公布日：2024.05.28
申請日：2024.03.29
分類號：C02F3/32(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種人工濕地污水處理裝置，包括以下部分：主體填料塊；調(diào)節(jié)填料部，調(diào)節(jié)填料部設(shè)置于主體填料塊的頂部位置，調(diào)節(jié)填料部內(nèi)容納有調(diào)節(jié)填料；進(jìn)水管路系統(tǒng)，污水處理裝置通過進(jìn)水管路系統(tǒng)的第一端引入污水，進(jìn)水管路系統(tǒng)的第二端與調(diào)節(jié)填料部鄰接設(shè)置，污水經(jīng)調(diào)節(jié)填料部流入主體填料塊中；曝氣管路系統(tǒng)，曝氣管路系統(tǒng)包括兩個以上的曝氣管路，兩個以上的曝氣管路均穿設(shè)于主體填料塊中并分別位于主體填料塊的不同高度位置處，可分別調(diào)節(jié)各個曝氣管路的開度。本發(fā)明用于解決自然凈化單元的處理負(fù)荷低、對污水中氮磷的處理能力不足以及難以實時監(jiān)測預(yù)防堵塞等問題。
權(quán)利要求書
1.一種人工濕地污水處理裝置，其特征在于，包括以下部分：主體填料塊(1)，所述主體填料塊(1)為整體具有長、寬、高的塊狀結(jié)構(gòu)；調(diào)節(jié)填料部(2)，所述調(diào)節(jié)填料部(2)設(shè)置于所述主體填料塊(1)的頂部位置，所述調(diào)節(jié)填料部(2)內(nèi)容納有調(diào)節(jié)填料；進(jìn)水管路系統(tǒng)(3)，所述污水處理裝置通過所述進(jìn)水管路系統(tǒng)(3)的第一端引入污水，所述進(jìn)水管路系統(tǒng)(3)的第二端與所述調(diào)節(jié)填料部(2)鄰接設(shè)置，所述污水經(jīng)所述調(diào)節(jié)填料部(2)流入所述主體填料塊(1)中；曝氣管路系統(tǒng)(4)，所述曝氣管路系統(tǒng)(4)包括兩個以上的曝氣管路，兩個以上的所述曝氣管路均穿設(shè)于所述主體填料塊(1)中，兩個以上的所述曝氣管路分別位于所述主體填料塊(1)的不同高度位置處，可分別調(diào)節(jié)各個所述曝氣管路的開度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其特征在于：所述曝氣管路包括第一曝氣管路(5)，所述第一曝氣管路(5)穿設(shè)于所述主體填料塊(1)的底部；和/或所述曝氣管路包括第二曝氣管路(6)，所述第二曝氣管路(6)穿設(shè)于所述主體填料塊(1)高度方向的中間位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污水處理裝置，其特征在于：在所述主體填料塊(1)的頂部沿長度方向間隔開設(shè)有多個調(diào)節(jié)填料槽(7)，所述多個調(diào)節(jié)填料槽(7)中分別容納所述調(diào)節(jié)填料部(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水處理裝置，其特征在于：所述進(jìn)水管路系統(tǒng)(3)的第二端設(shè)置有多個進(jìn)水支路(8)，所述多個進(jìn)水支路(8)分別位于所述多個調(diào)節(jié)填料槽(7)上方，所述進(jìn)水支路(8)上設(shè)有多個進(jìn)水孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水處理裝置，其特征在于：所述污水處理裝置還包括出水管道系統(tǒng)(9)，所述出水管道系統(tǒng)(9)的第一端包括多個收水支路(10)，所述多個收水支路(10)間隔設(shè)置于所述主體填料塊(1)的底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理裝置，其特征在于：所述第一曝氣管路(5)包括間隔設(shè)置于所述主體填料塊(1)內(nèi)底部的多個第一曝氣支路(11)，所述多個第一曝氣支路(11)與所述多個收水支路(10)位置錯開；和/或所述第二曝氣管路(6)包括沿長度方向間隔設(shè)置于所述主體填料塊(1)內(nèi)的多個第二曝氣支路(12)，所述多個第二曝氣支路(12)與所述多個進(jìn)水支路(8)的位置錯開。