CN211284068U - 一种废水净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于废水净化技术领域，具体涉及一种废水净化装置。该废水净化装置包括好氧区、缺氧区、厌氧区，通过配合使用强化了废水中氨氮的转化效率，提高了反硝化水平，进一步改善了水质，该装置可以同时实现COD的降解、总氮的降解和磷酸盐的化学去除，可以对生活废水达到深度硝化的作用；好氧区可以在提高水体中氧气含量的同时强化硝化作用，为反硝化作用提供充分的硝酸盐；缺氧区上层溶氧高的区域可以强化氨氮硝化作用，下层低溶氧区进行反硝化作用，但该缺氧区的主要作用是进行异养反硝化，充分利用有机碳，进行总氮初步降解；厌氧区对磷酸盐有较好的化学去除效果，同时石灰石可以缓冲酸化的影响，避免酸性条件对微生物群落的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于废水净化技术领域，具体涉及一种废水净化装置。
背景技术
人类的生存活动离不开水。据估计，地球表面覆盖着13亿(km3)的水资源，其中淡水只有3000万(km3)，人类可以直接取用的只占淡水资源的0.014％。我国是水资源较丰富的国家之一，水资源总量为28124亿立方米，位居世界第六。然而由于人口众多，以12亿计，我国人均占有水资源量仅2340m3，约为世界人均占有水量的1/4，水资源合理有效使用日显重要。
随着社会不断进步，城市化速度逐渐加快，农村环境治理成为现阶段主要的环境治理任务之一。由于农村生活废水排放分散，排放的生活污水的浓度低，变化大，污水量也都比较小，在缺少市政污水管网的农村地区普通的集中式污水处理设施在实际运行中存在很大的局限性。使用传统水处理工艺，要达到低污染水体的脱氮除磷，需要较多工艺，且需要投加药剂，成本高，效率低。
中国专利文献CN107879477A公开了一种折叠式多级内电解潜流人工湿地，包括折叠式多级内电解潜流湿地床体和出水渠，出水渠设于折叠式多级内电解潜流湿地床体的下游；折叠式多级内电解潜流湿地床体内部按流向分隔为三级，该系统中的好氧系统无法使氨氮生活污水达到深度硝化的作用，主要用于工业园内含盐尾水的处理，对于农村生活污水的处理来说具有很大的局限性；且每一级潜流湿地床体基质自下而上依次为粗砾石层、中砾石层、细砾石层和细碎石层，中砾石层内设有铁炭，但是铁炭需要在酸性条件下才能有较好的作用，但铁炭在酸性介质中长期浸泡后易于板结成块，造成堵塞，处理效果降低。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中农村生活污水净化系统对氨氮污水不能达到深度硝化的作用，效率低、处理效果差等缺陷，从而提供了一种废水净化装置。
为此，本实用新型提供了以下技术方案。
本实用新型提供了一种废水净化装置，包括，
好氧区，设置有第一填料层和第一种植层，用于实现硝化作用，将含氮有机物转化为硝态氮；
缺氧区，与所述好氧区连通，设置有第一承托层和第二填料层，用于实现异养反硝化作用，将硝态氮转化为氮气；
厌氧区，与所述缺氧区连通，设置有第二承托层和第三填料层，其中，所述第三填料层为石灰石和硫铁矿的混合物，用于实现自养反硝化作用和磷酸盐的化学去除。
所述石灰石和硫铁矿的质量比为1：(0.6-1.3)。
所述好氧区的设置形式为上向流进水；
所述缺氧区的设置形式为下向流进水；
所述厌氧区的设置形式为上向流进水。
所述废水净化装置还包括净化区，与所述厌氧区连通，用于实现固体悬浮物的降解。
所述净化区内由下至上设置有第三承托层、第四填料层和第二种植层。
所述好氧区设置有曝气装置，包括充氧装置、太阳能板和曝气管。
所述曝气装置的功率不超过50W。
进一步地，缺氧区和/或厌氧区还包括上盖体。
所述第一承托层、第二承托层、第三承托层均为鹅卵石层。
所述第一承托层、所述第二承托层和所述第三承托层的高度可以相同，也可以不同。
所述第一填料层和第一种植层之间还设置有透水孔板。
所述第一填料层为好氧生物填料层；
所述第二填料层为轻质陶粒层；
所述第四填料层为火山岩层。
所述第一种植层设有水芹等耐性较强，富集污染物能力较强的植物；
所述第二种植层设有美人蕉等对土壤要求不高且具有一定观赏效果的挺水植物。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
