專利名稱：循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕 地裝置，適用于處理出水要求較高的景觀水的處理，工業(yè)廢水中高含氮廢水的深度處理以 及分散式生活污水的處理。
背景技術(shù)：
美國(guó)環(huán)保署1993出版的濕地處理污水的手冊(cè)中指出，水平潛流濕地對(duì)有機(jī)物 (BOD5)和固體懸浮物有良好的去除作用，可達(dá)三級(jí)出水要求。但對(duì)氮的去除率非常低。杭 州植物園玉泉觀魚水池中的研究中，濕地對(duì)氮的去除率僅為12%。深圳沙田人工濕地主要用 于處理市政污水，其氮的平均去除率為44. 93%，且隨季節(jié)變化較小。美國(guó)佛羅里達(dá)坦帕市的 Hidden River Corporate Office park天然濕地處理城市雨水的系統(tǒng)，對(duì)TN的平均去除率 達(dá)46%。。對(duì)歐洲268座人工濕地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，NH3-N的平均去除率僅為30%，TN的平均去除率 為39. 6%。許多學(xué)者和工程人員為了提高氮和磷的去除效率，不得不加大濕地的設(shè)計(jì)面積， 以保證氮的去除效率。這樣不僅浪費(fèi)了土地，而且還限制了人工濕地技術(shù)的規(guī)模化推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在于提供了一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，使用方便，充分了利用了濕地不同區(qū)域?qū)Σ煌廴疚锏娜コ芰?，設(shè)置了雙層進(jìn)水及出 水循環(huán)系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)對(duì)總磷，BOD, COD這幾種污染物的去除率達(dá)標(biāo)的同時(shí)，增強(qiáng)了人工濕地 去除總氮的能力，解決了常規(guī)的人工濕地總氮去除率不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表 明，本實(shí)用新型的總氮去除率能夠達(dá)到90%以上。為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，包括高位進(jìn)水槽、主進(jìn)水管、主進(jìn)水管閥 門、中層進(jìn)水管、中層進(jìn)水管閥門、出水循環(huán)管、出水循環(huán)管閥門、出水管、出水管閥門、出水 集水池、出水循環(huán)泵。其連接關(guān)系是高位進(jìn)水槽與主進(jìn)水管連接，主進(jìn)水管通過(guò)三通分別連接主進(jìn)水 管閥門和中層進(jìn)水管，主進(jìn)水管伸入人工濕地內(nèi)，主進(jìn)水管中間設(shè)置主進(jìn)水管閥門，中層進(jìn) 水管伸入人工濕地內(nèi)，中層進(jìn)水管中間設(shè)置中層進(jìn)水管閥門，出水管埋入人工濕地，出水管 從人工濕地內(nèi)引出，出水管中間設(shè)置出水管閥門，出水管與出水集水池相連，出水管出口端 引入出水集水池，出水循環(huán)管一端伸入人工濕地內(nèi)，出水循環(huán)管另一端與出水循環(huán)管閥門 相連，出水循環(huán)管閥門一端與出水循環(huán)泵連接，出水循環(huán)泵與出水集水池相連，出水循環(huán)泵 伸入出水集水池內(nèi)；處理污水量與人工濕地設(shè)計(jì)面積比例為處理Im3的污水，需12m2的人工濕地面 積。所述的中層進(jìn)水管距人工濕地填料頂部為0. 45m。出水循環(huán)管距人工濕地填料頂部為0. 7m。[0010]出水集水池深為1. 35m。主進(jìn)水管與中層進(jìn)水管均為DmOO的U-pvc管，當(dāng)主進(jìn)水管閥門與中層進(jìn)水管 閥門完全開(kāi)啟時(shí)，主進(jìn)水管流量與中層進(jìn)水管進(jìn)水流量比為1:1，主進(jìn)水閥門與中層進(jìn)水 管閥門大小均可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制主進(jìn)水管與中層進(jìn)水管的流量比，流量比范圍確定在1 廣5:1之間。