專利名稱：一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于環境工程污水處理技術領域，更具體涉及一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，適用于低碳氮比污水的處理。
背景技術：
人工濕地是20世紀70年底發展起來的一種新型的污水處理工藝，因其具有投資運行費用低、處理效果穩定、管理簡便、能夠因地制宜的構建等優點，近年來得到了較快的發展，被運用到越來越多的領域，其中包括生活污水、受污染地表水、面源污染、采礦廢水、農業和畜牧業污水以及水產養殖廢水的處理等方面。人工濕地系統通過多種機理去除進水中的氮，這些機理主要包括生物、物理和化學等幾方面的協同作用，主要有揮發、氨化、硝化反硝化、植物攝取和基質吸附等。研究表明，濕地中主要的除氮機理是微生物的硝化反硝化作用。硝化作用是在好氧條件下，微生 物將NH4+-N氧化成N02—-N和N03—-N的過程。硝化作用分兩步進行第一步是NH4+-N
氧化成N02--N的過程,這一過程有嚴格的好氧菌完成；第二步是N02--N進一步氧化成
N03一-N的過程，這一步由兼性化能自養細菌完成。硝化作用只是氮存在形態的變化，真正的脫氮作用并沒有發生。反硝化作用是在厭氧條件下，微生物將N03—-N轉化成N20或N2并釋放到大氣中的過程。反硝化作用過程中，微生物在缺氧條件下利用水體中的有機碳作為電子供體，以硝化作用的產物N03—-N作為電子受體，將N03—-N還原為氮氣從系統中去除。系統中氮的去除關鍵環節是反硝化作用。它是一個還原反應，需要有機碳源提供電子供體。因而，能否提供充足的反硝化反應所需的碳源就直接決定著濕地系統脫氮能力的高低。我國南方比較常見的是低碳氮比的污水，在進行生物處理時脫氮效率低，造成出水TN無法達標排放。如何解決此類低碳氮比污水的脫氮效率已成為近來研究的熱點。當前補充人工濕地碳源的方式主要是在進水中補充，從本質上講只是改變進水性質的一種方式，而且這些做法會造成部分碳源在濕地上層發生好氧分解，造成碳源的浪費，增加不必要的污水處理成本，因此如何通過增加人工濕地系統內部碳源，增強系統功能，從而提高脫氮效率非常值得探索。
發明內容本實用新型的目的是在于提供一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，結構簡單，使用方便，可以在不擾動系統結構，如翻動填料等的條件下更換固體碳源，該裝置能夠將外加碳源補充到濕地內部，為濕地底部反硝化反應提供足夠的電子供體，改善濕地進行反硝化的環境，提高脫氮效果，優于在進水中補充碳源的裝置。而且該裝置采用了價廉易得的PVC管作為碳源輸送管道，裝置成本低廉。為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術措施一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道及密封口。各裝置的功能與連接關系是碳源輸送管道垂直于濕地墻壁進行安裝，管道直徑750 850mm，長度與濕地等長，管壁開孔，孔徑5 7mm，孔間距為150 200mm。管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭進行密封連接。A、碳源輸送管道碳源輸送管道安裝于濕地底部，管道直徑750 850mm，長度與濕地等長，管壁開孔，孔徑5 7mm，孔間距為150 200mm。碳源輸送管道開孔便于碳源材料中有機碳釋放到濕地系統中；B、密封口 密封口位于碳源輸送管道與濕地墻壁的兩端連接處，兩端均以PVC螺紋堵頭進行密封連接，以便于后續碳源材料的清理及多次重復添加碳源材料。所述的PVC是一種乙烯基的聚合物質，其材料是一種非結晶性材料。PVC材料在實際使用中經常加入穩定劑、潤滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優良的幾何穩定性。PVC對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接 觸的場合。一種補充垂直流人工濕地固體碳源的方法，其步驟是A、將碳源輸送管道安裝于垂直流人工濕地底部，濕地內安裝填料，種入植物；B、將待添加的固體碳源材料經過堿處理的千屈菜植物材料(也可為其他固體碳源材料如各種樹葉、麥桿等)裝入碳源輸送管道；C、將碳源輸送管道與濕地系統墻壁的密封口的PVC螺紋堵頭旋緊，避免濕地出現漏水的現象；碳源材料中有機碳進行水解溶出，并通過碳源輸送管道上的開孔釋放到濕地系統中，進入濕地底部，為濕地底部反硝化反應提供足夠的電子供體，改善了濕地進行反硝化的環境，顯著提高了實地對低碳高氮廢水的脫氮效果。所述的濕地內安裝填料為生物陶粒，種植的濕地植物為美人蕉。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果本實用新型結構簡單，使用方便，提高了脫氮效果，優于在進水中補充碳源的裝置。而且該裝置采用價廉易得的PVC管作為碳源輸送管道，裝置成本低廉。本實用新型采用添加碳源到濕地底部，以經過堿處理的千屈菜植物材料作為濕地的外加碳源，C/N只需要3就可以大大提高濕地脫氮效果，低于在進水中添加需要的碳源，節省了碳源成本。在實施例中，進水總氮濃度均值為36. 5Img · L-I, CODCr均值為109mg · L-1，水力負荷為O. 30m3 -(m2-d) _1，水力停留時間為48h，對照組與添加5g經過堿處理的千屈菜植物材料后的系統總氮出水濃度分別為35. Olmg-L-U25. 25mg *L_1，總氮平均去除率分別為
