一種強化脫氮農村生活污水凈化裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種強化脫氮農村生活污水凈化裝置，采用紅磚和秸稈作為填充物裝填形成，由下向上填充物的粒徑逐漸變小，所述凈化裝置具有均勻噴灑了脫氮菌液的表面，所述凈化裝置設有用于向所述凈化裝置內部注入脫氮菌液的多用途管道，所述多用途管道包括豎直管道和水平管道，所述豎直管道豎直插入所述凈化裝置內，上方超出所述凈化裝置的上表面，下方與所述水平管道連通，所述水平管道上設有若干小孔。本實用新型的凈化裝置通過在凈化裝置表面均勻噴灑脫氮菌液和/或內部注入脫氮菌液，進行強化脫氮，可以增強裝置脫氮功能。
【專利說明】
一種強化脫氮農村生活污水凈化裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種污水處理技術，特別涉及一種用于農村生活污水處理的凈化
目.0
【背景技術】
[0002]水資源在我們國家比較緊缺，人均水資源僅為世界人均占有量的1/4。據中國環境狀況公報顯示，國內水環境污染比較嚴重，特別是江河流域已經遭到污染。隨著生活質量的提高，生活源污染已經占到總污染的主要部分，且呈現逐年增加的趨勢。農村人口在我國占據很大比重，目前我國農村人口居住比較分散，人口數量較多，幾乎沒有任何生活污水收集和處理措施，農村生活污水幾乎直接排放，造成了水體的嚴重污染。據統計每年我國農村生活污水產生量80多億噸。我國大多數農村生活水平相對落后，適合處理農村生活污水的污水處理工藝不多，尋找和研發適合農村分散生活處理的工藝是目前處理農村生活的重中之重。
[0003]除了生活污水，目前農村建筑廢棄垃圾以及田間秸桿等農村生活廢棄物產生量大且處理模式落后，還以直接丟棄、隨意堆放為主，幾乎占到產生量的80%。據資料統計全國建筑垃圾每年產生量高達4億噸；2005年全國秸桿總產生量達到84183.12萬噸。廢棄物的不當處理，不僅對農村的村容村貌造成影響，而且主要是對大氣、土壤和水體造成污染，嚴重威脅到居民的身心健康。如何將農村生活廢棄物，如農村生活污水、廢棄建筑垃圾、田間秸桿進行無害化處理資源化利用是當前新農村建設以及美麗鄉村建設的重要內容。
[0004]目前對于生活污水的處理技術有很多，主要包括傳統活性污泥法、A/0法，氧化溝法等等。但根據我國農村地域、人口居住分布以及經濟條件來說，人工濕地比其他傳統的處理方法具有更多的優勢。人工濕地具有投資低、運行和管理費用低、對水量和水質變化適應能力強等特點，它與天然濕地類似，充分利用基質-微生物和植物復合生態系統實現對污水的凈化。
[0005]人工濕地有多種，如何發揮人工濕地的污水處理功效，達到處理要求，選擇濕地類型，在人工濕地的設計中，基質、植物和水是設計的主要因素。但目前選擇基質和植物，以及確定水流方式的體系還不夠完善。對于處理我國分散式農村生活污水處理的濕地設計研究還處于起步過程。
[0006]人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、基質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。
[0007]人工濕地與傳統污水處理廠相比具有投資少、運行成本低等明顯優勢，在農村地區，由于人口密度相對較小，人工濕地同傳統污水處理廠相比，一般投資可節省1/3—1/2。在處理過程中，人工濕地基本上采用重力自流的方式，處理過程中基本無能耗，運行費用低，在人口密度較低的農村地區，建設人工濕地比傳統污水處理廠更加經濟。
[0008]我國應用用于農村污水的人工濕地不多，目前文獻報道的濕地基質或是價格較貴，例如活性炭，礫石，石英砂等，或是凈化污水的效果不是很好，例如河沙等，都不盡如人意。因而如何選擇基質，使其適用于農村生活污水凈化，不僅價格低廉，而且還能實現很好的污水凈化效果，是業界亟待解決的技術問題之一。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的在于提供一種強化脫氮農村生活污水凈化裝置，其可以對農村生活污水進行凈化并增強裝置的脫氮功能。