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的污水處理裝置，其特征在于：所述出水管道系統(tǒng)的第二端設(shè)置有出水豎管(13)，所述出水豎管(13)在所述主體填料塊(1)之外沿豎直方向設(shè)置，所述出水豎管(13)與所述多個收水支路(10)連通，所述出水豎管(13)上設(shè)置有裝置出水口(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的污水處理裝置，其特征在于：所述主體填料塊(1)中插設(shè)有透水豎管(15)，所述透水豎管(15)沿豎直方向設(shè)置，所述出水豎管(13)內(nèi)安裝有第一液位計(16)，所述透水豎管(15)內(nèi)安裝有第二液位計(17)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的污水處理裝置，其特征在于：所述出水豎管(13)上還設(shè)置有反沖洗水接口(18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其特征在于：所述調(diào)節(jié)填料占所述主體填料塊(1)的體積比例為2％～10％，所述調(diào)節(jié)填料的比表面積范圍在50～500m2/m3之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的污水處理裝置，其特征在于：所述調(diào)節(jié)填料包括以下物質(zhì)的一種或幾種：微生物包埋填料、硫鐵礦物填料、固化除磷劑、緩釋碳源填料，所述調(diào)節(jié)填料為粒狀，粒徑為6～25mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的污水處理裝置，其特征在于：所述主體填料塊(1)上種植有植物，所述主體填料塊(1)包括彈性填料，所述彈性填料的比表面積范圍在3000～30000m2/m3之間，孔隙率范圍為80％～95％。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的污水處理裝置，其特征在于：所述彈性填料包括以下物質(zhì)的一種或幾種：EVA海綿、聚氨酯海綿、纖維球，所述主體填料塊(1)由所述彈性填料通過捆扎或外框固定方式形成整體，或由所述彈性填料一體成型。
14.一種污水處理方法，其特征在于，使用上述權(quán)利要求1-13中的任一項所述的人工濕地污水處理裝置，并包括如下步驟：污水引入步驟S1，從進(jìn)水管路系統(tǒng)(3)引入污水；曝氣模式設(shè)定步驟S2，根據(jù)所述污水的特征選擇不同的曝氣模式，所述曝氣模式包括：底層曝氣模式，開啟第一曝氣管路(5)，關(guān)閉第二曝氣管路(6)；中層曝氣模式，開啟所述第二曝氣管路(6)，關(guān)閉所述第一曝氣管路(5)；雙層曝氣模式，開啟所述第一曝氣管路(5)和所述第二曝氣管路(6)；反沖洗步驟S3，將壓力水通過反沖洗水接口(18)注入出水管道系統(tǒng)，設(shè)定所述曝氣模式為所述雙層曝氣模式，使得主體填料塊(1)發(fā)生振動，在所述污水處理裝置的頂部設(shè)置抽吸裝置進(jìn)行抽吸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的污水處理方法，其特征在于：還包括堵塞監(jiān)測步驟S4，獲取第一液位計(16)和第二液位計(17)的讀數(shù)，根據(jù)讀數(shù)的差值判斷所述主體填料塊(1)內(nèi)的堵塞趨勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種人工濕地污水處理裝置及污水處理方法，用于解決自然凈化單元的處理負(fù)荷低、對污水中氮磷的處理能力不足以及難以實時監(jiān)測預(yù)防堵塞等問題。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種人工濕地污水處理裝置，包括以下部分：
主體填料塊，主體填料塊為整體具有長、寬、高的塊狀結(jié)構(gòu)；
調(diào)節(jié)填料部，調(diào)節(jié)填料部設(shè)置于主體填料塊的頂部位置，調(diào)節(jié)填料部內(nèi)容納有調(diào)節(jié)填料；
進(jìn)水管路系統(tǒng)，污水處理裝置通過進(jìn)水管路系統(tǒng)的第一端引入污水，進(jìn)水管路系統(tǒng)的第二端與調(diào)節(jié)填料部鄰接設(shè)置，污水經(jīng)調(diào)節(jié)填料部流入主體填料塊中；
曝氣管路系統(tǒng)，曝氣管路系統(tǒng)包括兩個以上的曝氣管路，兩個以上的曝氣管路均穿設(shè)于主體填料塊中，兩個以上的曝氣管路分別位于主體填料塊的不同高度位置處，可分別調(diào)節(jié)各個曝氣管路的開度。
進(jìn)一步的，曝氣管路包括第一曝氣管路，第一曝氣管路穿設(shè)于主體填料塊的底部；和/或曝氣管路包括第二曝氣管路，第二曝氣管路穿設(shè)于主體填料塊高度方向的中間位置。
進(jìn)一步的，在主體填料塊的頂部沿長度方向間隔開設(shè)有多個調(diào)節(jié)填料槽，多個調(diào)節(jié)填料槽中分別容納調(diào)節(jié)填料部。
