹吸排水装置1包括多个虹吸管，虹吸管开口设置在其顶部；扬水装置9与池体外的蓄电池14连接，种植有挺水植物8，优选为芦苇，挺水植物固定装置11设置在挺水植物8底部，将挺水植物8固定；表层底部设置表层泄水口19。表层靠近底部设置有微孔曝气横管22，微孔曝气横管22上设置有多个微孔曝气气头23，微孔曝气横管22连接有蓄电池14，微孔曝气横管22通电，进行曝气，从而对水体进行充氧。

中层布置有中层填料骨架3，其上附着预制好的固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体7，固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体7作为脱除水中氮素的核心构件。另外布置有中层通气装置6，用以连通大气。

底层布设为砾石承托层4，底层底部设置有底层出水口20，用以排出净化完成的净水。

本实施例中，虹吸排水装置1的作用在于间歇性的将表层的富氧水排入中层。人工湿地先通过布水管2，利用重力自流，将原水引入人工湿地表层，使表层液位到达第二液位17而停止净水，此时利用扬水装置9进行充分的充氧曝气，使得进入的这部分水完全富氧。之后，打开并开大布水管2的阀门，使得表层的液位迅速升至第一液位16，进而虹吸现象形成。此时，整个人工湿地表层的水依靠压力从底部开始有序地往上抽吸，进入虹吸装置主管道，进而排入人工湿地中层。直至人工湿地表层液位降至第三液位18时，负压被破坏，虹吸现象消失。此时，人工湿地表层可以进行下一个进水、停留曝气、虹吸排水、虹吸破坏的循环，实现间歇性循环排水。根据进入原水水质的差异，也可以在虹吸形成之后持续通过布水管2布水，控制虹吸破坏的时间条件，进而也可达到持续虹吸排水的效果。虹吸排水装置的流量决定了表层向中层的排水时间，而流量直接受虹吸管道的管径影响。呈现虹吸装置主管径越大大，虹吸排水流量越大的趋势，通过改变虹吸装置主管道的管径，可以改变虹吸排水放空表层水的时间。

布水管2所接受的来水必须是经过初次沉淀或者是经过格栅的河水，否则较大的杂质容易造成人工湿地堵塞。

经过人工湿地表层曝气后的富氧水进入人工湿地中层，此时，固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体7发挥脱氮作用，控制合适的停留时间，达到脱除水体中的氮素的目的。经过人工湿地中层后，处理水通过底层砾石承托层4到达底层出水口20，排出系统。另外，砾石承托层4具有一定的滤过作用。

扬水装置9具体是指，通过直流容积泵将湿地表层的水提升，使水扬起再落入池内，达到充氧的目的，确保水是一个富氧状态。

本实用新型的人工湿地的扬水装置9的能量来源是蓄电池14。蓄电池14的电能来源可以是安装在河道或者拦水坝下游水流速度较大处的叶轮发电机21所提供的，也可以由安装在光能资源丰富地区的太阳能发电板12所提供。太阳能发电板12所产生的直流电直接充入蓄电池14；叶轮发电机21可以将河道中水体流动的动能转化为电能（交流电），叶轮发电机21所产生的交流电通过变压稳压装置13转换为直流电后充入蓄电池14。在蓄电池14充满状态下，即时发出的电能可以直接供给扬水装置9。另外，这两种发电方式根据安装地理位置的差异，可以优选其一，也可以两者均安装。

本实用新型所描述的人工湿地可以建设在河道、水库旁，兼具人工湿地景观价值。也可以建设在农村，根据排放污水量，以一定数目的农户排水为人工湿地进水定额，作为一种小型的模块化污水处理设备。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主题内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims (9)

1.一种兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，包括人工湿地池体（5）；

人工湿地池体（5）内自上而下依次为表层、中层和底层，表层与中层密封隔开，中层与底层采用透水孔板隔开；表层设置有排水装置、布水管（2）、扬水装置（9）和挺水植物（8），布水管（2）位于表层顶部，排水装置位于表层底部，排水装置连通表层与中层；中层内设置有中层填料骨架（3），中层填料骨架（3）上附着有多个固定化异养硝化好氧反硝化菌沸石载体（7），人工湿地池体（5）上设置有通气装置（6），通气装置（6）一端伸入中层内，另一端与大气连通；底层的底部设置有出水口（20）。

2.根据权利要求1所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，排水装置采用表层虹吸排水装置（1），包括多个虹吸管，虹吸管开口设置在其顶部。

3.根据权利要求1所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，微孔曝气横管（22）上设置有多个微孔曝气气头（23）。

4.根据权利要求1所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，表层内设置有液位传感器（15）。

5.根据权利要求1所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，扬水装置（9）输入端连接有蓄电池（14）。

6.根据权利要求5所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，蓄电池（14）输入端连接有变压稳压装置（13）输出端，变压稳压装置（13）输入端连接有叶轮发电机（21），叶轮发电机（21）设置在河道或者拦水坝中。

7.根据权利要求5所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，蓄电池（14）输入端连接有变压稳压装置（13）输出端，变压稳压装置（13）输入端连接有太阳能发电板（12）。

8.根据权利要求1所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，底层内设置有砾石承托层（4）。

9.根据权利要求1所述的兼具异养硝化好氧反硝化功能的表面流人工湿地，其特征在于，表层与中层采用不透水的混凝土板隔开。

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