出水循環(huán)泵的最大流量一般選擇為主進(jìn)水管流量的1/2，通過(guò)調(diào)節(jié)出水循環(huán)管閥 門來(lái)調(diào)節(jié)出水循環(huán)管的流量，主進(jìn)水管與出水循環(huán)管的流量之比范圍為2 :Γ5 1之間。本實(shí)用新型工作原理如下1.本實(shí)用新型研制了 一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地系統(tǒng)，研究了脫氮微生物 氨化菌、亞硝化菌、反硝化菌的時(shí)空分布特征，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析手段，分析了該人工濕地微 生物作用下的脫氮機(jī)制，通過(guò)對(duì)該濕地出水的定期檢測(cè)，證明該系統(tǒng)具有良好的脫氮效果， 比普通的人工濕地的脫氮效率高出。2.污水從進(jìn)水槽中通過(guò)主進(jìn)水管流入人工濕地中，主進(jìn)水管同時(shí)連接著中層進(jìn)水 管，主進(jìn)水管裝有主進(jìn)水管閥門，中層進(jìn)水管裝有中層進(jìn)水管閥門，閥門用于控制進(jìn)水的布 水層及流量。出水管位于人工濕地系統(tǒng)池的底部，將出水收集后排入出水集水池中，出水管 上裝有閥門以控制出水。出水循環(huán)管位于出水管的上方，與出水集水池中的出水循環(huán)泵相 連，出水管與出水循環(huán)泵之間裝有出水循環(huán)管閥門，用來(lái)控制循環(huán)水的流量。3.循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地系統(tǒng)脫氮微生物空間分布特征主進(jìn)水管系統(tǒng) 附近分布的脫氮微生物優(yōu)勢(shì)種為氨化菌和亞硝化菌；中層進(jìn)水管附近分布的優(yōu)勢(shì)種為反 硝化菌；系統(tǒng)的脫氮微生物垂直分布規(guī)律為氨化菌和亞硝化菌上層((TlOcm)大于中下層 (IOlOcml)，反硝化菌數(shù)量中下層大于上層。4.循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地的脫氮效率高，本實(shí)用新型研究過(guò)程中對(duì)配制 的污水處理效果如下在系統(tǒng)進(jìn)水總氮、氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮平均濃度分別為28. 5mg/ L、18. 6mg/L、6. 35mg/L、3. 55mg/L時(shí)，系統(tǒng)的出水總氮、氨氮、亞硝氮濃度分別為1. 85mg/L、 1. 05mg/L、0. 58m/L、0. 22mg/L，去除率分別為 90. 1%、94· 4%,90. 9%,93. 8%。構(gòu)建的循環(huán)強(qiáng)化 脫氮雙進(jìn)水人工濕地人工濕地系統(tǒng)，尤其是系統(tǒng)中部的雙進(jìn)水單元提升了水流溶氧條件， 提高了系統(tǒng)脫氮效率。5.植物影響下的微生物分布特征植物對(duì)主進(jìn)水管和中層進(jìn)水管周圍土壤中的 亞硝化菌、反硝化菌分布數(shù)量影響顯著，而對(duì)垂直流上行池和潛流系統(tǒng)中的氨化菌、亞硝化 菌分布數(shù)量影響顯著。亞硝化菌、反硝化菌及氨化菌的分布情況對(duì)總氮去除起到?jīng)Q定作用。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1.本實(shí)用新型通過(guò)雙層進(jìn)水工藝，克服了現(xiàn)有技術(shù)僅單層進(jìn)水造成的布水不均勻 的問(wèn)題，同時(shí)雙層進(jìn)水可以充分利用土壤不同深度的吸附和降解能力，提高單位面積的濕 地填料使用率。如單位體積的土壤能夠吸附TP為2000mg/100g 土壤，當(dāng)相同進(jìn)水量時(shí)， 傳統(tǒng)的濕地系統(tǒng)約需要30m2的面積處理Im3的生活污水(TP ( 8mg/L)，本處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 僅需要12 m2的系統(tǒng)面積，僅為原面積的40%，在土地日益緊張的今天，土地資源的節(jié)約顯得 尤為重要。 