专利名称：一种用于处理受污河水的垂直潜流人工湿地的制作方法
技术领域：
本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于处理受污河水的垂直潜流人工湿地。
背景技术：
目前，我国主要河流有机污染普遍，面源及点源污染日益突出。受污染河水具有氨氮含量高，同时COD及总磷含量较高的特点。当总磷浓度超过0. lmg/1 (如果磷是限制因素)或总氮浓度超过0. :3mg/l (如果氮是限制因素)时，藻类会过量繁殖，水体存在富营养化的风险。人工湿地作为一种缓冲容量大、工艺简单、投资省、运行费用低的污水处理技术， 已经广泛应用于处理原生活污水、降雨径流、受污染河水和湖水、经过二级或三级处理后的生活污水及较低浓度的工业废水。其作用机理基本包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、 微生物分解转化、植物吸收等。在人工湿地中SS的去除主要靠物理沉淀、过滤作用，B0D, COD的去除主要靠微生物吸附和代谢作用，N、P的去除主要利用生物脱氮及植物吸收作用。大部分人工湿地中SS与BOD的去除效果较好，而氮的去除率较低，主要是因为传统潜流人工湿地不能给微生物脱氮提供良好的环境条件，而且不能根据水质变化调节湿地内环境条件。人工湿地中氮的去除主要依靠微生物的硝化和反硝化作用，硝化细菌需要在好氧条件下通过硝化反应使氨氮转化为硝态氮，反硝化细菌需要在厌氧、缺氧并且碳源充足的条件下通过反硝化作用使硝态氮转化为氮气。不同地域的污染河流或者同一河流在不同时间段内河水的COD、氨氮、硝态氮、总磷含量都会存在差别，因而需要根据河水水质的变化调整运行状态，以改变湿地内环境条件，但目前尚未有通过调整运行状态以适应不同河水及河水水质变化的人工湿地处理系统。
发明内容本实用新型提供了一种能适应受污河水，有效去除COD、氨氮和硝酸盐氮，并且根据河水水质变化调整运行状态以提高处理效果的垂直潜流人工湿地污水处理技术。本实用新型提出的用于处理受污河水的垂直潜流人工湿地，其特征在于包括反应器箱体、反应器进水配水管、填料采样口、穿孔垂直竖管、出水集水管、出水软管、沸石或炉渣填料层、砾石填料层；反应器箱体为长方体结构，具体尺寸长X宽X高为 IOOOmmX500mmX 1000mm，反应器进水由上到下依次通过进水配水管、沸石或炉渣填料层、 砾石填料层、出水集水管，最终由出水软管流出。进水配水管使用亚克力管，总管直径20mm， 支管直径15mm，支管上每间隔80mm向下45度开2mm圆孔；出水集水管使用亚克力管，总管直径25mm，支管直径20mm，与进水配水管构造一致、上下对称。反应器箱体内设置高度 750mm、直径30mm的穿孔垂直竖管，沿垂直竖管高度每间隔70mm开直径IOmm圆孔，垂直竖管外部包裹15目筛绢、底部加盖，放置在砾石填料层上。当反应器在较低水位运行时，垂直竖管可以作为大气供氧通道，使反应器内部有充足的氧，保证良好的微生物硝化反应条件。当反应器在较高水位运行时，垂直竖管可以保证下行水流通畅，防止表面流的产生。当进水水流纵向运动受阻时可以通过横向扩散进入垂直竖管，并在底部阻力较小区域重新回到填料区，在保证处理效果的同时可以使水位维持在预设高度。出水部分接软管，通过调节软管的高度，实现对反应器箱体内水位的自由调节。当河水中COD、硝态氮含量较高时，将出水软管位置抬高，使反应器处于较高水位状态运行，强化反应器内的反硝化条件，提高处理效果。当河水中COD和硝态氮含量较低、氨氮含量较高时，将出水软管放低，使反应器处于较低水位运行，改善反应器内的硝化环境，提高氨氮的转化效率。本实用新型中，垂直潜流人工湿地反应器箱体中的填料采用沸石与砾石组合和炉渣与砾石组合两种模式。填料区上部为粒径4-8mm的沸石填料层或粒径为4_60mm的炉渣填料层(厚度500mm)，底部为砾石填料层(厚度250mm)。其中砾石填料层从上到下分为两层，上部为粒径30-50mm的砾石(厚度100mm)，下部为粒径50_70mm的砾石(厚度150mm)。原河水由进水配水管流入反应器，自上而下首先通过沸石、炉渣填料层，而后进入砾石填料层，其中穿孔垂直竖管底部放置在砾石填料层上。出水集水管均勻分布在反应器底部，与进水配水管上下对称，以保证水流均勻地流经填料，减小反应器箱体内短流和死角的产生。最终出水由软管流出反应器。本发明的创新点是1、本实用新型在垂直潜流湿地反应器箱体内部设置垂直竖管，并通过调节水位使填料处于不同的淹没状态，以实现不同的处理功能。当反应器内水位较低时，垂直竖管作为大气供氧通道，使反应器内微生物硝化反应所需好氧环境得到强化；当反应器内水位较高时，而且垂直竖管可以改善易堵塞区域的水流条件，防止表面流的产生。2、本实用新型垂直潜流人工湿地出水集水管与软管相连，可以实现反应器箱体内部水位的自由调节，以适应不同水质受污河水的处理要求。当处理COD和硝态氮含量较高的河水时，抬高软管出水位置，反应器在高水位运行，大部分填料处于淹没状态，以强化反硝化效果；当处理氨氮含量较高河水时，降低软管出水口甚至放空运行，以保证较高的氨氮转化效果。
