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一種人工濕地原水的預處理裝置及其工藝.pdf

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一種 人工 濕地 預處理 裝置 及其 工藝
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摘要
申請專利號:

CN201511023151.X

申請日:

2015.12.30

公開號:

CN105540791A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 1/52申請日:20151230|||公開
IPC分類號: C02F1/52; C02F1/76 主分類號: C02F1/52
申請人: 湖北中碧環保科技股份有限公司
發明人: 李孟; 張斌; 史艾華; 柳超穎
地址: 432000 湖北省孝感市開發區車站工業園
優先權:
專利代理機構: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 代理人: 鐘鋒;張秋燕
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201511023151.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.10.23|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種人工濕地原水的預處理裝置及其工藝,人工濕地原水經該裝置處理后進入人工濕地,該裝置包括筒體、入口、擾流板、轉向板、防渦器、排污口、導流層、出口、投藥口;所述筒體由上部的中空圓柱體一、中部的中空倒椎體、下部的中空圓柱體二組成;所述入口和投藥口設置在筒體的頂部,所述排污口設置在筒體的底部,所述擾流板、轉向板、防渦器設置在筒體內壁上,并且出口開設在筒體側壁上。本發明在分離水中懸浮顆粒的同時,具備去除原水中低含量氨氮的功能,有效解決現有人工濕地在處理懸浮物含量較高的污水時易發生堵塞的問題。

權利要求書

1.一種人工濕地原水的預處理裝置,人工濕地原水經該裝置處理后進入人工濕地,其
特征在于它包括筒體、入口、擾流板、轉向板、防渦器、排污口、導流層、出口、投藥口;
所述筒體由上部的中空圓柱體一、中部的中空倒椎體、下部的中空圓柱體二組成;所述入口
和投藥口設置在筒體的頂部,所述排污口設置在筒體的底部,所述擾流板、轉向板、防渦器
設置在筒體內壁上,并且出口開設在筒體側壁上。
2.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述原水入口
的方向為筒體的切向方向。
3.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述擾流板沿
筒體內壁的縱向分布M層,M為不小于1的整數;同一層的擾流板沿筒體內壁的周向均勻
分布,數量為N,N為不小于1的整數。
4.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述同一層相
鄰的兩個擾流板交錯布置,能夠形成夾角。
5.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述擾流板設
置在筒體上部的中空圓柱體一、中部的中空倒椎體的內壁上。
6.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述防渦器為
一中空椎體,且所述防渦器與中空圓柱體二的頂端相連且向上延伸。
7.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述轉向板為
一設置在筒體內層的中空倒椎體二,半徑略小于筒體;所述轉向板與筒體內壁之間的空間即
為導流層。
8.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述擾流板、
轉向板與防渦器之間的空間為分離腔,防渦器與排污口之間的空間為收集腔。
9.根據權利要求1所述的一種人工濕地原水的預處理裝置,其特征在于所述出口位于
導流層頂端,開設于筒體側壁上。
10.權利要求1所述裝置的一種人工濕地原水的預處理工藝,其特征在于包括如下步
驟:
1)原水切向流入上述裝置,流經擾流板使原水流速加快,由層流轉換變為湍流;
2)投藥口定期投加氧化劑,以出水中氨氮含量達到指定數值來控制氧化劑的加入量;
3)當原水流經分離腔,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻力,向該預處理裝置
中心軸處運動,形成中心核,并在自身重力作用下滑落至收集腔;而產生高速湍流的原水將
向筒體壁面處運動并聚集,流經轉向板、防渦器時向上轉向進入分離腔流經位于導流層從出
口流出,懸浮物則沉淀到收集腔內;
4)出口流出的即為去除懸浮顆粒和氨氮后的原水,收集腔內的懸浮物從底部排污口排
出。

說明書

一種人工濕地原水的預處理裝置及其工藝

技術領域

本發明涉及一種人工濕地原水的預處理裝置及其工藝,屬于環保領域。

背景技術

人工濕地填料有礪石和土壤組成,礫石分兩層。由于進水中存在懸浮雜質和有機雜物
等,在經過人工濕地時會被基質截留或者吸附到基質表面,致使基質的孔隙率會慢慢降低,
降低到一定程度后,基質的水力傳導率便會非常低,使污水的處理效率大大降低,且會出現
堵塞現象。因此常由于設計不當使出水達不到設計要求或不能達標排放,有的人工濕地反而
成了污染源。因此,人工濕地在處理懸浮物含量較高的污水,須在濕地之前設置預處理設
施,盡量去除水中的懸浮物和漂浮物,防止堵塞。