2.本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，能夠有效降低工程實(shí)施的工程費(fèi)用。首先，本系統(tǒng)的實(shí)施 和傳統(tǒng)的濕地系統(tǒng)比較，在以下幾個(gè)方面增加成本a、布水管道增加；b、增加閥門；但增加成本的部分約占到工程施工總費(fèi)用的2%，工程減少費(fèi)用有以下幾個(gè)方面a、減少人工開(kāi)挖 和回填的工作量；b、減少土地使用費(fèi)用(征地費(fèi)，清苗費(fèi)，土地出讓金等，進(jìn)而減少了土地所 有者和工程施工的矛盾，有利于群眾更理解和支持環(huán)境改善的工作。)C、減少植物種植的工 程量，同時(shí)減少養(yǎng)護(hù)工作量；d、節(jié)約工程進(jìn)度時(shí)間，減少工程二類費(fèi)用的支出。減少成本的 費(fèi)用約占到工程總費(fèi)用的10%，綜合來(lái)看，能夠比傳統(tǒng)的濕地系統(tǒng)節(jié)約工程費(fèi)用約8%。 3.本系統(tǒng)工程的上下循環(huán)布水系統(tǒng)能夠滿足凍土層厚度的要求，有效改善傳統(tǒng)濕 地系統(tǒng)在北方冬季凍土層情況下，難以運(yùn)行的窘境，有利于土地的資源化利用和工藝的推4.有效提高濕地系統(tǒng)的脫氮效果。大量研究數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)的濕地系統(tǒng)，在脫氮效 率方面不大于65%，本工藝系統(tǒng)的工程研究數(shù)據(jù)表明，在同等的進(jìn)水水量，同樣的土地使用 面積，同樣的預(yù)處理效果和同樣填料的條件下，本工藝脫氮效率大于90%，而傳統(tǒng)人工濕地 工藝脫氮效率為60%左右，充分體現(xiàn)本工藝的先進(jìn)性。5.本工藝系統(tǒng)設(shè)置了出水的循環(huán)系統(tǒng)，出水的效果較傳統(tǒng)的濕地系統(tǒng)更穩(wěn)定。是 具有凈化能力強(qiáng)、抗污染負(fù)荷沖擊力強(qiáng)，出水穩(wěn)定的人工濕地系統(tǒng)。傳統(tǒng)的濕地系統(tǒng)出水是 通過(guò)填料直接出水，吸附和過(guò)濾效果一次性完成，接觸時(shí)間相對(duì)較短，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的懸浮物 (SS)濃度要求不大于100mg/l，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較高。本工藝系統(tǒng)采用循環(huán)上下兩層進(jìn)水， 能夠適應(yīng)懸浮物(SS)濃度< 200mg/L，對(duì)原水水質(zhì)的要求較低，減少預(yù)處理工藝的處理成 本，延長(zhǎng)接觸時(shí)間，在有效脫氮除磷的機(jī)能同時(shí)，更能保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定。

圖1為一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置示意圖其中1-高位進(jìn)水槽、2-主進(jìn)水管、3-主進(jìn)水管閥門、4-中層進(jìn)水管、5-中層進(jìn) 水管閥門、6-出水循環(huán)管、7-出水循環(huán)管閥門、8-出水管、9-出水管閥門、10-出水集水池、 11-出水循環(huán)泵。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，包括高位進(jìn)水槽1、主進(jìn)水管2、主進(jìn)水 管閥門3、中層進(jìn)水管4、中層進(jìn)水管閥門5、出水循環(huán)管6、出水循環(huán)管閥門7、出水管8、出 水管閥門9、出水集水池10、出水循環(huán)泵11。