1.本实用新型提供的废水净化装置，包括好氧区、缺氧区、厌氧区，通过配合使用强化了废水中氨氮的转化效率，提高了反硝化水平，进一步改善了水质，该装置可以同时实现COD的降解、总氮的降解和磷酸盐的化学去除，可以对生活废水达到深度硝化的作用；好氧区可以在提高水体中氧气含量的同时强化硝化作用，为反硝化作用提供充分的硝酸盐，且好氧区可以为微生物提供大量的附着场所，通过设置第一种植层，既可以吸附少量曝气产生的气体，又有助于污染物的吸收，起到良好的景观作用；缺氧区中可以利用生长在填料上脱氮假单胞菌等异养反硝化细菌，以可生化碳源作为电子供体，将硝酸盐中的氮作为电子受体，将硝态氮还原为氮气，此外，该缺氧区上层溶氧高的区域可以强化氨氮硝化作用，下层低溶氧区进行反硝化作用，但该缺氧区的主要作用是进行异养反硝化，充分利用有机碳，进行总氮初步降解；厌氧区对磷酸盐有较好的化学去除效果，通过在厌氧区中设置第三填料层，填料是石灰石和硫铁矿的混合物，Fe2+和S-可以作为电子供体强化电子传递，铁离子与磷酸盐反应生成磷酸铁沉淀，石灰石可以提供缓释的无机碳源，确保在低碳源条件下仍可进行自养反硝化，即避免了反硝化过程中碳源不足导致的反硝化不彻底的问题，同时石灰石可以缓冲酸化的影响，避免酸性条件对微生物群落的影响。
2.本实用新型提供的废水净化装置，该装置在好氧区、缺氧区和厌氧区的设置形式分别为上向流进水、下向流进水和上向流进水，减少了发生堵塞的风险；
该装置还设置有净化区，可以进一步降低难降解的固体悬浮物，改善水质。本实用新型通过在缺氧区和厌氧区设置上盖体，可以减少天气及空气对缺氧、厌氧环境的影响。
该装置中的好氧区还设置有曝气装置，曝气装置中含有太阳能板，可以起到节约能源的作用。
3.本实用新型提供的废水净化装置，第一填料层为轻质填料，比表面积大，可以为微生物提供大量的附着场所；第二填料层为轻质陶粒层，有较高的比表面积；第四填料层为火山岩层，火山岩有着高比表面积，有很强的吸附能力，可以对前面反应区产生的残留的悬浮固体，如磷酸铁、氢氧化铁、矿石屑等进行截流，提高出水水质。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例1中废水净化装置的俯视图；
图2是本实用新型实施例1中废水净化装置的正视图；
图3是本实用新型实施例1中缺氧区的结构示意图；
图4是本实用新型实施例1中好氧区中曝气管的设置示意图；
图5是本实用新型对比例2中废水净化装置的俯视图；
附图标记：
1-废水净化装置；2-好氧区；3-缺氧区；4-厌氧区；5-净化区；6-进水管道； 7-第一管道；8-第二管道；9-第三管道；10-出水口；11-充氧装置；12-上下式布水器；13-第一填料层；14-第一种植层；15-作物水芹；16-第一承托层；17-第三填料层；18-第四填料层；19-作物美人蕉；20-第二填料层；21-太阳能板；22- 曝气管；23-第二承托层；24-第三承托层；25-透水孔板；26-第二种植层。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本实用新型，并不局限于所述最佳实施方式，不对本实用新型的内容和保护范围构成限制，任何人在本实用新型的启示下或是将本实用新型与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供了一种废水净化装置1，包括好氧区2、缺氧区3、厌氧区4，参见图1和图2；
好氧区2包括第一填料层(好氧生物填料层)13和第一种植层(种植作物是水芹15，第一种植层的土壤是黏土)14，用于实现硝化作用，将含氮有机物转化为硝态氮，为反硝化作用提供充足的硝酸盐，好氧区内废水是采用上向流进水，第一种植层与第一填料层之间通过透水孔板25进行分隔，好氧区下方还设置有进水管道6，进水管道是DN50的UPVC材质的管道，废水经进水管道排入待净化的废水，废水通过上下式布水器12进入好氧生物填料层，然后通过透水孔板25进入第一种植层；
缺氧区3包括第一承托层(鹅卵石层)16和第二填料层(轻质陶粒层)20，见图3，主要用于实现异养反硝化作用，将硝态氮还原为氮气，充分利用有机碳，强化总氮降解，缺氧区内废水采用下向流进水，第二填料层20和第一填料层13通过第一管道7连通，第一管道的材质是DN50 UPVC，废水通过第一管道7，从好氧区的第一种植层流入缺氧区的第二填料层，然后再流入第一承托层16，通过上下式布水器12后进入第二管道8，第二管道的材质是DN50UPVC；该缺氧区还设置有上盖体，用于减少天气和空气对缺氧区环境的影响；
厌氧区4包括第二承托层(鹅卵石层)23和第三填料层(填料是质量比为 1：1的石灰石和硫铁矿的混合物)17，用于实现磷酸盐的化学去除和自养反硝化作用，废水在厌氧区内采用上向流进水，废水经第二管道8后，通过上下式布水器12后进入厌氧区的第二承托层23，然后再经第三填料层17得到净化后废水；该厌氧区还设置有上盖体，用于减少天气和空气对厌氧环境的影响；