[0010]本實用新型的強化脫氮農村生活污水凈化裝置，采用紅磚和秸桿作為填充物裝填形成，由下向上填充物的粒徑逐漸變小，所述凈化裝置具有均勻噴灑了脫氮菌液的表面，所述凈化裝置設有用于向所述凈化裝置內部注入脫氮菌液的多用途管道，所述多用途管道包括豎直管道和水平管道，所述豎直管道豎直插入所述凈化裝置內，上方超出所述凈化裝置的上表面，下方與所述水平管道連通，所述水平管道上設有若干小孔。
[0011]優選地，由下向上包括:
[0012]—承托層，厚度為5cm，由粒徑為3-5cm的粘土紅磚填充構成；
[0013]—第二層，厚度為5cm，由粒徑為l-3cm的粘土紅磚填充構成；
[0014]一第三層，厚度為70cm，由粒徑為0.5-1 cm的粘土紅磚填充構成；
[0015]—上層，厚度為20cm，由粘土紅磚與稻桿的混合物填充構成，粒徑均小于0.5cm，粘土紅磚:秸桿的重量比為1:1。
[0016]優選地，凈化裝置表面脫氮菌液的添加量為每平米添加0.2-0.5L;凈化裝置內部脫氮菌液的添加量為每3立方米添加1.5-2.5L。
[0017]優選地，所述豎直管道豎直插入所述凈化裝置內50-80cm，每平米鋪設I根，所述水平管道上的小孔直徑為2mm，各孔間距為50mm，所述水平管道長1.Sm。
[0018]其中，在所述凈化裝置上方設置布水管，在所述凈化裝置下游連接集水箱。
[0019]優選地，在所述上層種植濕地植物，所述濕地植物采用耐寒、易生長、耐污性能高的植物。
[0020]本實用新型具有以下優點和積極意義:
[0021]本實用新型的凈化裝置所采用的填充物主要為農村的廢棄的秸桿或建筑垃圾，不僅可以凈化污水，也可以將農村廢棄物變廢為寶。另外本實用新型中，生長于此基質的水生植物可以是水生蔬菜，例如水芹菜，空心菜等，不僅可以對污水起到凈化作用，而且會對農民產生經濟價值。
[0022]本實用新型可有效的處理農村生活污水，特別是針對小型戶用農村生活污水，工藝簡單，建造方便，適宜于農村分散生活污水處理，可以對農村生活污水進行就地處理，還具有環境生態效益。
[0023]充分利用農村廢棄紅磚、廢棄秸桿為填充物，對農村生活污水的凈化，不僅將生活污水凈化，而且將農村廢棄物進行資源化利用，變為人工土 (指上部SO-1OOcm的基質將變為人工土，有效解決農村固體廢物的無害化、減量化處理及資源化利用問題)，達到廢棄物進行以廢制廢，變廢為寶的目的。
[0024]相對于現有的人工濕地來說，本實用新型的填充物采用農村的廢棄的秸桿或建筑垃圾，價格低廉，但是污水凈化效果好。
[0025]本實用新型中，通過在垂直流人工濕地裝置表面噴灑脫氮菌液和/或內部注入脫氮菌液，進行強化脫氮，可以增強裝置的脫氮功能。并且，利用多用途管道，還可以在對污水進行凈化的同時，將裝置內部的氣體排出，防止產生臭味。進一步，使多用途管道自然復氧或曝氣充氧，可以減少裝置在較長時間浸水狀態下的自我能力恢復時間和裝置堵塞現象。
[0026]本實用新型的有益效果可以從以下具體應用實例得到證實:
[0027]具體應用實例一:
[0028]天津薊縣某農村生活廢水，污水中CODcr208mg/L，NH3_N 33.4mg/L,TN45mg/L,TP2.8mg/L，經本實用新型處理，水力負荷為0.2m3/(m2.d)，出水CODcr小于50mg/L，NH3-N小于3mg/L，TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。凈化裝置運行2個月穩定，植物生長良好，出水水質穩定，凈化裝置出水達到《城鎮污水處理廠污水排放標準(GBl 8918-2002)》一級A。