其連接關(guān)系是高位進(jìn)水槽1與主進(jìn)水管2連接，主進(jìn)水管2通過(guò)三通分別連接主 進(jìn)水管閥門3和中層進(jìn)水管4，主進(jìn)水管2伸入人工濕地內(nèi)，主進(jìn)水管2中間設(shè)置主進(jìn)水管 閥門5，中層進(jìn)水管4伸入人工濕地內(nèi)，中層進(jìn)水管4中間設(shè)置中層進(jìn)水管閥門5，出水管8 中間設(shè)置出水管閥門9，出水管8與出水集水池10相連，出水管8埋入人工濕地，出水管8 出口端引入出水集水池10，出水循環(huán)管6 —端伸入人工濕地內(nèi)，出水循環(huán)管6另一端與出水 循環(huán)管閥門7相連，出水循環(huán)管閥門7另一端連接出水循環(huán)泵11，出水循環(huán)泵11伸入出水 集水池10內(nèi)。處理污水量與人工濕地設(shè)計(jì)面積比例為處理Im3的污水，需12m2的人工濕地面 積。[0031]中層進(jìn)水管4距人工濕地填料頂部為0. 45m。出水循環(huán)管6距人工濕地填料頂部為0. 7m。出水集水池10深為1. 35m0主進(jìn)水管2與中層進(jìn)水管4均為DN100的U-pvc管，當(dāng)主進(jìn)水管閥門5與中層進(jìn) 水管閥門5完全開(kāi)啟時(shí)，主進(jìn)水管2流量與中層進(jìn)水管4進(jìn)水流量比為1 :1，主進(jìn)水閥門3 與中層進(jìn)水管閥門5大小均可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制主進(jìn)水管2與中層進(jìn)水管4的流量比，流量 比范圍確定在1:廣5:1之間。出水循環(huán)泵11的最大流量一般選擇為主進(jìn)水管2流量的1/2，通過(guò)調(diào)節(jié)出水循環(huán) 管閥門7來(lái)調(diào)節(jié)出水循環(huán)管6的流量，主進(jìn)水管2與出水循環(huán)管6的流量之比范圍為2 廣5:1之間。廢水經(jīng)主進(jìn)水管2與中層進(jìn)水管4進(jìn)入環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地系統(tǒng)，不 同水量的水均勻分布在濕地的不同高度上。經(jīng)過(guò)濕地的處理后，污水經(jīng)出水管8流入出水 集水池10。部分污水經(jīng)出水循環(huán)泵打入出水循環(huán)管進(jìn)行進(jìn)一步深度處理。實(shí)施例2根據(jù)發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例，循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地，建在未納入市政管網(wǎng) 的小區(qū)旁，小區(qū)的水量為IOOm3AL循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地的面積根據(jù)發(fā)明要求為100X 12=1200m2。濕地長(zhǎng)為 200m，寬為60m。濕地底部采取粘土壓實(shí)防滲，池體結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)。主進(jìn)水管流量為100m3/d，中層進(jìn)水管流量調(diào)為25 m3/d，主進(jìn)水管與中層進(jìn)水管的 流量比為4:1。循環(huán)泵的設(shè)計(jì)流量為50 m3/d，出水循環(huán)管中的流量調(diào)節(jié)為20m3/d，主進(jìn)水 管與出水循環(huán)管的流量比為5:1。廢水經(jīng)主進(jìn)水管(2)與中層進(jìn)水管(4)進(jìn)入環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地系統(tǒng)，不 同水量的水均勻分布在濕地的不同高度上。經(jīng)過(guò)濕地的處理后，污水經(jīng)出水管(8)流入出水 集水池(9)。部分污水經(jīng)出水循環(huán)泵打入出水循環(huán)管進(jìn)行進(jìn)一步深度處理，廢水經(jīng)處理后， 約有90%的污染物被去除。實(shí)施例3巢湖東部示范區(qū)人工濕地工程，本工程采用循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地工藝， 對(duì)巢湖的富營(yíng)養(yǎng)化水體進(jìn)行處理，處理水量30m3/d，濕地面積為360m3/d，長(zhǎng)30m，寬12m。濕 地底部采取粘土壓實(shí)防滲，池體結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)。主進(jìn)水管流量為30m3/d，中層進(jìn)水管流量調(diào)為6 m3/d，主進(jìn)水管與中層進(jìn)水管的流 量比為5:1。循環(huán)泵的設(shè)計(jì)流量為15 m3/d，出水循環(huán)管中的流量調(diào)節(jié)為10m3/d，主進(jìn)水管 與出水循環(huán)管的流量比為3:1。本工程進(jìn)水及出水中各水質(zhì)指標(biāo)如下
