一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，包括通过虹吸管道相互连通的上行、下行垂直潜流人工湿地，人工湿地的周围设置有墙体，上行垂直潜流人工湿地的墙体顶部设置有太阳能曝气泵，太阳能曝气泵上设置有曝气管道，垂直潜流人工湿地的内部从下到上依次设置有大块砾石层、大块火山岩层、混合基质层和沙砾层，混合基质层内种植有挺水植物，上行垂直潜流人工湿地的墙体一侧设置有高度依次为0.4m、0.6m和0.8m的曝气口，曝气口内设置有微曝气管，微曝气管位于墙体内部的管壁上设置有纳米级的曝气孔，位于墙体外部的微曝气管通过阀门与曝气管道相连接。该曝气系统具有调节性较好、曝气量容易控制、气泡小且均匀等优点可以极大地节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于环境工程
，具体涉及一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统用以提高人工湿地内溶解氧浓度，增强污水净化效果的人工湿地增氧技术。
技术介绍
人工湿地处理技术是未来水质提标一大热门处理技术，其具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等优点被广泛应用。人工湿地中所发生的一系列物理、化学和生物反应主要是由微生物新陈代谢活动来完成的，这些微生物与其内部环境中溶解氧含量多少有关，基质中溶解氧含量较低时抑制微生物活性和生化反应的进行。缺氧条件下，微生物不能进行正常的有氧呼吸，制约了硝化反硝化过程，使得湿地系统不能很好地发挥除氮功能，其他还原态的元素也会富集，进而影响人工湿地内的微生物种类分布及其新陈代谢。因此，溶解氧是控制人工湿地系统中的重要因素之一。随着科技的进步与发展，一些科研人员采用连续鼓风曝气对人工湿地内部增氧，在污染程度较轻的污水取得了一定的效果，这种运行方式可有效提高潜流人工湿地有机物和氨氮的去除率，但是湿地内高溶解氧环境导致反硝化过程受到抑制，总氮去除率较低，且对超负荷水体效果不明显。随后，间歇曝气技术孕育而生，这种曝气方式在提高湿地内溶氧水平的同时，可以营造一种交替的好氧和缺氧环境，分别促进硝化和反硝化作用，实现氨氮和总氮的同步高效去除，但是采用传统的大孔径曝气方式导致人工湿地内局部区域溶解氧分布不均匀，气泡流失较快，氧转移效率不高，需要后期投入的财力、物力较大。因此，急需研发一种能使氧转移效率提高的曝气方式来增强供氧措施，提高垂直潜流人工湿地污水净化效果。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术中大孔径曝气技术中的不足，提供一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，本技术中的组合人工湿地采用纳米级的微孔曝气方式，确保上行垂直流人工湿地的曝气孔出气量大、气泡小且分布更均匀，保证氧气与微生物接触面积更大，为微生物的生长提供了良好的环境，极大地减少硝态氮的富集，提高磷的去除效果，本技术曝气系统具有调节性较好、曝气量容易控制、气泡小且均匀等优点，可以极大地节约成本。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，包括通过虹吸管道相互连通的上行、下行垂直潜流人工湿地，垂直潜流人工湿地的四周设置有墙体，上行垂直潜流人工湿地的墙体顶部设置有太阳能曝气泵，太阳能曝气泵上设置有曝气管道，所述垂直潜流人工湿地的内部从下到上依次设置有大块砾石层、大块火山岩层、混合基质层和沙砾层，所述混合基质层内种植有挺水植物，所述上行垂直潜流人工湿地的墙体一侧等间距的排列设置有三个曝气口，所述曝气口从下到上的高度依次为0.4m、0.6m和0.8m，所述曝气口内设置有微曝气管，微曝气管位于墙体内部的管壁上设置有纳米级的曝气孔，位于墙体外部的微曝气管通过阀门与曝气管道相连接。所述微曝气管由一个横管、两个竖管和一个圆环形管相互连通构成。所述上行垂直潜流人工湿地和下行垂直潜流人工湿地的墙体底部还分别设置有进水口和出水口。所述大块砾石层、大块火山岩层、混合基质层和沙砾层的厚度分别为0.2m、0.4m、0.2m、0.1m。所述上行垂直潜流人工湿地的布置高于下行垂直潜流人工湿地0.05m-0.1m。所述混合基质层由小块砾石和火山岩组成。所述挺水植物由美人蕉、黄花鸢尾和小香蒲其中的一种或几种组成。所述挺水植物的栽种密度为3-6株/m2。所述垂直潜流人工湿地为柱形结构。与现有技术相比，本技术的技术方案所带来的有益效果是：1.本技术采用间歇微曝气方式增氧，可以使得出水中TN、TP、CODCr指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水体排放标准，溶解氧、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、SS等指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类水体排放标准。2.本技术上行垂直流人工湿地内设置有与曝气管道相连通的微曝气管，微曝气管的管壁上设有纳米级的曝气孔，采用微孔曝气替代传统大孔径曝气，所需电能较少，气量大且气泡小，显著提高了装置的溶解氧量，降低氧气损耗，为水体中微生物的生存提供了更有利条件。