图1为本实用新型的剖面图。图2为本实用新型的平面图。图中标号1反应器箱体、2反应器进水配水管、3填料采样口、4穿孔垂直竖管、5 出水集水管、6出水软管、7沸石或炉渣填料层、8砾石填料层。
具体实施方式
以下将结合附图对本本实用新型做进一步详细说明。如图1所示，本本实用新型装置主要包括反应器箱体(1)、反应器进水配水管O)、 填料采样口(3)、穿孔垂直竖管0)、出水集水管(5)、出水软管(6)沸石或炉渣填料层(7)、 砾石填料层⑶。其中反应器箱体(1)具体尺寸长X宽X高为IOOOmmX500mmX 1000mm ； 反应器进水配水管⑵使用亚克力管，其中总管直径20mm，支管直径15mm，支管上每间隔 80mm向下45度开2mm圆孔；填料采样口(3)直径150mm，由法兰封口 ；反应器箱体内设置高
4度750mm、直径30mm的穿孔垂直竖管，沿垂直竖管高度每间隔70mm开直径IOmm圆孔， 垂直竖管外部包裹15目筛绢、底部加盖，放置在砾石填料层(8)上；出水集水管( 使用亚克力管，总管直径25mm，支管直径20mm，与进水配水管构造一致、上下对称；出水软管(6)为直径25mm的蛇皮管；沸石或炉渣填料层(7)厚度500mm ；砾石填料层(8)厚度250mm。实施例1在上述垂直潜流人工湿地污水处理装置中，反应器箱体内上部选用粒径4_8mm沸石(厚度500mm)，下部为砾石承托层(厚度250mm)。反应器进水水质为C0D&100mg/L，NH4+-N4mg/L, NO3^N 16mg/L，总磷 1. 5mg/L。采用的运行条件为连续进水，水力停留时间为2. 5d，将出水软管调至最高水位，整个反应器填料淹没运行。处理效果C0D&去除率87.6%，氨氮去除率91. 1%，硝态氮去除率61.5%， 总磷去除率66. 2%。反应器进水水质为C0D&100mg/L，NH4+-N10mg/L, NO3^N 3mg/L,总磷 1. 5mg/L。采用的运行条件为连续进水，水力停留时间为2. 5d，将出水软管调至最低水位，整个反应器填料落空运行。处理效果C0D&去除率80. 0%，氨氮去除率95. 3%，硝态氮去除率0，总磷去除率77. 9%。实施例2在上述垂直潜流人工湿地污水处理装置中，反应器箱体内上部选用粒径4_60mm 炉渣(厚度500mm)，下部为砾石承托层(厚度250mm)。反应器进水水质为C0D&100mg/L，NH4+-N4mg/L, NO3^N 16mg/L，总磷 1. 5mg/L。采用的运行条件为连续进水，水力停留时间为2. 5d，将出水软管调至最高水位，整个反应器填料淹没运行。处理效果C0D&去除率98. 8%，氨氮去除率78. 0%，硝态氮去除率67. 8%, 总磷去除率57. 9%。反应器进水水质为C0D&100mg/L，NH4+-N10mg/L, NO3^N 3mg/L,总磷 1. 5mg/L。采用的运行条件为连续进水，水力停留时间为2. 5d，将出水软管调至最低水位，整个反应器填料落空运行。处理效果C0D&去除率84. 7%，氨氮去除率69. 7%，硝态氮去除率0，总磷去除率65. 7%0
权利要求1.一种用于处理受污河水的垂直潜流人工湿地，其特征在于包括反应器箱体(1)、反应器进水配水管( 、填料采样口(3)、穿孔垂直竖管、出水集水管(5)、出水软管(6)、沸石或炉渣填料层(7)、砾石填料层(8)；反应器箱体(1)为长方体结构，具体尺寸长X宽X 高为IOOOmmX 500mmX 1000mm，反应器进水由上到下依次通过进水配水管O)、沸石或炉渣填料层(9)、砾石填料层(10)、出水集水管(5)，最终由出水软管流出。
2.如权利要求1所述的一种用于处理受污河水的垂直潜流人工湿地，其特征在于进水配水管⑵使用亚克力管，总管直径20mm，支管直径15mm，支管上每间隔80mm向下45度开 2mm圆孔；出水集水管(5)使用亚克力管，总管直径25mm，支管直径20mm，与进水配水管构造一致、上下对称。
3.如权利要求1所述的一种用于处理受污河水的垂直潜流人工湿地，其特征在于反应器箱体内设置高度750mm、直径30mm的穿孔垂直竖管(4)，沿垂直竖管高度每间隔70mm开直径IOmm圆孔，垂直竖管外部包裹15目筛绢、底部加盖，放置在砾石填料层(8)上。
专利摘要本实用新型涉及一种用于处理受污河水的垂直潜流人工湿地。该装置包括反应器箱体(1)、反应器进水配水管(2)、填料采样口(3)、穿孔垂直竖管(4)、出水集水管(5)、出水软管(6)、沸石或炉渣填料层(7)、砾石填料层(8)。进水配水管与出水集水管构造一致、上下对称，使反应器内水流流态分布均匀。反应器箱体内设置穿孔垂直竖管，外部包裹15目筛绢。在不同的运行条件下，垂直竖管可以优化大气供氧条件或者防止表面流的产生。根据河水COD、氨氮和硝态氮含量的变化，使用出水软管调节反应器内淹没深度，提高氮的去除效果。
文档编号C02F3/34GK202214249SQ20112018546
公开日2012年5月9日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者佘宗莲, 施恩, 谢湉, 高孟春 申请人:中国海洋大学