申請(qǐng)日2015.11.22

　　公開(公告)日2016.02.24

　　IPC分類號(hào)C02F3/28

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，布水器為內(nèi)部注滿化糞池原樣水的密閉容器，數(shù)個(gè)布水管從布水器上部插入布水器中，每個(gè)布水管的另一端分別連接各自的化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶。實(shí)驗(yàn)瓶連接有脫氮裝置，脫氮盒體內(nèi)腔中按水流方向設(shè)置有數(shù)道隔離墻，分隔腔中放置有反硝化菌載體。本發(fā)明具有均勻布水功能、能同時(shí)進(jìn)行數(shù)組重復(fù)實(shí)驗(yàn)、效率高、無需動(dòng)力即能實(shí)現(xiàn)化糞池污水脫氮的優(yōu)點(diǎn)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：包括布水器(1)，所述的布水器(1)為內(nèi)部注滿化糞池原樣水的密閉容器，布水器(1)上部設(shè)置有注水管(11)，數(shù)個(gè)布水管(12)從布水器(1)上部插入布水器(1)中，每個(gè)所述的布水管(12)插入布水器(1)內(nèi)的深度相同，且每個(gè)所述的布水管(12)的管體最高點(diǎn)高度也相同，每個(gè)布水管(12)的另一端分別連接各自的化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶(2)，所述的布水器(1)的上部設(shè)置有水平設(shè)置的定高板(13)，所述的定高板(13)能對(duì)布水管(12)管體最高點(diǎn)限高，每個(gè)布水管(12)的管體最高點(diǎn)處均貼在定高板(13)的下表面，所述的化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶(2)內(nèi)填充有土柱，所述的化糞池原樣水在土柱作用下硝化，所述的化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶(2)連接有脫氮裝置(3)，所述的脫氮裝置(3)包括密封的脫氮盒體(31)，脫氮盒體(31)中為厭氧環(huán)境，所述的脫氮盒體(31)設(shè)置有進(jìn)水口(32)和出水口(33)，所述的脫氮盒體(31)內(nèi)腔中按水流方向設(shè)置有數(shù)道隔離墻(34)，所述的隔離墻(34)將脫氮盒體(31)分隔為數(shù)個(gè)分隔腔(35)，分隔腔(35)中放置有反硝化菌載體(36)，所述的隔離墻(34)上開設(shè)有通水孔隙(37)，硝化后的化糞池原樣水從進(jìn)水口(32)注入脫氮盒體(31)中，流經(jīng)反硝化菌載體(36)脫氮后，由出水口(33)流出。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：所述的化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶(2)的底部設(shè)置有連接孔(22)，一連接管(21)一端連接連接孔(22)，另一端連接脫氮裝置(3)的進(jìn)水口(32)，所述的連接孔(22)處設(shè)置有過濾網(wǎng)(23)，能擋住土壤顆粒，防止其進(jìn)入連接管(21)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：所述的定高板(13)通過伸縮桿(14)固定在布水器(1)的上部，所述的定高板(13)能通過伸縮桿(14)調(diào)整與布水器(1)上部的距離。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：所述的通水孔隙(37)分為兩種，一種為設(shè)置在隔離墻(34)墻體上部的過水孔(37a)，一種為設(shè)置在隔離墻(34)底部的過水間隙(37b)，每個(gè)隔離墻(34)具有一種通水孔隙(37)，且具有過水孔(37a)的隔離墻(34)與具有過水間隙(37b)的隔離墻(34)交錯(cuò)設(shè)置。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：所述的過水孔(37a)在隔離墻(34)上的高度隨著水流方向依次降低，隔離墻(34)上的過水孔(37a)分為位于隔離墻(34)左側(cè)的左側(cè)孔和位于隔離墻(34)右側(cè)的右側(cè)孔，同一隔離墻(34)上只具有一種過水孔(37a)，具有左側(cè)孔的隔離墻(34)和具有右側(cè)孔的隔離墻(34)交錯(cuò)設(shè)置。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：所述的脫氮盒體(31)上隨著水流方向開設(shè)有數(shù)個(gè)取樣孔(38)。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：所述的布水器(1)的設(shè)置有固定圈(15)，所述的布水管(12)穿過固定圈(15)并被固定圈(15)定位，防止布水管(12)晃動(dòng)導(dǎo)致各布水管(12)的管體最高點(diǎn)高度不一致。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是：所述的脫氮盒體(31)為透明盒體，便于觀察脫氮盒體(31)內(nèi)液體情況。