[0029]具體實例二:
[0030]天津西青某農村生活廢水(含分散養殖廢水)，污水中C0Dcr435mg/L，NH3-N78.6mg/L,TN 10lmg/L,TP 9.5mg/L，經本實用新型處理，水力負荷為0.2m3/(m2.d)，出水CODcr小于50mg/L, NH3-N小于3mg/L, TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L。凈化裝置運行2個月穩定，植物生長良好，出水水質穩定，凈化裝置出水達到《城鎮污水處理廠污水排放標準(GB18918-2002)》一級 A。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本實用新型的垂直流人工濕地裝置的結構示意圖；
[0032]圖2為本實用新型的人工濕地系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]本實用新型的以農村廢棄紅磚-秸桿為基質的農村生活污水人工濕地系統，包括至少一垂直流人工濕地裝置，該裝置可以實現污水凈化，構成一種生活污水凈化裝置。在包括兩個以上的垂直流人工濕地裝置的情況下，可以使各裝置并行設置在系統中。如圖1所示，所述垂直流人工濕地裝置包括一箱體，在該箱體內，從下往上，包括承托層1、第二層2，第三層3和上層4，所述各層采用不同粒徑大小的農村建筑廢棄紅磚和農村廢棄秸桿進行裝填。其中，由下向上，填充物的粒徑逐漸變小。
[0034]從下而上順序鋪設的各層，其鋪設方式的一個實施例如下:
[0035]所述承托層I，厚度為5cm，由粒徑為3-5cm之間的粘土紅磚填充構成；
[0036]所述第二層2，厚度為5cm，由粒徑為l-3cm之間的粘土紅磚填充構成；
[0037]所述第三層3，厚度為70cm，由粒徑為0.5-1cm之間的粘土紅磚填充構成；
[0038]所述上層4，厚度為20cm，由粘土紅磚與稻桿的混合物填充構成，粒徑均小于
0.5cm,粘土紅磚:秸桿的重量比為1:1。
[0039]所述垂直流人工濕地裝置上可以種植濕地植物5，所述濕地植物5采用耐寒、易生長、耐污性能高的植物，如水芹菜、空心菜、鳶尾、菖蒲、水蔥等，所述濕地植物5的種植密度為15-30株/m2。
[0040] 可以在所述垂直流人工濕地裝置上層的紅磚和秸桿中均勻添加脫氮菌液，添加量為每平米添加0.2-0.5L。添加方式不限。
[0041 ]可以在所述垂直流人工濕地裝置內部添加脫氮菌液，添加量為每3立方米注入1.5-2.5L。添加方式不限。優選在所述垂直流人工濕地裝置內部鋪設多用途管道7，通過多用途管道7向所述垂直流人工濕地裝置內部添加脫氮菌液。
[0042]優選地，所述多用途管道7結構如下:包括豎直管道701和水平管道702。其中豎直管道701豎直插入所述垂直流人工濕地裝置內50-80cm，每平米鋪設I根，豎直管道701上方超出所述垂直流人工濕地裝置上表面，豎直管道701的下方與水平管道702連通，水平管道702上設有直徑為2mm的若干小孔，各孔間距為50mm。水平管道702長1.Sm。可以理解，所述尺寸僅為優選參數，具體適用時可以根據需要進行改變。
[0043]如圖2所示，本實用新型的以農村廢棄紅磚-秸桿為基質的農村生活污水人工濕地系統，依照水的流向(圖中以箭頭標示)，包括依次串聯的配水箱10、濕地床20、集水箱30和排水箱40。作為一個實施例，配水箱10尺寸大小為1.5mX ImX Im(長X寬X高)，濕地箱20尺寸大小為2mX ImX 1.2m，集水箱30尺寸大小為0.2mX ImX 1.2m，排水箱40尺寸大小為1.5mX ImX Im0
