申请日2012.04.24
公开(公告)日2012.08.15
IPC分类号C02F3/30; C02F3/32
摘要
本发明涉及环境工程污水处理系统，具体涉及一种风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统。为了解决现有人工湿地污水处理系统在处理污水时存在的湿地中氧含量偏低的技术问题，本发明提出了一种风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统。其特点是通气系统利用风能带动风车及与之相连的扇叶转动，形成叠加负压，抽吸另一端通过向上短管与大气相通的变径通气管，产生增强负压，增加空气在管道中的流动与扩散，强化湿地复氧，从而增进好氧生物降解及硝化反应。本发明具有充分利用风能与压能，强化复氧、脱氮效率高、净化效果好等优点。
权利要求书
1.一种风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，包括池体(17)、填充在池体(17)内的基质(16)、种植在基质(16)表面的植被，其特征在于，还包括：
布水系统：位于基质(16)表面的布水池(2)、悬挂在布水池(2)上方的集水槽(3)、与布水池(2)连接且水平埋置在基质(16)内的不少于一个的布水支管(6);
通风系统：呈“L”形状且埋于布水支管(6)下方的不少于一个的通气管(13)、通过45°弯头件向上连接在通气管(13)横段管口的进气短管(14)、位于通气管(13)竖段末端上方的排气装置;
通气管(13)横段管口伸出池体(17)侧面、其竖段管口伸出基质(16)表面，其埋在基质(16)内的部分设有若干通气孔(15)，通气管(13)的竖段末端为两端粗中间细的渐变结构、其中最细处的管径为通气管(1)管径的1/5-1/3;进气短管(14)的进气口高于通气管(13)横段且其进气口处管径大于通气管(13)的管径;
排气装置包括固定于通气管(13)上方的风车(8)、位于通气管(13)竖段末端管内与风车(8)连接的小扇叶(12)，所述的风车(8)包括四个矩形片状主扇叶(8w)，主扇叶(8w)尾部为两个相切的弧度为1.05-1.4的弧形片(8s)，主扇叶(8w)短边竖向连接于同一转轴，相邻两主扇叶(8w)之间垂直，相对两主扇叶(8w)中心对称;
排水系统：位于池体(17)底部的排水口、排水口连接有水位管(20)，水位管(20)上设有位于不同高度的水位控制阀(21)。
2.根据权利要求1所述的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，其特征在于，进气短管(14)进气口处的管径为通气管(13)管径的1.2-1.8倍;通气管(13)位于同一水平面、交替布置。
3.根据权利要求1或2所述的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述的进气短管(14)高出通气管(13)横段3cm-5cm。
4.根据权利要求1或2所述的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，其特征在于，通气管(13)竖段和其横段之间拐角圆弧的圆心角为45度。
5.根据权利要求1或2所述的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述布水池(2)置于基质(16)表面中部;集水槽(3)为脉冲式集水槽(3)，挂在布水池(2)中央上方。
6.根据权利要求1或2所述的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述的池体(17)深度为1.8 -2.0m，所述的水位控制阀(21)距离基质(16)表面0.8-1.0m;所述的通气管(13)横段埋设于距离基质(16)表面小于80cm的位置。
说明书
风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统
技术领域
本发明涉及环境工程污水处理系统，具体涉及一种风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统。
背景技术
人工湿地污水处理技术是20世纪70年代发展起来的污水生态处理新技术，其原理是利用人工湿地中的植物、微生物及填料间的相互协同作用实现水质改善，具有良好的社会、经济与生态环境效益。