權(quán)利要求1.一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，包括高位進(jìn)水槽(1)、主進(jìn)水管(2)、出水 管(8)，其特征在于高位進(jìn)水槽(1)與主進(jìn)水管(2)連接，主進(jìn)水管(2)通過(guò)三通分別連接主進(jìn)水管閥門 (3)和中層進(jìn)水管(4)，主進(jìn)水管(2)伸入人工濕地內(nèi)，主進(jìn)水管(2)中間設(shè)置主進(jìn)水管閥門 (5)，中層進(jìn)水管(4)伸入人工濕地內(nèi)，中層進(jìn)水管(4)中間設(shè)置中層進(jìn)水管閥門(5)，出水 管(8 )中間設(shè)置出水管閥門(9 )，出水管(8 )與出水集水池(10 )相連，出水管(8 )埋入人工 濕地，出水管(8)出口端引入出水集水池(10)，出水循環(huán)管(6) —端伸入人工濕地內(nèi)，出水 循環(huán)管(6)另一端與出水循環(huán)管閥門(7)相連，出水循環(huán)管閥門(7)另一端連接出水循環(huán)泵 (11)，出水循環(huán)泵(11)伸入出水集水池(10 )內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，其特征在于所述的 中層進(jìn)水管(4)距人工濕地填料頂部為0. 45m。
3.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，其特征在于所述的 出水循環(huán)管(6)距人工濕地填料頂部為0. 7m。
4.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，其特征在于所述的 出水集水池(10)深為1. 35m。
5.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，其特征在于所述的 主進(jìn)水管(2)與中層進(jìn)水管(4)進(jìn)水流量比范圍為1 廣5 1之間。
6.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，其特征在于所述的 主進(jìn)水管(2)與出水循環(huán)管(6)流量比范圍為2 :Γ5 1之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種循環(huán)強(qiáng)化脫氮雙進(jìn)水人工濕地裝置，包括高位進(jìn)水槽、主進(jìn)水管、出水管，高位進(jìn)水槽連接主進(jìn)水管，主進(jìn)水管通過(guò)三通分別連接主進(jìn)水管閥門和中層進(jìn)水管，主進(jìn)水管伸入人工濕地內(nèi)，主進(jìn)水管中間設(shè)置主進(jìn)水管閥門，中層進(jìn)水管伸入人工濕地內(nèi)，中層進(jìn)水管中間設(shè)置中層進(jìn)水管閥門，出水管從人工濕地內(nèi)引出，出水管中間設(shè)置出水管閥門，出水管出口端引入出水集水池，出水循環(huán)管一端伸入人工濕地內(nèi)，出水循環(huán)管中間設(shè)置出水循環(huán)管閥門，出水循環(huán)管另一端連接出水循環(huán)泵，出水循環(huán)泵伸入出水集水池內(nèi)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，本實(shí)用新型的總氮去除率能夠達(dá)到90%以上。
文檔編號(hào)C02F3/34GK201882979SQ20102066001
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉軍, 劉彬彬, 劉浩, 張列宇, 項(xiàng)嬌 申請(qǐng)人:武漢昌寶環(huán)保工程有限公司