[0044]所述配水箱10，不僅用于處理農村生活污水的調配，而且其中前段配有農村生活原污水的前處理過濾裝置101，可對污水進行過濾。該過濾裝置101采用不銹鋼濾網膜103將配水箱10隔開，通過濾網膜將污水進行過濾。濾網膜孔隙度為30目，濾網膜底部距離箱體底部高度為40cm。濾網膜底部為擋板102。如此設置的目的是:濾網膜可以過濾污水，將較大的懸浮顆粒物過濾;下部的擋板102的作用為將較大顆粒懸浮物或污泥沉淀在擋板102的一側后，可方便集中清理且不影響擋板102另一側配水。
[0045]所述濕地床20采用圖1的垂直流人工濕地裝置構成，用于凈化污水。所述濕地床20，其上方設置布水管503，優選在距離濕地床20的上層4表面上方20cm處設置布水管503，所述布水管503，將取自所述配水箱10的污水運輸到所述濕地床20的上方并釋放到濕地床20上層4 ο所述濕地床20，其箱體內部設有液位計，優選三針式液位計504，所述液位計可控制濕地床20箱體內的液位高度，液位高度優選控制在距離濕地床20底部40cm-85cm處。
[0046]集水箱30連接于濕地床20下游，用于收集經濕地床20凈化后的凈化水。集水箱30與濕地床20的連接，可以采用管道或其它方式，優選采用如下方式:集水箱30與濕地床20壁靠壁緊鄰設置，或者可以采用一個箱體分隔為濕地床20與集水箱30，在集水箱30、濕地床20箱體緊鄰的側壁底部設置有若干個孔，如4個孔，使兩箱體連通，水可以經由所述孔從濕地床20箱體滲透至集水箱30內。
[0047]排水箱40設置在集水箱30下游，與集水箱30采用管道連接，且管道上設置有開關閥門，以便控制排放。排水箱40是人工濕地系統的一部分，主要用于收集所有經過人工濕地系統凈化后所排放的凈化水;在實驗研究過程中主要作用為讀取污水經過人工濕地后的排水體積以及測定凈化后的水質濃度。
[0048]本實用新型的人工濕地系統包括布水系統，包括潛水栗501、流量計502及布水管503。潛水栗501 (型號QDX3-20-0.55)放置于配水箱10中。潛水栗501下游連接液體流量計502(量程范圍10L/h-80L/h)。液體流量計502優選設置在配水箱10箱體外部。采用潛水栗501和流量計502共同控制進水時間和流量大小。流量計502下游連接布水管503，優選多孔布水管503，將水運送到濕地床20上方并釋放。布水管503有若干分支，如四個分支，均設置有開關閥門，可單獨調節每個分支布水流量和大小。優選的，每個布水管503分支長2m，管子上設有直徑為2mm的若干小孔，各孔間距為50mm。布水管503設置在距離濕地床20的上層4表面上方約20cm處。
[0049]為了測試取樣方便，優選的，在濕地床20的箱體上，由下而上每隔20cm設置取樣孔(未圖示)，設置高度分別為20cm, 40cm, 60cm, 80cm, 100cm。取樣孔處設置有管道，管道向箱體內部水平延伸0.5m，所述延伸部分的管道上面設置小眼，以便水進入管道中間。管道頂頭加蓋密封。
[0050]為了更好地控制水流，如控制布水時間、布局，進一步優選配置如下。配水箱10到濕地床20的連接管道上設有閥門601控制水流開關，四支布水管503上分別設有四個閥門602控制布水管道的分支流速大小、啟停等，集水箱30的排水可經閥門603控制流入排水箱40 ο每個箱體均設有污水、污泥排放管道且均有閥門控制:配水箱10前處理過濾裝置101處理前的排放由閥門605控制;配水箱10前處理過濾裝置101處理后的排放由閥門606控制;濕地床20、集水箱30的排放分別由閥門607、閥門608控制；排水箱40的排放由閥門609或閥門604控制。
[0051]優選的，所述人工濕地系統的表面水力負荷(每平方米表面積單位時間內通過的污水體積數)為0.2-0.8m3/(m2.d)，配水-落干周期為7天，濕干時間比為3:4。所述人工濕地系統的表面水力負荷可以通過液體流量計502、潛水栗501和電箱來控制;配水期的配水時間和落干期的落干時間可以人工控制。