　　9.一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法，其特征是：包括以下步驟：

　　步驟一、通過注水管(11)向布水器(1)內(nèi)注入化糞池原樣水，由于布水器(1)內(nèi)原本已充滿化糞池原樣水，因此當(dāng)注入體積為V的化糞池原樣水時(shí)，會(huì)有相當(dāng)體積的化糞池原樣水由布水管(12)流出，各布水管(12)插入布水器(1)的深度、管體最高點(diǎn)高度均相同，因此注入各布水管(12)的化糞池原樣水體積相同，各化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶(2)均在同一時(shí)間注入相同體積的化糞池原樣水，便于數(shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行;

　　步驟二、化糞池原樣水在化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶(2)中的土柱的作用下硝化，然后從進(jìn)水口(32)注入到脫氮裝置(3)中，液體流經(jīng)分隔腔(35)中的反硝化菌載體(36)，反硝化菌載體(36)上的反硝化細(xì)菌對(duì)液體進(jìn)行反硝化脫氮;

　　步驟三、液體依次流經(jīng)各分隔腔(35)，反復(fù)地經(jīng)過水孔(37a)和過水間隙(37b)，充分與反硝化菌載體(36)接觸后，由出水口(33)流出。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬農(nóng)村化糞池硝化脫氮的實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法，其特征是：取樣孔(38)能抽取脫氮裝置(3)中部的液體，用于分析各段液體的脫氮情況。

　　說明書

　　一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置及其使用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮的實(shí)驗(yàn)裝置及其使用方法。

　　背景技術(shù)

　　太湖流域作為中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，近年來，農(nóng)村人居生活水平迅速提高，其生活方式日益城市化，大量未經(jīng)處理的生活污水的排放導(dǎo)致農(nóng)村環(huán)境污染水平大幅提高，農(nóng)村分散式生活污水已成為太湖流域氮、磷污染的重要來源，由此，太湖流域逐步開展了農(nóng)村生活污水治理和處理設(shè)施建設(shè)，以生化——生態(tài)處理技術(shù)為主流處理工藝，常用技術(shù)包括人工生態(tài)濕地、毛細(xì)管滲濾溝、塔式蚯蚓生態(tài)濾池、地埋式微動(dòng)力氧化溝以及以SBR、MBR等為主體的一體化生化處理反應(yīng)器等，目前，常用工藝處理量占農(nóng)村已有生活污水處理總量的80%以上。然而，農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的有效運(yùn)行是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，由于運(yùn)行費(fèi)用及處理設(shè)施維護(hù)等問題導(dǎo)致現(xiàn)行的大量處理設(shè)施并不能正常運(yùn)行，張悅等對(duì)太湖流域210個(gè)農(nóng)村生活污水處理示范工程的運(yùn)行情況調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，約8%從來沒有運(yùn)行，其余工程均曾經(jīng)出現(xiàn)過無法正常運(yùn)行的現(xiàn)象。因此，在建立農(nóng)村生活污水處理設(shè)施完善的經(jīng)費(fèi)投入及管理機(jī)制之前，因地制宜，開發(fā)投資小、基本無后續(xù)運(yùn)行投入及維護(hù)管理的污水處理技術(shù)在太湖流域農(nóng)村地區(qū)具有重要意義。

