[實用新型]強(qiáng)化脫氮的太陽能曝氣垂直流人工濕地系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720071848.2
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN206395938U
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢磊;孔令華;李小艷;張雄
• 申請（專利權(quán)）人: 北京正和恒基濱水生態(tài)環(huán)境治理股份有限公司
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/30;C02F3/34
• 代理公司: 北京市卓華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11299
• 代理人: 陳子英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種強(qiáng)化脫氮的太陽能曝氣垂直流人工濕地系統(tǒng)，屬環(huán)境保護(hù)和水污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人工濕地是一種生態(tài)工程廢水處理技術(shù)，近年來在污水處理工程中被大幅度應(yīng)用推廣，但目前人工濕地針對的主要是體現(xiàn)有機(jī)物污染總況的化學(xué)需要量和生物需氧量，通過微生物等一系列生物、化學(xué)和物理作用，將污水的BOD、COD以及SS等指標(biāo)降下來，當(dāng)對總氮的去除往往被忽略。

生物凈化對氮的去除依次分為氨化、硝化和反硝化三個過程，氨化作用主要是氨化細(xì)菌將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成NH₄⁺-N的過程，該過程在好氧環(huán)境中進(jìn)行的較快；硝化作用主要是硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌將NH₄⁺-N分步氧化成NO₃^--N的過程，該過程主要在好氧環(huán)境中進(jìn)行，良好的硝化作用是人工濕地去除TN的前提；反硝化作用主要是兼性厭氧菌利用NO₃^--N、NO₂^--N和NOx作為電子受體，最終還原成N₂的過程，該過程在缺氧條件下進(jìn)行，由于現(xiàn)有人工濕地中往往缺乏反硝化菌群的生長和代謝環(huán)境，因此反硝化被認(rèn)為是制約人工濕地脫氮的主要原因。

例如，現(xiàn)有技術(shù)下，垂直流人工濕地通過曝氣方式向基質(zhì)間隙充入空氣，以增加水中的溶解氧含量，為好氧微生物營造一個良好的生存環(huán)境，強(qiáng)化濕地對COD、BOD₅、NH₄⁺-N和TP等的處理效果，并避免濕地出現(xiàn)散發(fā)異味等負(fù)面影響，其曝氣方式是將曝氣管設(shè)置在濕地的底部進(jìn)行曝氣，空氣由下向上穿過整個填料層，使整個填料層全部充氧，由此可以保證曝氣的充氧效果，改善整個濕地的氧含量，但同時也大大減少了填料層的厭氧區(qū)域面積，抑制了反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，降低了人工濕地對TN的去除。

為實現(xiàn)反硝化反應(yīng)，并依靠厭氧菌群的作用消除一些難以好氧處理的有機(jī)物，同時也是為了節(jié)省曝氣成本，現(xiàn)有技術(shù)下還采用了間歇曝氣的方式，在停止曝氣后經(jīng)過一定的好氧生化消耗，溶解氧的濃度逐漸下降，在一些曝氣不充分的區(qū)域甚至濕地下部難以自然復(fù)氧的區(qū)域形成一定的缺氧甚至無氧狀態(tài)，以產(chǎn)生缺氧條件下的反硝化反應(yīng)，但是，這種間歇式的曝氣方式只能依靠間歇性曝氣在時間上營造“好氧-厭氧”條件，使得硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在時間上批次進(jìn)行，脫氮效率不高，并且還將交替破壞氧化菌群和缺氧菌群的生長環(huán)境，特別是對于需要長期培養(yǎng)的反硝化菌群而言，往往在很大程度上制約了其生長和代謝效果。另外，現(xiàn)有人工濕地的曝氣系統(tǒng)還存在下列缺陷：（1）采用曝氣管進(jìn)行曝氣，氣泡直徑大，氣泡的比面積小，影響氧的溶解量，并且設(shè)備本身易于出現(xiàn)故障，使用壽命短，一旦損壞，需要更換整條管件；（2）曝氣系統(tǒng)的動力來源于市電，需要具備供電條件或鋪設(shè)供電線路，同時也存在后期運(yùn)營中能源損耗的問題。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型提供了一種強(qiáng)化脫氮的太陽能曝氣垂直流人工濕地系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在填料層內(nèi)形成長期穩(wěn)定的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，使相應(yīng)微生物處于長期穩(wěn)定的環(huán)境，水在順序流經(jīng)好氧區(qū)和缺氧區(qū)的過程中，依次進(jìn)行包括硝化和反硝化在內(nèi)的好氧生化反應(yīng)和缺氧/厭氧生化反應(yīng)，不僅有助于提高對有機(jī)污染物的總體凈化效果，而且還強(qiáng)化了人工濕地的脫氮效果。

本實用新型的技術(shù)方案為：一種強(qiáng)化脫氮的太陽能曝氣垂直流人工濕地系統(tǒng)，包括池體，所述池體內(nèi)設(shè)有填料層，所述填料層的頂部或上方設(shè)有布水管，所述填料層的底部或下方設(shè)有集水管，所述填料層中的中部設(shè)有曝氣管，所述曝氣管上連接有若干曝氣器，所述曝氣管的進(jìn)氣口連接曝氣風(fēng)機(jī)的輸出管道，由此，曝氣時空氣向上流，使位于曝氣管上方的填料層呈有氧狀態(tài)，好氧生物菌群得以生長，位于曝氣管下方的填料層得不到曝氣補(bǔ)充的空氣，在水中溶解氧逐漸消耗后，由上至下逐漸呈缺氧狀態(tài)，使兼性菌群甚至厭氧菌群得以生長，可以控制曝氣管在填料層的具體高度以及曝氣量，控制不同高度下的溶解氧濃度，進(jìn)而控制不同高度的微生物種類及所進(jìn)行相應(yīng)的生化反應(yīng)。

所述曝氣器優(yōu)選采用微孔曝氣盤，以減小曝氣氣泡體積，增大氣泡的與水的接觸面積，增大氧的溶解能力。

所述微孔曝氣盤的曝氣微孔可以設(shè)置在微孔曝氣盤的正面，所述微孔曝氣盤的正面朝上，由此使曝氣氣泡直接向上流動。

所述微孔曝氣盤優(yōu)選采用金剛砂微孔曝氣盤，所述金剛砂微孔曝氣盤的正面采用金剛砂制成，由此不僅獲得所需的微孔氣泡，而且阻力小，使用壽命長。