進(jìn)一步的，進(jìn)水管路系統(tǒng)的第二端設(shè)置有多個進(jìn)水支路，多個進(jìn)水支路分別位于多個調(diào)節(jié)填料槽上方，進(jìn)水支路上設(shè)有多個進(jìn)水孔。
進(jìn)一步的，污水處理裝置還包括出水管道系統(tǒng)，出水管道系統(tǒng)的第一端包括多個收水支路，多個收水支路間隔設(shè)置于主體填料塊的底部。
進(jìn)一步的，第一曝氣管路包括間隔設(shè)置于主體填料塊內(nèi)底部的多個第一曝氣支路，多個第一曝氣支路與多個收水支路位置錯開；
和/或第二曝氣管路包括沿長度方向間隔設(shè)置于主體填料塊內(nèi)的多個第二曝氣支路，多個第二曝氣支路與多個進(jìn)水支路的位置錯開。
進(jìn)一步的，出水管道系統(tǒng)的第二端設(shè)置有出水豎管，出水豎管在主體填料塊之外沿豎直方向設(shè)置，出水豎管與多個收水支路連通，出水豎管上設(shè)置有裝置出水口。
進(jìn)一步的，主體填料塊中插設(shè)有透水豎管，透水豎管沿豎直方向設(shè)置，出水豎管內(nèi)安裝有第一液位計，透水豎管內(nèi)安裝有第二液位計。
進(jìn)一步的，出水豎管上還設(shè)置有反沖洗水接口。
進(jìn)一步的，調(diào)節(jié)填料占主體填料塊的體積比例為2％～10％，調(diào)節(jié)填料的比表面積范圍在50～500m2/m3之間。
進(jìn)一步的，調(diào)節(jié)填料包括以下物質(zhì)的一種或幾種：微生物包埋填料、硫鐵礦物填料、固化除磷劑、緩釋碳源填料，調(diào)節(jié)填料為粒狀，粒徑為6～25mm。
進(jìn)一步的，主體填料塊上種植有植物，主體填料塊包括彈性填料，彈性填料的比表面積范圍在3000～30000m2/m3之間，孔隙率范圍為80％～95％。
進(jìn)一步的，彈性填料包括以下物質(zhì)的一種或幾種：EVA海綿、聚氨酯海綿、纖維球，主體填料塊由彈性填料通過捆扎或外框固定方式形成整體，或由彈性填料一體成型。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提出了一種污水處理方法，使用上述的人工濕地污水處理裝置，并包括如下步驟：
污水引入步驟，從進(jìn)水管路系統(tǒng)引入污水；
曝氣模式設(shè)定步驟，根據(jù)污水的特征選擇不同的曝氣模式，曝氣模式包括：底層曝氣模式，開啟第一曝氣管路，關(guān)閉第二曝氣管路；中層曝氣模式，開啟第二曝氣管路，關(guān)閉第一曝氣管路；雙層曝氣模式，開啟第一曝氣管路和第二曝氣管路；
反沖洗步驟，將壓力水通過反沖洗水接口注入出水管道系統(tǒng)，設(shè)定曝氣模式為雙層曝氣模式，使得主體填料塊發(fā)生振動，在污水處理裝置的頂部設(shè)置抽吸裝置進(jìn)行抽吸。
進(jìn)一步的，還包括堵塞監(jiān)測步驟，獲取第一液位計和第二液位計的讀數(shù)，根據(jù)讀數(shù)的差值判斷主體填料塊內(nèi)的堵塞趨勢。
應(yīng)用本發(fā)明的以上技術(shù)方案，至少實現(xiàn)了如下有益效果：
1、本發(fā)明的污水處理裝置通過結(jié)合進(jìn)水管路系統(tǒng)進(jìn)水支路的位置，在主體填料塊的頂部對應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)填料部，可以提升裝置對總磷等污染物的吸附能力，提高了總磷的去除率和去除負(fù)荷，并且方便在調(diào)節(jié)填料部吸附飽和或根據(jù)水質(zhì)變化需要及時更換內(nèi)部的高性能調(diào)節(jié)填料，使得人工濕地的出水水質(zhì)更加穩(wěn)定。
2、本發(fā)明的污水處理裝置通過將高孔隙率、高比表面積的彈性填料與多層的曝氣管路系統(tǒng)相結(jié)合，提供了高異度性、高靈活度的氧化還原環(huán)境以及極大的生物膜附著面積，加快了生物除磷、去除COD、脫氮等凈化過程，同時促進(jìn)濕地植物根系的生長和穿透，加快了植物吸收同化過程，從而大大提升了污水處理裝置形成的濕地凈化單元的污水凈化速度和污水處理負(fù)荷。
3、本發(fā)明的污水處理裝置通過設(shè)計曝氣管路系統(tǒng)結(jié)合提出的污水處理方法，可根據(jù)污水特征靈活選擇不同的曝氣模式，提升了污水處理裝置處理不同類型污水的能力，提升了COD、氨氮和總氮的去除率和去除負(fù)荷，同時在反沖洗過程中大大提升了反沖洗的效率。
4、本發(fā)明的污水處理裝置占地面積小，結(jié)構(gòu)簡單方便拆裝，并通過設(shè)置出水豎管和透水豎管，建立了填料堵塞監(jiān)測系統(tǒng)，通過實時監(jiān)控濕地凈化單元前后端的液位差判定彈性填料的堵塞趨勢，配合反沖洗系統(tǒng)，使得濕地凈化單元在長期處理污水后可以及時清洗填料，延長了濕地凈化單元的運行壽命。
（發(fā)明人：林卉;安瑩玉;張東熠;延晨）
