一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置和工艺，包括整流区，整流区通过穿孔花墙均匀进水，其内部沿宽度方向设有若干导流板，在整流区的底部铺设有大阻力配水管道和曝气管道，大阻力配水管道设置在整流区前部，曝气管道设置在整流区的中后部。整流区出水通过穿孔花墙与人工湿地相连接。将人工湿地的出水通过大阻力配水管路部分回流至整流区前端，并对整流区中、后部进行曝气。本发明专利技术可实现人工湿地氨氮和总氮的强化去除以及在冬季的高效运行，有效地节省人工湿地的占地面积和能耗。
An enhanced denitrification device and process for Constructed Wetland in cold area of North China
【技术实现步骤摘要】
一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置和工艺
本专利技术属于环保
，特别涉及一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置和工艺。
技术介绍
湖泊等水环境的富营养化给人类带来诸多损害，如环境、生态和经济等方面的，氮是引发水环境富营养化的主要营养物之一。外源氮负荷(分点源和非点源两部分)是水环境污染负荷的重要组成部分。传统污水处理技术应用于收集系统欠缺的非点源污染的治理时成本过高，而人工湿地是有效削减水环境中外源氮负荷的重要技术手段，常被应用于水环境富营养化的防治。人工湿地脱氮的主要途径是依靠微生物的硝化与反硝化，而其它的去除途径如植物吸收与氨氮挥发的去除量是非常少，在国内的多数人工湿地中，对BOD和TSS的去除率非常高，而对氮的去除率相对较低。针对目前人工湿地对含氮污染物去除效果较差的现象，国内外研究人员对人工湿地的强化脱氮工艺进行了一系列的研究，例如根据人工湿地中微生物生长对营养物的需求，所研制出的可强化土著微生物中硝化细菌和反硝化细菌活性的脱氮强化剂；采用人工曝气增加系统地的溶氧分布；通过水平流-垂直流-垂直流-水平流湿地串联系统，来提高系统的脱氮效果。但以上措施脱氮效果并不显著，串联建造多个人工湿地的方式会大幅度增加湿地系统的投资费用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置和工艺，通过设置回流水系统强化寒冷地区人工湿地氨氮与总氮的去除效果，对人工湿地脱氮效果差、补水不均和冬季结冻现象均具有显著地的改善。>为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置和工艺，包括整流区17，整流区17通过穿孔花墙18均匀进水，其内沿宽度方向设有若干导流板3，在整流区17的底部铺设有大阻力配水管道4和曝气管道5，大阻力配水管道4设置在整流区17前部，曝气管道5设置在整流区的中、后部。整流区17出水通过穿孔花墙与人工湿地19相连接。将人工湿地19的出水通过大阻力配水管路4部分回流至整流区17前端，并对整流区17中、后部进行曝气，以强化北方寒冷地区人工湿地的脱氮效果。所述整流区17中沿宽度均匀布设导流板3，将整流区17均分为若干子单元，控制各整流子区域的的长宽比≥4。所述整流区17的导流板3之间填满粒径为1～2cm的被沥青包裹的砾石填料1。所述大阻力配水管道4与曝气管道5均由一层水平铺设的管道与垂直管道组成，垂直管道与水平铺设的管道垂直连通。所述大阻力配水管道4有多个支管，支管起端流速为1.5～2.5m/s，支管间距为200～300mm，支管孔径9～12mm，孔距为75～300mm。所述曝气管道5为穿孔曝气管，有多个支管，穿孔直径为3mm，孔距为70mm，支管管径为20mm，支管间距为80mm，枝状布置，孔口向下倾斜45°，使整流单元17处于富氧状态以实现污水中氨氮氧化为硝态氮的目的。所述人工湿地19结构自上而下包括湿地植物16、覆土层15、海绵层14、中粒径砾石基质层13、大粒径砾石基质层12和防渗层2，所述整流区17通过穿孔花墙18与人工湿地19相连通。所述人工湿地19的出水口位于砾石基质层12下部，且通过三通阀门11一部分直接出流，一部分通过大阻力配水管道4回流至整流区17前端。所述大阻力配水管道4连通有水泵10，所述曝气管道5连通有曝气泵6，所述水泵10和曝气泵6白天依靠太阳能电池板7供能，夜晚依靠蓄电池9供能。其中，光伏扬水逆变器8将太阳电池板阵列发出的直流电转换为交流电，驱动水泵10，并根据日照强度的变化实时地调节输出频率，使输出功率接近太阳电池板阵列的最大功率。相应地，本专利技术一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮工艺，在整流区17内中沿宽度均匀布设导流板3以优化水流状态，将人工湿地的出水部分回流至整流区17前端，并在整流区17的中、后段进行曝气。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.污水在整流区中、后段的曝气环境下，其中的氨氮被微生物氧化为硝酸盐氮；区别于传统回流方式，本专利技术工艺是将残留有氨氮的部分人工湿地出水回流至处于好氧环境的整流区，突破低温环境下人工湿地对污水中氨氮的氧化效率低的技术瓶颈，提高了系统总体的氨氧化效率。2.