在实际工程中，氧的含量普遍偏低是制约人工湿地污水净化的重要因素。氧含量不足易导致好氧生物活性低及氨氮硝化不充分，净化及脱氮效率低。为克服上述缺陷，国内外在湿地建设过程中，有的采用耗能曝气方式，有的采用减小湿地深度来增加复氧能力，或者采用中国专利文献200710078209.X通过设置通风管并采取进水—反应—出水—排空的循环运行模式，强化系统底部复氧，但通风管中的空气流动性差，不利于复氧;或者采用中国专利文献CN 1562772A利用通气管两端连接的导气管分别于地表的抽风扇相连及直接与大气相通，其风能抽气扇的转动缺乏驱动力，不利于空气的扩散与湿地复氧;或者采用中国专利文献200710170584.7利用细粒径基质与中粒径基质成条带状间接排列，中粒径基质的表面裸露作为大气复氧通道来复氧，复氧效果较好，但空间占用较多。
发明内容
为了解决现有人工湿地污水处理系统在处理污水时存在的湿地中氧含量偏低的技术问题，本发明提出了一种风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统。
本发明的技术方案：
一种风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，包括池体、填充在池体内的基质、种植在基质表面的植被，其特别之处在于，还包括：布水系统、通气系统和排水系统;
布水系统：位于基质表面的布水池、悬挂在布水池上方的集水槽、与布水池连接且水平埋置在基质内的不少于一个的布水支管;
通风系统：呈“L”形状且埋于布水支管下方的不少于一个的通气管、通过45°弯头件向上连接在通气管横段管口的进气短管、位于通气管竖段末端上方的排气装置;
通气管横段管口伸出池体侧面、其竖段管口伸出基质表面，其埋在基质内的部分设有若干通气孔，通气管竖段末端为两端粗中间细的渐变结构、其中最细处的管径为通气管管径的1/5-1/3;进气短管的进气口高于通气管横段且其进气口处管径大于通气管的管径;
排气装置包括固定于通气管上方的风车、位于通气管竖段末端管内与风车连接的小扇叶，所述的风车包括四个矩形片状主扇叶，主扇叶尾部为两个相切的弧度为1.05-1.4的弧形片，主扇叶短边竖向连接于同一转轴，相邻两主扇叶之间垂直，相对两主扇叶中心对称;
排水系统：位于池体底部的排水口、排水口连接有水位管，水位管上设有位于不同高度的水位控制阀。
本发明提供的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，优选的，进气短管进气口的管径为通气管管径的1.2-1.8倍;通气管位于同一水平面、交替布置。
本发明提供的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，优选的，所述的进气短管高出通气管横段3cm-5cm，
本发明提供的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，优选的，通气管竖段和横段之间拐角圆弧的圆心角为45度。
本发明提供的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，优选的，所述布水池置于基质表面中部;集水槽为脉冲式集水槽，挂在布水池中央上方。
本发明提供的风能叠加负压通气复氧人工湿地污水处理系统，优选的，所述的池体深度为1.8 m -2.0m，所述的水位控制阀位于距离基质表面0.8m-1.0m之间;所述的通气管横段水平埋设于距离基质表面小于80cm的位置。
本发明的有益效果：
第一，通风系统的重要特性是风能叠加多重负压，增加通风管两端的大气压力差，促进管道中空气的流动与扩散，增加湿地中基质的溶解氧，为硝化反应创造有利力条件。风车快速随风转动，并带动与之相连的小扇叶一起转动，形成两级叠加负压，并且，由于通风管竖段末端管径的变化，产生文丘里效应，形成三级叠加负压，从而增强通气管道中空气的流动与扩散，并通过通气管道中的通气孔扩散到湿地中;特殊的风车主扇叶形态，能够捕捉不同来风的功能，并能最大限度的利用风能。
第二，脉冲布水的方式可实现自动周期运行，有利于充分发挥基质填料的作用及加强系统复氧。在间歇布水的过程中，通过集水槽的集水与布水池的布水，可实现均匀布水，有效发挥基质填料的作用，并且有三次加强复氧效果，一是进水管输水至集水槽的过程，二是集水槽的水倒入布水池至布水支管的过程，三是每个运行周期都存在布水的运行间隙，上述三个过程都增加了水与空气的接触，增加了复氧效果。
第三，利用水位控制好氧与厌氧分区，实现硝化与反硝化一体化，便于管理，减少用地。
从人工湿地的构建到利用液位合理分区，从间歇布水到风能与压能利用等，都是合理地利用自然原理，进行污水生态处理是一项节能、环保、生态的污水处理系统。