人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統的制作方法
【專利說明】
一、技術領域
[0001]本發明屬于環境保護領域，涉及一種處理廢氣和深度處理廢水的人工濕地-生物反應池偶聯系統。
二、【背景技術】
[0002]目前，城市污水處理多以生物法為主，包括活性污泥法、生物濾池、生物轉盤、穩定塘等，其處理后出水中仍殘存較高濃度的氮、磷等污染物質。大量富含氮、磷的污水處理廠出水直接排入河流，造成地表水污染和湖泊富營養化。
[0003]為進一步提升污水處理效果，常采用吸附、光降解、膜過濾、微波與高級氧化等技術對污水處理廠出水進行深度凈化，但這些技術的應用均存在投資運營成本高、操作管理復雜等局限性。人工濕地，作為一種污水生態處理技術，具有基建及運行費用低和管理方便等優點，同時能再造生態景觀，改善氣候，促進生態環境的良性循環，在提升污水處理廠出水水質方面有著很好的發展前景。
[0004]但是，隨著水污染物排放標準的逐步加嚴，傳統人工濕地生物脫氮效率低、可持續運行穩定性差等難題愈發突出，影響了其推廣應用前景。傳統人工濕地對于TSS、有機污染物的去除效率較高，但是對于氮的脫除能力卻較低。溶解氧供應不足是導致濕地脫氮效率較差的最主要原因，因此，改善基質內部溶解氧環境是調控人工濕地硝化反應進程，進而強化生物脫氮效果的關鍵所在。
[0005]在傳統生物污水處理過程中，曝氣成本往往占污水處理工藝運行成本的30 -60%。目前，曝氣后尾氣一般直接排放到周圍大氣環境中，既造成資源和能源的巨大浪費，又會產生異味和微生物氣溶膠，影響環境，危害人體健康。將尾氣收集后用于人工濕地復氧，既可實現廢氣的利用，又可通過濕地基質的過濾作用去除尾氣的異味和微生物氣溶膠，更重要的是能夠強化人工濕地對污染物的去除效果。
[0006]研究表明，對人工濕地進行增氧可顯著提高人工濕地凈化效能，同時也有效增強系統抗沖擊負荷能力，到目前為止，沒有利用生物污水處理尾氣對人工濕地進行增氧的實例。
三、
【發明內容】
[0007]為了克服現有技術的不足之處，本發明提出了一種處理效果好、投資少、易于管理和操作、處理廢氣和深度凈化廢水的人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統。
[0008]本發明是通過以下技術方案來實現的:人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統，包括生物反應池、沉淀池和人工濕地，人工濕地包括床體、定時控制器、抽氣栗、曝氣砂盤、砂土層。濕地床體做成長方體，該人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統的生物反應池設置為一個密封的系統，生物反應池頂部設置有曝氣管和出氣管，在生物反應池的一側設置有進水管，另一側設置有排水管，其中排水管與沉淀池相通，沉淀池與人工濕地進水管相通，曝氣管的一端通過導氣管與空氣壓縮機相連，出氣管通過氣栗與人工濕地底部的曝氣砂盤相通。
[0009]污水從進水管進入生物反應池，經微生物硝化反硝化處理，再經出水管流進沉淀池，沉淀后的污水進入人工濕地后，人工濕地的微生物和水生植物對污水進行深度凈化處理，處理后的水由出水管排出。
[0010]本發明具有以下優點:本發明將生物反應池和人工濕地相結合，對污水進行強化處理，出水水質好；本發明將生物反應池曝氣后產生的尾氣引入人工濕地，既強化了人工濕地供氧與植物生長又消除了尾氣的污染風險。
[0011]經生物反應池處理后的出水，通過潛流人工濕地或表流人工濕地的深度處理，C0D、氨氮、TP的去除率都能達到88-95%，出水滿足地表V類水標準。系統各季節脫氮除磷效果良好。對生物反應池尾氣和人工濕地尾氣進行成分分析，主要包括:C02、CH4, N2O, H2S,V0C、微生物氣溶膠，結果顯示人工濕地尾氣污染物濃度明顯小于生物反應池尾氣，表明人工濕地對尾氣有很好的凈化作用。
四、【附圖說明】
[0012]圖1為本發明潛流人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統的結構示意圖；
[0013]圖2為本發明表流人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統的結構示意圖；
[0014]圖中:1為進水管，2為生物反應池，3為空氣壓縮機，4為曝氣管，5為出氣管，6為出水管，7為氣泵，8為濕地植物，9為濕地出水口，10為濕地床體，11為砂土層，12為石子層，13為曝氣砂盤，14為濕地進水口，15為沉淀池。