整流区底部的大阻力配水管道和曝气装置在向整流区供水和曝气的同时能够对污水产生剧烈扰动，可有效解决系统在冬季寒冷环境下的结冻现象；同时，整流区所铺设的被沥青包裹的砾石填料可最大限度的吸收太阳能，维持整流区内污水的温度，保障曝气作用下氨氮的氧化效率。3.与传统工艺相比，人工湿地单元在结构上设置了较厚的覆土层和海绵层，除了具有保温、防冻作用外，还具有抑制氧气向潜流湿地基质传递的作用，保障人工湿地基质内部具有更为理想的缺氧环境和适宜的水温，保障了系统的反硝化效率。4.本专利技术工艺利用回流的工艺可简化传统串联湿地工艺所占据的场地面积，即实现了脱氮性能的优化同时也大大缩减了建设成本。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1的俯视图。1.被沥青包裹的砾石填料、2.防渗层、3.导流板、4.大阻力配水管道、5.曝气管、6.曝气泵、7.太阳能电池板、8.光伏扬水逆变器、9.蓄电池、10.水泵、11.三通阀门、12.大粒径砾石基质层、13.中粒径砾石基质层、14.海绵层、15.覆土层、16.湿地植物、17.整流区、18.穿孔花墙、19.人工湿地。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。如图1和图2所示，一种用于寒冷地区人工湿地的回流式脱氮强化装置，包括整流区17，整流区17内部沿宽度方向设有若干导流板3，将整流区17均分为若干子区域，控制各整流子区域的的长宽比≥4。导流板2之间填满粒径为1～2cm的被沥青包裹的砾石填料1。在整流区17的底部铺设有大阻力配水管道4和曝气管道5，其中大阻力配水管道系统4设置在整流区17前部，曝气管道5设置在整流区17的中、后部。大阻力配水管道4与曝气管道5均由一层水平铺设的管道与垂直管道组成，垂直管道与水平铺设的管道垂直连通。其中，大阻力配水管道4有多个支管，支管起端流速为1.5～2.5m/s，支管间距为200～300mm，支管孔径9～12mm，孔距为75～300mm。曝气管道5为穿孔曝气管，有多个支管，穿孔直径为3mm，孔距为70mm，支管管径为20mm，支管间距为80mm，枝状布置，孔口向下倾斜45°，使整流单元17处于富氧状态以实现将回水中氨氮氧化为硝态氮的目的。大阻力配水管道4和曝气管道5的多个支管在各自区域内均匀分布。人工湿地19包括自上而下的湿地植物16、覆土层15、海绵层14、中粒径基质层13、大粒径砾石基质层12和防渗层2，整流单元17通过位于中上部的穿孔花墙18与人工湿地19相连通。人工湿地19的出水口位于大粒径砾石基质层12下部，且通过三通阀门11一部分直接出流排入地表水体，一部分通过大阻力配水管道4回流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置，包括整流区(17)，整流区(17)通过穿孔花墙(18)均匀进水，其内部沿宽度方向设有若干导流板(3)，在整流区(17)的底部铺设有大阻力配水管道(4)和曝气管道(5)，大阻力配水管道(4)设置在整流区(17)前部，曝气管道(5)设置在整流区(17)的中、后部，整流单元(17)出水通过穿孔花墙与人工湿地(19)相连接，将人工湿地(19)的出水通过大阻力水管路(4)部分回流至整流区(17)前端，并对整流区(17)中、后部进行曝气。/n
【技术特征摘要】
1.一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置，包括整流区(17)，整流区(17)通过穿孔花墙(18)均匀进水，其内部沿宽度方向设有若干导流板(3)，在整流区(17)的底部铺设有大阻力配水管道(4)和曝气管道(5)，大阻力配水管道(4)设置在整流区(17)前部，曝气管道(5)设置在整流区(17)的中、后部，整流单元(17)出水通过穿孔花墙与人工湿地(19)相连接，将人工湿地(19)的出水通过大阻力水管路(4)部分回流至整流区(17)前端，并对整流区(17)中、后部进行曝气。
2.根据权利要求1所述一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置，其特征在于，所述整流区(17)中沿宽度方向均匀布设导流板(3)，将整流区(17)均分为若干子区域，控制各整流子区域的长宽比≥4。
3.根据权利要求1或2所述一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置，其特征在于，所述整流区(17)的导流板(3)之间填满粒径为1～2cm的被沥青包裹的砾石填料(1)。
4.根据权利要求1所述一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置，其特征在于，所述大阻力配水管道(4)与曝气管道(5)均由一层水平铺设的管道与垂直管道组成，垂直管道与水平铺设的管道垂直连通。
5.根据权利要求1或4所述一种适用于北方寒冷地区的人工湿地强化脱氮装置，其特征在于，所述大阻力配水管道(4)有多个支管，支管起端流速为1.5～2.5m/s，支管间距为200～300mm，支管孔径9～12mm，孔距为75～300mm。
6.根据权利要求1或4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文东，毛忠安，刘思琪，刘宗宽，孙婴婴，陈志文，王皓，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。