目前,低濃度脫氮的實用性技術主要為生物脫氮和物化脫氮。物化法中折點加
氯法反應迅速,所需設備投資少,但液氯的安全使用和儲存要求高,且處理成本也較高;沉
淀法工藝簡單、速度快,但處理效果易受反應時間、pH、沉淀劑、投加量影響;離子交換
法處理廢水時首先需要將廢水進行預處理以去除懸浮物,除此之外,如果以樹脂為交換的顆
粒,消耗量大,再生困難,運行成本高。

折點氯化法采用將次氯酸鈉粉末投入原水中,將氧化成N2的化學脫氮工藝。
當次氯酸鈉粉末投入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低,氨的濃度降為零。當投入量
超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化。
處理氨氮污水所需的實際投藥量取決于溫度、pH值及氨氮濃度,氧化每克氨氮需要9~
10mg氯氣,pH值在6~7時為最佳反應區間,接觸時間為0.5~2小時。

折點氯化法除氨機理如下:

NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O

NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl-

NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-

折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化,使廢水中全部氨
氮降為零,同時使廢水達到消毒的目的。對于氨氮濃度低(小于50mg/L)的廢水來說,用
這種方法較為經濟。氯化法的處理率達90%~100%,處理效果穩定,不受水溫影響,在寒
冷地區此法特別有吸引力,投資較少,但運行費用高,副產物氯胺和氯化有機物會造成二次
污染,氯化法只適用于處理低濃度氨氮廢水。

考慮到人工濕地投資建設和占地面積的限制,新建一套物化系統,專門用于原水低濃度
氨氮的去除,經濟上顯然是不夠合理的,而且也會帶來管理上的麻煩。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種人工濕地原水的
預處理裝置及其工藝,在分離水中懸浮顆粒的同時,具備去除原水中低含量氨氮的功能,有
效解決現有人工濕地在處理懸浮物含量較高的污水時易發生堵塞的問題。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為:

一種人工濕地原水的預處理裝置,人工濕地原水經該裝置處理后進入人工濕地,該裝置
包括筒體、入口、擾流板、轉向板、防渦器、排污口、導流層、出口、投藥口;所述筒體由
上部的中空圓柱體一、中部的中空倒椎體、下部的中空圓柱體二組成;所述入口和投藥口設
置在筒體的頂部,所述排污口設置在筒體的底部,所述擾流板、轉向板、防渦器設置在筒體
內壁上,并且出口開設在筒體側壁上。

按上述方向,所述原水入口的方向為筒體的切向方向。

按上述方案,所述擾流板沿筒體內壁的縱向分布M層,M為不小于1的整數;同一層
的擾流板沿筒體內壁的周向均勻分布,數量為N,N為不小于1的整數。優選地,所述同一
層相鄰的兩個擾流板交錯布置,能夠形成夾角。更優選地,所述相鄰的兩個擾流板交錯布置
形成夾角為90°,例如所述相鄰的兩個擾流板分別沿水平方向向上45°或者向下45°分
布。

按上述方案,所述擾流板設置在筒體上部的中空圓柱體一、中部的中空倒椎體的內壁
上。

按上述方案,所述防渦器為一中空椎體。優選地,所述防渦器與中空圓柱體二的頂端相
連且向上延伸。

按上述方案,所述轉向板為一設置在筒體內層的中空倒椎體二,半徑略小于筒體;所述
轉向板與筒體內壁之間的空間即為導流層。優選地,所述轉向板為一設置在中空倒椎體一內
層的中空倒椎體二,半徑略小于筒體的中空倒椎體一;所述轉向板與中空倒椎體一內壁之間
的空間即為導流層。

按上述方案,所述擾流板、轉向板與防渦器之間的空間為分離腔,防渦器與排污口之間
的空間為收集腔。在分離腔中,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻力,向擾流器中心
軸處運動,形成中心核,并在自身重力作用下滑落至收集腔;防渦器能阻擋仍然懸浮的懸浮
物上升趨勢,使其沉淀到收集腔內。

按上述方案,所述出口位于導流層頂端,開設于筒體側壁上。

采用上述裝置的人工濕地預處理工藝,包括如下步驟:

1)原水切向流入上述裝置,流經擾流板使原水流速加快,由層流轉換變為湍流;

2)投藥口定期投加氧化劑,以出水中氨氮含量達到指定數值來控制氧化劑的加入量;

3)當原水流經分離腔,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻力,向該預處理裝置
中心軸處運動,形成中心核,并在自身重力作用下滑落至收集腔;而產生高速湍流的原水將
向筒體壁面處運動并聚集,流經轉向板、防渦器時向上轉向進入分離腔流經位于導流層從出
口流出,懸浮物則沉淀到收集腔內;