五、具體實施例
[0015]實施例1
[0016]如附圖1所示，本發明的凈化水氣系統由生物反應池2和人工濕地10兩部分組成。生物反應池2的殼體由PVC或混凝土等材料構建，生物反應池2是一個密封系統，在其頂部設置有曝氣管4和出氣管5，其中曝氣管4的一端通過導氣管與空氣壓縮機3相連，按時對生物反應池進行曝氣，出氣管5通過氣栗7與人工濕地底部的曝氣砂盤13相通。在生物反應池壁自下而上設置有進水管I和出水管6，其中出水管6與沉淀池15相通，沉淀后的出水上清液通過濕地進水口 13進入人工濕地。
[0017]人工濕地床體10前端和后端分別有進水管14和出水管9。床體10由PVC材料構成，床體底部自下而上鋪設5cm-8cm的石子層12和50_70cm的砂土層11，砂土層11為細河砂，上面種植挺水植物8。床體10底部鋪設曝氣砂盤13，通過氣栗7將生物反應池2中曝氣后的廢氣引入人工濕地，進行曝氣增氧。
[0018]上述人工濕地偶聯生物反應池同步凈化水氣系統的具體運行方式為:
[0019]污水首先通過進水管I進入生物反應池2，污水在生物反應池處理后在排水階段的出水通過出水管6進入沉淀池15，為了防止污泥流進人工濕地造成堵塞，污水在沉淀池15進行沉淀，上清液通過濕地進水口 14進入人工濕地10，人工濕地的基質為微生物提供生長環境，氮、磷等污染物進一步被吸附降解。濕地植物8可吸收氮、磷作為自身營養物質，對污水進行強化處理。系統處理后的水由濕地出水口 9排出。在生物反應池運行過程中，曝氣管4的一端通過導氣管與空氣壓縮機3相連，按時進行曝氣增氧，同時氣栗7的一端通過導氣管與生物反應池出氣口 5相連，另一端通過導氣管與人工濕地底部的曝氣砂盤13相接，這樣生物反應池產生的廢氣被導入人工濕地進行曝氣增氧，提高了人工濕地對污染物氮、磷的去除率。
[0020]實施例2
[0021]與實施例1相同，所不同的是建立的潛流人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統，生物反應池采用有機玻璃材質，有效容積為15L，有效高度為30cm，內徑為25cm，呈圓柱形做成圓柱狀；潛流人工濕地面積為0.25m X 0.25m，高0.6m，濕地填料層厚度為50cm，底部鋪設曝氣砂盤，為了防止曝氣砂盤堵塞，在曝氣砂盤上鋪設粒徑為3-4cm的石子，石子層厚度為5cm，其上覆蓋45cm厚的細河砂，濕地表面種植蘆葦，通過氣栗將生物反應池尾氣引入人工濕地進行曝氣增氧。
[0022]實施例3
[0023]本實施例的結構和運行方式與實施例2基本相同，二者的區別在于本實例構建的是表流人工濕地，沉淀池的污水通過管道用蠕動栗送到表流人工濕地，如圖2所示，表流人工濕地面積為0.45m X 0.22m，高0.65m，濕地填料層厚度為35cm，水深25cm，在基質表層鋪設曝氣砂盤。
[0024]本發明將生物反應池和人工濕地相結合，對污水進行強化處理，出水水質好；同時，生物反應池曝氣后的尾氣被收集通入人工濕地，強化人工濕地水質凈化效果，促進植物生長，利用人工濕地的過濾凈化作用去除了尾氣中的異味和氣溶膠污染。
【主權項】
1.人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統，包括生物反應池、沉淀池和人工濕地，人工濕地包括床體、定時控制器、抽氣栗、曝氣砂盤、砂土層。濕地床體做成長方體，其特征在于該人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統的生物反應池設置為一個密封的系統，生物反應池頂部設置有曝氣管和出氣管，在生物反應池的一側設置有進水管，另一側設置有排水管，其中排水管與沉淀池相通，沉淀池與人工濕地進水管相通，為了將生物反應池尾氣引入人工濕地進行曝氣增氧，曝氣管的一端通過導氣管與空氣壓縮機相連，出氣管通過氣栗與人工濕地底部的曝氣砂盤相通。
【專利摘要】本發明的人工濕地偶聯生物反應池凈化水氣系統，屬于環境保護領域，該發明包括生物反應池、沉淀池和人工濕地，通過將生物反應池和人工濕地相結合，將生物反應池做成密封系統通過氣泵將曝氣后產生的尾氣引入人工濕地，增加了人工濕地供氧，強化了污水處理效果，既促進了植物生長又消除了尾氣的污染風險。
【IPC分類】C02F9/14
【公開號】CN105174626
【申請號】
【發明人】張建, 張馨文, 胡振, 張成祿, 魏東, 蘭偉, 王洪秀
【申請人】山東大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月18日