　　在種植業(yè)污染控制方面的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)土壤具有很強(qiáng)的硝化作用，因此高濃度氨氮的廁所污水經(jīng)土壤滲濾后進(jìn)入溝渠可能具有較高的硝酸鹽氮濃度，通過對(duì)后續(xù)出水進(jìn)行厭氧處置、添加易于反硝化菌生長(zhǎng)的載體等反硝化環(huán)境的人工建設(shè)，形成有效的反硝化脫氮場(chǎng)所，使土壤對(duì)氮素污染物的自然消減轉(zhuǎn)化作用及人工脫氮技術(shù)相結(jié)合，從而形成因地制宜、投資小、基本無后續(xù)運(yùn)行投入及維護(hù)管理的脫氮處理技術(shù)。

　　在規(guī)模性推廣上述技術(shù)前，在室內(nèi)模擬進(jìn)行系統(tǒng)特征參數(shù)取值優(yōu)化工作必不可少，目前，模擬污水排放一般通過人工注入污水操作，研究時(shí)，需要在一天內(nèi)的不同時(shí)間對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)子系統(tǒng)進(jìn)行操作，這樣不僅麻煩，還會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。因此，急需一種具有均勻布水功能的農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮的實(shí)驗(yàn)裝置開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，為形成因地制宜、投資小、基本無后續(xù)運(yùn)行投入及維護(hù)管理的農(nóng)村化糞池污水脫氮處理技術(shù)提供理論依據(jù)與特征參數(shù)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，提供具有均勻布水功能、能同時(shí)進(jìn)行數(shù)組重復(fù)實(shí)驗(yàn)、效率高、無需動(dòng)力即能實(shí)現(xiàn)化糞池污水脫氮的一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置及其使用方法。

　　本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

　　一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮的實(shí)驗(yàn)裝置，其中：包括布水器，布水器為內(nèi)部注滿化糞池原樣水的密閉容器，布水器上部設(shè)置有注水管，數(shù)個(gè)布水管從布水器上部插入布水器中，每個(gè)布水管插入布水器內(nèi)的深度相同，且每個(gè)布水管的管體最高點(diǎn)高度也相同，每個(gè)布水管的另一端分別連接各自的化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶，布水器的上部設(shè)置有水平設(shè)置的定高板，定高板能對(duì)布水管管體最高點(diǎn)限高，每個(gè)布水管的管體最高點(diǎn)處均貼在定高板的下表面，化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶?jī)?nèi)填充有土柱，化糞池原樣水在土柱作用下硝化，化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶連接有脫氮裝置，脫氮裝置包括密封的脫氮盒體，脫氮盒體中為厭氧環(huán)境，脫氮盒體設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，脫氮盒體內(nèi)腔中按水流方向設(shè)置有數(shù)道隔離墻，隔離墻將脫氮盒體分隔為數(shù)個(gè)分隔腔，分隔腔中放置有反硝化菌載體，隔離墻上開設(shè)有通水孔隙，硝化后的化糞池原樣水從進(jìn)水口注入脫氮盒體中，流經(jīng)反硝化菌載體脫氮后，由出水口流出。

　　為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：

　　上述的化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶的底部設(shè)置有連接孔，一連接管一端連接連接孔，另一端連接脫氮裝置的進(jìn)水口，連接孔處設(shè)置有過濾網(wǎng)，能擋住土壤顆粒，防止其進(jìn)入連接管。

　　上述的定高板通過伸縮桿固定在布水器的上部，定高板能通過伸縮桿調(diào)整與布水器上部的距離。

　　上述的通水孔隙分為兩種，一種為設(shè)置在隔離墻墻體上部的過水孔，一種為設(shè)置在隔離墻底部的過水間隙，每個(gè)隔離墻具有一種通水孔隙，且具有過水孔的隔離墻與具有過水間隙的隔離墻交錯(cuò)設(shè)置。

　　上述的過水孔在隔離墻上的高度隨著水流方向依次降低，隔離墻上的過水孔分為位于隔離墻左側(cè)的左側(cè)孔和位于隔離墻右側(cè)的右側(cè)孔，同一隔離墻上只具有一種過水孔，具有左側(cè)孔的隔離墻和具有右側(cè)孔的隔離墻交錯(cuò)設(shè)置。