4)出口流出的即為去除懸浮顆粒和氨氮后的原水,收集腔內的懸浮物從底部排污口排
出。

按上述方案,原水中氨氮濃度為不超過50mg/L,懸浮顆粒濃度為不超過800mg/L。

按上述方案,所述原水以流速5~12m/s進入入口。

按上述方案,所述懸浮顆粒通常情況下比原水的密度大。

按上述方案,所述氧化劑為次氯酸鈉粉末。還可以投加其他試劑,以去除原水在其他的
污染物。

本發明的原理是:當原水從切向方向的入口(1)以一定的速度進入,內置的擾流板
(2)使液體流速加快,由層流轉換變為湍流,可以大大地提高反應器的固液分離水平,懸
浮物去除效果明顯增強;水平方向成徑向均勻布置擾流板(如8個擾流板,相鄰兩個擾流板
交錯布置,或向上45°,或向下45°,豎直方向布置4層,共32塊擾流板)由于紊動度很高
(相當于靜態攪拌器),流體中的懸浮物不易沉淀成垢;當流體流經圓柱形的分離腔(3)
時,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻力,向擾流器中心軸處運動,形成中心核,并
在自身重力作用下滑落至收集腔(4);而產生高速湍流的液體將向壁面處運動并聚集,遇到
轉向板(5)時會有一個180°的向上轉向,形成更有效的分離,液體防渦器(6)使仍然懸浮
的懸浮物沉淀到收集腔內,從底部排污口(7)排出;入口端增設投藥口(10),定期投加氧
化劑,由此實現水中氨氮以及其他污染物的去除。

與現有技術相比,本發明的有益效果是:

A、本發明對不需濾網濾盤,免去了堵網堵盤現象,也不需要經常更換濾袋,固液分離
可連續無止境進行,節約成本,減少占地,無運行費用,不需外部動力,不需更換部件,節
約能源提高人工濕地出水效果。

B、本發明對微污染水源即含低氨氮水源中氨氮含量的去除有明顯效果:在水力擾流器
入口端增設投藥口,定期投加氧化劑,由于紊流,藥劑與氨氮混合均勻,使在懸浮顆粒去除
的同時,氯化法對氨氮處理率可達90%~95%,處理效果穩定。

C、本發明排污不需反沖洗水,節省了排污水,沒有流量損失。

D、本發明分離過程中,設備沒有任何運動產生,沒有機械設備的運動磨損,沒有可動
元件和維護的備件,不需要維修,免維護運行。

本發明通過結構和運行方式上的設計,利用重力和摩擦力作用來去除水中的可沉降懸浮
顆粒,并在原水入口端增設投藥口定期投加氧化劑,使之在分離水中懸浮顆粒的同時,采用
折點氯化法去除原水中低含量的氨氮,是一種用于去除原水懸浮顆粒與低濃度氨氮的原水預
處理裝置,利用重力和摩擦力作用來去除水中的可沉降懸浮顆粒。

附圖說明:

圖1是本發明的結構示意圖,左圖為剖視圖,右圖為俯視圖。

圖1中:1—入口;2—擾流板;3—分離腔;4—收集腔;5—轉向板;6—防渦器;7—
排污口;8—導流層;9—出口;10—投藥口;11—中空圓柱體一;12—中空倒椎體、13—中
空圓柱體二。

具體實施方式

為了更好地理解本發明,下面結合實施例和附圖進一步闡明本發明的內容,但本發明不
僅僅局限于下面的實施例。

如圖1所示,一種人工濕地原水的預處理裝置,人工濕地原水經該裝置處理后進入人工
濕地,該裝置包括筒體、入口1、擾流板2、轉向板5、防渦器6、排污口7、導流層8、出
口9、投藥口10;所述筒體由上部的中空圓柱體一11、中部的中空倒椎體12、下部的中空
圓柱體二13組成;

所述入口1的方向為筒體的切向方向,設置在筒體上部的中空圓柱體一11的頂部;所
述投藥口10設置在筒體的頂部,與入口1相通;所述排污口7設置在筒體下部的中空圓柱
體二13底部;

所述擾流板2設置在筒體上部的中空圓柱體一11、中部的中空倒椎體12的內壁上;所
述防渦器6為一中空椎體,與中空圓柱體二13的頂端相連且向上延伸;所述轉向板5為一
設置在中空倒椎體一11內層的中空倒椎體二,半徑略小于筒體的中空倒椎體一11,轉向板
5頂部與筒體壁面成倒角相連;所述轉向板5與中空倒椎體一11內壁之間的空間即為導流
層8;所述出口9位于導流層8頂端,開設于筒體側壁上。