[0052]采用本實用新型的系統進行污水處理，其流程如下。結合參閱圖2。利用所述前處理過濾裝置101對污水進行過濾，在所述配水箱10中對農村生活污水進行調配(根據需要水質要求或工藝參數要求，從水力負荷、污染負荷等方面進行進水調配)。所述潛水栗501將調配后的污水抽取，經流量計502后，輸送到布水管503。所述布水管503將污水輸出到濕地床20上方。污水在重力作用下，由上至下依次經過濕地床20的各層進行凈化。凈化后的凈化水從濕地床20箱體與集水箱30緊鄰的側壁底部的孔滲透至集水箱30內。集水箱30內的凈化水經管道輸送到排水箱40儲存。其中進行強化脫氮，具體為:在污水進入濕地床20之前，向濕地床20的上層紅磚和秸桿混合物表面添加脫氮菌液，以增強系統的脫氮功能，添加方式可以為均勻噴灑，添加量優選為在每個配水期的第一天，每平米噴灑0.2-0.5L；以及在污水進入濕地床20之前，向濕地床20內部注入脫氮菌液，以增強系統脫氮功能，添加方式可以為通過濕地床20中設置的多用途管道7注入，添加量優選為在每個配水期的第一天，每3立方米注入1.5-2.5L。表面噴灑脫氮菌液與內部注入脫氮菌液，二者可以分別進行或者同時進行。并且，利用多用途管道7，除了注入脫氮菌液進行強化脫氮之外，還可以在對污水進行凈化的同時，將濕地床20內部的氣體排出，防止產生臭味。進一步，使多用途管道7自然復氧或曝氣充氧，可以減少系統在較長時間浸水狀態下的自我能力恢復時間和系統堵塞現象。優選地，在配水期對多用途管道7曝氣每天10分鐘，目的是增加系統中好氧脫氮微生物(包括濕地土著脫氮微生物和外來人工添加的脫氮微生物)生長代謝過程中的需氧量。在落干期每天曝氣半小時，以強化系統性能的恢復、系統內部氣體的排除以及系統的堵塞等。以上所述的10分鐘、半小時只是優選曝氣量，也可根據需要調整曝氣量。系統在非曝氣時間段進行自然復氧。
[0053]以上所述的實施例，只是本實用新型較優選的【具體實施方式】，本領域的技術人員在本實用新型技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種強化脫氮農村生活污水凈化裝置，采用紅磚和秸桿作為填充物裝填形成，由下向上填充物的粒徑逐漸變小，其特征在于，所述凈化裝置具有均勻噴灑了脫氮菌液的表面，所述凈化裝置設有用于向所述凈化裝置內部注入脫氮菌液的多用途管道，所述多用途管道包括豎直管道和水平管道，所述豎直管道豎直插入所述凈化裝置內，上方超出所述凈化裝置的上表面，下方與所述水平管道連通，所述水平管道上設有若干小孔。2.如權利要求1所述的凈化裝置，其特征在于，由下向上包括: 一承托層，厚度為5cm，由粒徑為3-5cm的粘土紅磚填充構成； 一第二層，厚度為5cm，由粒徑為l-3cm的粘土紅磚填充構成； 一第三層，厚度為70cm，由粒徑為0.5-lcm的粘土紅磚填充構成； 一上層，厚度為20cm，由粘土紅磚與稻桿的混合物填充構成，粒徑均小于0.5cm，粘土紅磚:秸桿的重量比為10:1。3.如權利要求1或2所述的凈化裝置，其特征在于，凈化裝置表面脫氮菌液的添加量為每平米添加0.2-0.5L;凈化裝置內部脫氮菌液的添加量為每3立方米添加1.5-2.5L。4.如權利要求1所述的凈化裝置，其特征在于，所述豎直管道豎直插入所述凈化裝置內50-80cm，每平米鋪設I根，所述水平管道上的小孔直徑為2mm，各孔間距為50mm，所述水平管道長1.8m。5.如權利要求1或2所述的凈化裝置，其特征在于，在所述凈化裝置上方設置布水管，在所述凈化裝置下游連接集水箱。6.如權利要求2所述的凈化裝置，其特征在于，在所述上層種植濕地植物，所述濕地植物采用耐寒、易生長、耐污性能高的植物。
【文檔編號】C02F3/32GK205556244SQ201620324819
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】陳昢圳, 鄭向群, 丁永禎, 成為民, 師榮光, 姚秀榮, 張春雪, 楊波
【申請人】農業部環境保護科研監測所