4.11%>30. 84%，添加碳源后系統的總氮平均去除率提高了 26. 73%。實驗結果表明通過補充碳源到垂直流人工濕地底部，為反硝化反應提供足夠的電子供體，改善了濕地進行反硝化的環境，濕地對低碳高氮廢水的脫氮效果有顯著性提高。進水中含有的CODCr加上添加的5g經過堿處理的千屈菜植物材料，實際碳氮比僅為3 1，遠低于在進水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比(6 : I 7 : I)。因此該補充碳源方法的突出優點是顯著性提高濕地脫氮效率,并節約外加碳源成本。
[0021]圖I為一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置結構示意圖。其中，I-碳源輸送管道、2-密封口。
具體實施方式
實施例I:
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。根據圖I可知，一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道
I、密封口 2。各裝置的功能與連接關系是碳源輸送管道I垂直于濕地墻壁進行安裝，管道直徑750或770或790或800或820或840或850mm，長度與濕地等長，管壁開孔，孔徑5或 6或7mm，孔間距為150或160或170或180或190或200mm。管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口 2進行密封連接。A、碳源輸送管道碳源輸送管道安裝于濕地底部，管道直徑750或770或790或800或820或840或850mm，長度與濕地等長，管壁開孔，孔徑5或6或7mm，孔間距為150或160或170或180或190或200mm。碳源輸送管道開孔便于碳源材料中有機碳釋放到濕地系統中；B、密封口 密封口位于碳源輸送管道與濕地墻壁的兩端連接處，兩端均以PVC螺紋堵頭進行密封連接，以便于后續碳源材料的清理及多次重復添加碳源材料。其步驟是A、將碳源輸送管道安裝于垂直流人工濕地底部，濕地內安裝填料，種入植物；B、根據處理污水量和濕地進水C/N，計算濕地處理污水所需要投加的碳源量，稱取后將待添加的固體碳源材料裝入碳源輸送管道，實施例中每套垂直流人工濕地處理水量為15L，補充碳源材料經過堿處理的千屈菜植物材料量為5g，相當于100g/m2。C、將碳源輸送管道與濕地系統墻壁的密封口的PVC螺紋堵頭旋緊，避免濕地出現漏水的現象；D、開始濕地進水、運行階段。在實施例中其工作過程是(I)按照上述補充垂直流人工濕地固體碳源的方法A，構建處理水量為15L/d的垂直流人工濕地小試系統兩套，濕地填料為生物陶粒，濕地系統中種植美人蕉；(2)將5g經過堿處理(置于1%質量比NaOH溶液中浸泡24h)的千屈菜植物材料作為外加碳源添加到其中一套系統中的碳源輸送管道；另一套系統作為對照，不添加任何外加碳源材料；(3)開始濕地進水，進水總氮濃度均值為36. 5Img ·L-1,CODCr均值為109mg *L-1,水力負荷為O. 30m3 · (m2 · d) _1，水力停留時間為48h ；(4)取兩套濕地出水進行水質分析，對照組與添加5g經過堿處理的千屈菜植物材料作為外加碳源的系統總氮出水濃度分別為35. Olmg-L-U25. 25mg *L_1，總氮平均去除率分別為 4. 11%,30. 84%。實驗結果表明通過補充碳源到垂直流人工濕地底部，為反硝化反應提供足夠的電子供體，改善了濕地進行反硝化的環境，濕地對低碳高氮廢水的脫氮效果有顯著性提高。在實施例中，進水中含有的CODCr加上投加的5g經過堿處理的千屈菜植物材料，實際碳氮比僅為3 1，遠低于在進水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比(6 : I 7 : I)。因此該補充碳源方法的突出優點是顯著性提高濕地脫氮效率，并節約外加碳源成本。·
權利要求1. 一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道(I)、密封口(2)，其特征在于碳源輸送管道(I)垂直于濕地墻壁，管道直徑750 850mm，長度與濕地等長，管壁開孔，孔徑5 7mm，孔間距為150 200mm，管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口(2)進行密封連接。
專利摘要本實用新型公開了一種補充垂直流人工濕地固體碳源的裝置，它包括碳源輸送管道、密封口，其特征在于碳源輸送管道垂直于濕地墻壁，管道直徑750～850mm，長度與濕地等長，管壁開孔，孔徑5～7mm，孔間距為150～200mm，管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口進行密封連接。管道與濕地墻壁兩端的接觸面采用PVC螺紋堵頭密封口進行密封連接，碳源輸送管道位于濕地底層。本實用新型結構簡單，使用方便，該裝置能夠將外加碳源補充到濕地內部，為濕地底部反硝化反應提供足夠的電子供體，改善了濕地進行反硝化的環境，提高了脫氮效果。
文檔編號C02F3/32GK202688096SQ20122028062
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者吳振斌, 賀鋒, 肖蕾, 徐棟, 周巧紅 申請人:中國科學院水生生物研究所