按上述方案,所述擾流板2沿筒體內壁(筒體上部的中空圓柱體一11、中部的中空倒
椎體12的內壁上)的縱向分布4層,同一層的擾流板2沿筒體內壁的周向均勻分布8個,
同一層相鄰的兩個擾流板2交錯布置,能夠形成夾角。優選地,所述相鄰的兩個擾流板2交
錯布置形成夾角為90°,例如所述相鄰的兩個擾流板2分別沿水平方向向上45°或者向下
45°分布。

按上述方案,所述擾流板2、轉向板5與防渦器6之間的空間為分離腔3,防渦器6與
排污口7之間的空間為收集腔4。在分離腔3中,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻
力,向筒體的中心軸處運動,形成中心核,并在自身重力作用下滑落至收集腔4;防渦器6
能阻擋仍然懸浮的懸浮物上升趨勢,使其沉淀到收集腔4內。

實施例1

采用上述裝置的人工濕地預處理工藝,包括如下步驟:

1)配制原水氨氮濃度20mg/L,懸浮顆粒濃度370mg/L,以12m/s的流速切向流入上述
裝置,流經擾流板使原水流速加快,由層流轉換變為湍流;

2)投藥口定期投加氧化劑,以出水中氨氮含量達到指定數值來控制氧化劑的加入量,
本實施例中氧化劑為次氯酸鈉粉末,投加量為12mg/L;

3)當原水流經圓柱形的分離腔,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻力,向該預
處理裝置中心軸處運動,形成中心核,并在自身重力作用下滑落至收集腔;而產生高速湍流
的原水將向筒體壁面處運動并聚集,流經轉向板、防渦器時向上轉向進入分離腔,遇到轉向
板會有一個180°的向上轉向,經導流層從出口流出,懸浮物則沉淀到收集腔內;

4)出口流出的即為去除懸浮顆粒和氨氮后的原水,收集腔內的懸浮物從底部排污口排
出。

實施例2

采用上述裝置的人工濕地預處理工藝,包括如下步驟:

1)配制原水氨氮濃度30mg/L,懸浮顆粒濃度540mg/L,以12m/s的流速切向流入上述
裝置,流經擾流板使原水流速加快,由層流轉換變為湍流;

2)投藥口定期投加氧化劑,以出水中氨氮含量達到指定數值來控制氧化劑的加入量,
本實施例中氧化劑為次氯酸鈉粉末,投加量為16mg/L;

3)當原水流經圓柱形的分離腔,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻力,向該預
處理裝置中心軸處運動,形成中心核,并在自身重力作用下滑落至收集腔;而產生高速湍流
的原水將向筒體壁面處運動并聚集,流經轉向板、防渦器時向上轉向進入分離腔,遇到轉向
板會有一個180°的向上轉向,經導流層從出口流出,懸浮物則沉淀到收集腔內;

4)出口流出的即為去除懸浮顆粒和氨氮后的原水,收集腔內的懸浮物從底部排污口排
出。

實施例3

采用上述裝置的人工濕地預處理工藝,包括如下步驟:

1)配制原水氨氮濃度40mg/L,懸浮顆粒濃度610mg/L,以12m/s的流速切向流入上述
裝置,流經擾流板使原水流速加快,由層流轉換變為湍流;

2)投藥口定期投加氧化劑,以出水中氨氮含量達到指定數值來控制氧化劑的加入量,
本實施例中氧化劑為次氯酸鈉粉末,投加量為20mg/L;

3)當原水流經圓柱形的分離腔,比流體密度大的懸浮顆粒能夠克服水力阻力,向該預
處理裝置中心軸處運動,形成中心核,并在自身重力作用下滑落至收集腔;而產生高速湍流
的原水將向筒體壁面處運動并聚集,流經轉向板、防渦器時向上轉向進入分離腔,遇到轉向
板會有一個180°的向上轉向,經導流層從出口流出,懸浮物則沉淀到收集腔內;

4)出口流出的即為去除懸浮顆粒和氨氮后的原水,收集腔內的懸浮物從底部排污口排
出。

以上實施例中預處理工藝前后效果對比如表1所示。

表1


經本發明所述的人工濕地預處理裝置及其工藝處理后的污水可達到《城鎮污水處理廠污
染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準:COD≤60mg/L,BOD≤20mg/L,SS≤
20mg/L,總氮≤20mg/L,總磷≤1mg/L。經預處理,出水水質可以與三級處理出水水質相
當。

以上所述僅是本發明的優選實施方式,應當指出,對于本領域的普通技術人員來說,在
不脫離本發明創造構思的前提下,還可以做出若干改進和變換,這些都屬于本發明的保護范
圍。

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