　　上述的脫氮盒體上隨著水流方向開設(shè)有數(shù)個(gè)取樣孔。

　　上述的布水器的設(shè)置有固定圈，布水管穿過固定圈并被固定圈定位，防止布水管晃動(dòng)導(dǎo)致各布水管的管體最高點(diǎn)高度不一致。

　　上述的脫氮盒體為透明盒體，便于觀察脫氮盒體內(nèi)液體情況。

　　一種農(nóng)村化糞池污水無動(dòng)力脫氮實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法，包括以下步驟：

　　步驟一、通過注水管向布水器內(nèi)注入化糞池原樣水，由于布水器內(nèi)原本已充滿化糞池原樣水，因此當(dāng)注入體積為V的化糞池原樣水時(shí)，會(huì)有相當(dāng)體積的化糞池原樣水由布水管流出，各布水管插入布水器的深度、管體最高點(diǎn)高度均相同，因此注入各布水管的化糞池原樣水體積相同，各化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶均在同一時(shí)間注入相同體積的化糞池原樣水，便于數(shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行;

　　步驟二、化糞池原樣水在化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶中的土柱的作用下硝化，然后從進(jìn)水口注入到脫氮裝置中，液體流經(jīng)分隔腔中的反硝化菌載體，反硝化菌載體上的反硝化細(xì)菌對(duì)液體進(jìn)行反硝化脫氮;

　　步驟三、液體依次流經(jīng)各分隔腔，反復(fù)地經(jīng)過水孔和過水間隙，充分與反硝化菌載體接觸后，由出水口流出。

　　取樣孔能抽取脫氮裝置中部的液體，用于分析各段液體的脫氮情況。

　　本發(fā)明的有益效果：

　　本發(fā)明通過對(duì)布水器以及布水管的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，具有能一次性為多個(gè)化糞池原樣水實(shí)驗(yàn)瓶平均分配化糞池原樣水的功能，滿足了多個(gè)重復(fù)實(shí)驗(yàn)需求，極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率。

　　本發(fā)明所采集的化糞池原樣水具有較高濃度的氨氮，經(jīng)過土柱的硝化作用，氨在微生物作用下氧化為硝酸鹽，使液體變?yōu)榫哂休^高濃度的硝氮，然后液體被注入脫氮裝置中經(jīng)反硝化細(xì)菌脫氮，處理后的液體氮含量低，能顯著降低排水氮污染。

　　本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置硝化、脫氮過程均為無動(dòng)力運(yùn)作，尤其是硝化步驟是采用土柱的天然的硝化作用，無需曝氣裝置，更節(jié)約環(huán)保，并且這種設(shè)計(jì)更加真實(shí)地模擬了農(nóng)村化糞池排放污水的情況。

　　本發(fā)明對(duì)脫氮裝置進(jìn)行了改進(jìn)，脫氮裝置是一種厭氧密封裝置，反硝化菌載體中有反硝化菌，反硝化菌載體材料選用因地制宜的玉米枝、小麥桿等材料作為碳源和載體。為了增加液體在脫氮裝置中流動(dòng)行程，本發(fā)明在脫氮盒體內(nèi)腔中按水流方向設(shè)置有數(shù)道隔離墻，每個(gè)隔離墻具有一種通水孔隙，相鄰隔離墻之間的通水孔隙類型不同，因?yàn)檫^水孔設(shè)置在上部，而過水間隙設(shè)置在下部，使水流上下流動(dòng)，而相鄰過水孔也分為左側(cè)孔和右側(cè)孔，使水流左右流動(dòng)，充分增加水流行程，增加反硝化菌與水流的接觸時(shí)間，同時(shí)，過水孔在隔離墻上的高度隨著水流方向依次降低，能有效防止液體回流，保證液體從進(jìn)水口向出水口方向流動(dòng)。

　　本發(fā)明在布水器的上部設(shè)置了定高板，能確保各布水管管高一致，保證化糞池原樣水能平均分配。