3.本技术微孔曝气管由一个横管、两个竖管和一个圆环形管相互连通构成，保证上行流人工湿地同一平面内溶解氧量均匀，氧转移效率较高，装置使用寿命大大增强。4.本技术在上行垂直潜流人工湿地的墙体高度依次为0.4m、0.6m和0.8m处设置有曝气口，可以根据水体中溶解氧量多少及时调节曝气位置和曝气量，确保上行垂直潜流人工湿地在曝气条件下整体处于好氧状态。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是位于上行垂直潜流人工湿地内部的曝气管俯视结构示意图。图3是不同曝气位置下TP的进、出水浓度图。图4是不同曝气位置下TN的进、出水浓度图。图5是不同曝气位置下氨氮的进、出水浓度图。图6不同曝气位置下CODcr的进、出水浓度图。附图标记：1-上行垂直潜流人工湿地2-下行垂直潜流人工湿地3-虹吸管道4-墙体5-大块砾石层6-大块火山岩层7-混合基质层8-沙砾层9-挺水植物10-太阳能曝气泵11-曝气管道12-微曝气管13-阀门14-流量调节阀15-进水口16-出水口17-曝气孔具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的描述：如图1和图2所示，一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，包括通过虹吸管道3相互连通的上行垂直潜流人工湿地1和下行垂直潜流人工湿地2，上行垂直潜流人工湿地1和下行垂直潜流人工湿地2的四周均设置有墙体4，其中上行垂直潜流人工湿地1的墙体顶部安装有太阳能曝气泵10，太阳能曝气泵10与曝气管道11相连接，本实施例中上行垂直潜流人工湿地1的布置比下行垂直潜流人工湿地2高出0.08m，便于水流能通过高度差产生虹吸从而流向下行垂直潜流人工湿地2；其中上行垂直潜流人工湿地1的一侧等间距的设置有三个曝气口，曝气口从下到上的高度依次为0.4m、0.6m和0.8m，曝气口内均安装有微曝气管12，可分别在距离上行垂直潜流人工湿地1底部的0.4m、0.6m和0.8m处进行曝气，微曝气管12位于墙体4内部的管壁上设置有纳米级的曝气孔17，位于墙体4外部的微曝气管通过阀门13与曝气管道11相连接，曝气管道11上还设置有流量调节阀14，用以控制曝气量；如图2所示，微曝气管12由一个横管、两个竖管和一个圆环形管相互连通构成。太阳能曝气泵10上安装有太阳能电池板用以发电提供动力，通过支架固定安装在上行垂直潜流人工湿地1的顶部边缘位置处，且面朝南，便于接触更多地阳光。白天有阳光的时候太阳能电池板将光能转化为电能，使太阳能曝气泵10稳定运行，产生的氧气通过曝气管传输到上行垂直潜流人工湿地1，供给植物和微生物呼吸，有效抑制反硝化细菌的生长，好氧条件下聚磷菌大量繁殖，有效的使磷元素从水体中去除；人工湿地的内部装满填料，从下向上依次设置有大块砾石层5、大块火山岩层6、混合基质层7和沙砾层8，其厚度分别为0.2m、0.4m、0.2m、0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，包括通过虹吸管道相互连通的上行、下行垂直潜流人工湿地，垂直潜流人工湿地的四周设置有墙体，上行垂直潜流人工湿地的墙体顶部设置有太阳能曝气泵，太阳能曝气泵上设置有曝气管道，其特征在于，所述垂直潜流人工湿地的内部从下到上依次设置有大块砾石层、大块火山岩层、混合基质层和沙砾层，所述混合基质层内种植有挺水植物，所述上行垂直潜流人工湿地的墙体一侧等间距的排列设置有三个曝气口，所述曝气口从下到上的高度依次为0.4m、0.6m和0.8m，所述曝气口内设置有微曝气管，微曝气管位于墙体内部的管壁上设置有纳米级的曝气孔，位于墙体外部的微曝气管通过阀门与曝气管道相连接。

【技术特征摘要】
1.一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，包括通过虹吸管道相互连通的上行、下行垂直潜流人工湿地，垂直潜流人工湿地的四周设置有墙体，上行垂直潜流人工湿地的墙体顶部设置有太阳能曝气泵，太阳能曝气泵上设置有曝气管道，其特征在于，所述垂直潜流人工湿地的内部从下到上依次设置有大块砾石层、大块火山岩层、混合基质层和沙砾层，所述混合基质层内种植有挺水植物，所述上行垂直潜流人工湿地的墙体一侧等间距的排列设置有三个曝气口，所述曝气口从下到上的高度依次为0.4m、0.6m和0.8m，所述曝气口内设置有微曝气管，微曝气管位于墙体内部的管壁上设置有纳米级的曝气孔，位于墙体外部的微曝气管通过阀门与曝气管道相连接。
2.根据权利要求1所述的一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，其特征在于，所述微曝气管由一个横管、两个竖管和一个圆环形管相互连通构成。
3.根据权利要求1所述的一种人工湿地太阳能间歇微曝气系统，其特征在于，所述上行垂直潜流人工湿地和下行垂直潜流人工湿地的墙体底部还分别设置有进水口和出水口。
4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴卿，薛雪，胡悦，彭森，李云，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12