[发明专利]一种新型垂直流自动充氧环形人工湿地系统

说明书

技术领域

本发明属于环境工程污水处理技术领域，更具体地设计了一种垂直流自动充氧环形人工湿地系统，适用于生活污水、受污染地表水、面源污水。

背景技术

人工湿地是20世纪七八十年代发展起来的一种新型废水处理工艺，由于该方法具有效率高、投资少、运转费用低等特点，已经被广泛应用于含油废水、生活污水、养殖废水处理以及湖泊污染防治等领域，但是由于布水不均，填料级配不合理，植物传输氧气有限以及受环境温度影响大等原因，导致人工湿地堵塞、供氧不足形成了严重的还原环境，同时也限制了微生物的硝化作用，一直存在着脱氮效率低的问题。因此，提高湿地的脱氮效果，关键在于改善湿地的布水和供氧环境，从而提高硝化作用效果。

目前，人工湿地主要有3种形式：表面流，地下潜流，垂直流。表面流湿地与自然湿地极为类似，运行效果受气候影响较大，夏季还会滋生大量蚊蝇，环境卫生条件较差；地下潜流湿地虽然有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好等特点，但是由于该工艺利用植物根系的输氧作用，因此对植被要求较高，而且控制相对复杂，脱氮效果欠佳。垂直流湿地的污水从湿地表面纵向流向填料床底部，床体处于不饱和状态，氧气可通过大气扩散和植物传输进人湿地系统。垂直流湿地的硝化能力高于地下潜流湿地，该工艺中废水利用水的重力作用向下流动，保温效果好、负荷高、处理效果受气候的影响小，目前国际上采用较多的也正是这种工艺。但是氮的去除一直是潜流人工湿地效能的限制因素，尤其是在冬季。一般TN去除率为40％以下，NH₃^-去除率为45％以下。

垂直流人工湿地处理系统对氮的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉淀以及氨的挥发，植物的吸收和湿地中微生物作用下经硝化、反硝化作用去除。微生物的硝化、反硝化作用在氮的去除中有重要作用，其基本条件是存在大量的硝化和反硝化细菌和适当的湿地土壤环境条件，硝化过程中需要硝化菌群的存在以及必要的好氧环境。但是由于潜流式湿地内部，特别是非根际区经常处于厌氧状态，从而限制了硝化菌的增长及硝化反应的发生。

当前人工湿地的增氧方式有：一是在湿地系统内安装开孔通气管，进行自然通气；二是用空气压缩机连续或间歇向湿地系统中的开孔管进行强化通气；三是利用风能向湿地系统中的开孔管通入空气。这三种增氧方式有以下不足：

1、通气管是空气自流换气，空气传递效率不高；且多层通气管的铺设，增加了湿地系统的基建投资。

2、风能增氧方式受地域及气候限制很大，造成湿地系统处理效果不稳定。

3、三种增氧方式都没有创造硝化、反硝化反应所需最优的好氧、厌氧交替变化的环境条件，导致湿地出水中NO₃^-的浓度增加，氮的去除率下降。

4、三种增氧方式都是直接将开孔通气管埋在湿地系统的基质中，细小的沙砾极易堵塞通气管的开孔。

5、本发明可有效提高人工湿地的水处理效率，大幅度降低单位水处理湿地的占地率，。

发明内容

本发明是为了弥补上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种垂直流湿地均匀布水和增氧系统，该系统利用环形流人工湿地延长污水接触时间并设置自动充氧系统，创造了微生物硝化、反硝化反应所需的好氧、厌氧交替变化的环境条件，大大提高了脱氮效果。

本发明的技术方案是：

本发明的特点是：废水经分流槽利用水自然流动布水依次设置：下行流环形湿地和上行流环形湿地，再经射流器自动充氧回流到外层，本发明的结构特点在于下行流环形池和上行流环形池均采用圆形环流装置，中间设有隔墙，下行流环形池填充细砂和砾石，并附有植被，上行流环形池填充细砂和鹅卵石，并附有草本植物，下行流环形池基质层比上行流环形池基质层高10～20cm。

本发明的特点也在于集水池与自动充氧射流器相连，射流器上的出水口与分流槽成45°。

一种新型垂直流自动充氧环形人工湿地系统，在于：

设置布水的分流槽、下行流环形池和上行流环形池构成人工湿地系统，集水池和回流泵以及空心环流射流器构成污水收集和二次循环处理过程；在底部连通的下行流环形池和上行流环形池以及集水池组成垂直流人工湿地，下行流环形池的底部与上行流环形池连通，在集水池上方设置空心环流射流器，并与回流管连接。

下行流环形池和上行流环形池均具有基质层；所述空心环流射流器包括：喷嘴、进气管、混合室、喉管、扩散管和尾管；空心环流射流器工作过程为：污水通过喷嘴和进气管汇合，经过进气管通入气流的反冲作用溢流到混合室然后经过喉管导入到扩散管最终由尾管输出，完成充氧过程。