作为一种改进的实施方式，还包括净化区5，净化区包括第二种植层(第二种植层的土壤是黏土，作物是美人蕉19)26、第四填料层(火山岩层)18 和第三承托层24，通过第三管道9与厌氧区4连通，用于实现固体悬浮物的降解，第三管道的材质是DN50 UPVC，净化区下方还设置有出水口10，废水依次经第二种植层、第四填料层和第三承托层后，从上下式布水器12进入出水口 10，排出，得到净化后的废水。
作为另一种改进的实施方式，好氧区还包括曝气装置，曝气装置包括太阳能板21、充氧装置11和曝气管22，曝气管的材质是DN15的UPVC管道，曝气管设置在上下式布水器和第一填料层底部的中间位置，通过在DN15的UPVC 管道上等距离向上打孔进行曝气，曝气管在好氧区中的设置情况见图4，主要用于反映曝气管在好氧区中的设置情况；其中，太阳能板可以起到节能减排的效果。
作为最优的实施方式，见图1和图2，废水净化装置包括好氧区2、缺氧区 3、厌氧区4、净化区5和曝气装置，该装置可以同时实现COD的降解、总氮的降解和磷酸盐的化学去除，可以对生活废水达到深度硝化的作用，同时也可以进一步降低难降解的固体悬浮物，改善水质。
对比例1
本对比例提供了一种废水净化装置，包括好氧区2、缺氧区3、厌氧区4 和净化区5，如图2所示；
好氧区2包括第一填料层(好氧生物填料层)13和第一种植层(种植作物是水芹15，第一种植层的土壤是黏土)14，用于实现硝化作用，将含氮有机物转化为硝态氮，为反硝化作用提供充足的硝酸盐，好氧区内废水是采用上向流进水，第一种植层与第一填料层之间通过透水孔板25进行分隔，好氧区下方还设置有进水管道6，进水管道是DN50的UPVC材质的管道，废水经进水管道排入待净化的废水，废水通过上下式布水器12进入好氧生物填料层，然后通过透水孔板25进入第一种植层；好氧区还包括曝气装置，曝气装置包括太阳能板21、充氧装置11和曝气管22，曝气管的材质是DN15的UPVC管道，曝气管设置在上下式布水器和第一填料层底部的中间位置；
缺氧区3包括第一承托层(鹅卵石层)16和第二填料层(轻质陶粒层)20，主要用于实现反硝化作用，将硝态氮还原为氮气，充分利用有机碳，强化总氮降解，缺氧区内废水采用下向流进水，第二填料层20和第一填料层13通过第一管道连通，第一管道的材质是DN50UPVC，废水通过第一管道7，从好氧区的第一种植层流入缺氧区的第二填料层，然后再流入第一承托层，通过上下式布水器12后进入第二管道8，第二管道的材质是DN50 UPVC；该缺氧区还设置有上盖体，用于减少天气和空气对缺氧区的环境的影响；
厌氧区4包括第二承托层(鹅卵石层)23和第三填料层(填料是铁炭)17，用于实现磷酸盐的化学去除和反硝化作用，废水在厌氧区内采用上向流进水，废水经第二管道后，通过上下式布水器12后进入厌氧区的第二承托层23，然后再经第三填料层后，通过第三管道9进入净化区，第三管道的材质是DN50 UPVC；该厌氧区还设置有上盖体，用于减少天气和空气对厌氧环境的影响；
净化区5包括第二种植层(第二种植层的土壤是黏土，作物是美人蕉19) 26、第四填料层(火山岩层)18和第三承托层24，净化区下方还设置有出水口，废水依次经第二种植层、第四填料层和第三承托层后，从上下式布水器12进入出水口，排出，得到净化后的废水。
对比例2
本对比例提供了一种废水净化区，包括好氧区2、厌氧区4和净化区5，如图5所示；
好氧区2包括第一填料层(好氧生物填料层)13、第一种植层(种植作物是水芹，第一种植层的土壤是黏土)14和曝气装置，第一种植层与第一填料层之间通过透水孔板25进行分隔，曝气装置包括太阳能板21、充氧装置11和曝气管22，曝气管的材质是DN15的UPVC管道，通过在DN15的UPVC管道上等距离向上打孔进行曝气，曝气管在好氧区中的结构见图3，图3是好氧区的俯视图，好氧区下方还设置有进水管道6，进水管道是DN50的UPVC材质的管道，废水经进水管道排入待净化的废水，废水通过上下式布水器12进入好氧生物填料层，然后通过透水孔板25进入第一种植层；好氧区还包括曝气装置，曝气装置包括太阳能板21、充氧装置11和曝气管22，曝气管的材质是DN15 的UPVC管道，曝气管设置在上下式布水器和第一填料层底部的中间位置；
厌氧区4包括第二承托层(鹅卵石层)23和第三填料层(填料是质量比为 1：1的石灰石和硫铁矿的混合物)17，废水从好氧区的第一种植层流入厌氧区的第二承托层16，然后再经第三填料层后，通过第三管道9进入净化区，第三管道的材质是DN50 UPVC；该厌氧区还设置有上盖体，用于减少天气和空气对厌氧环境的影响；
净化区5包括第二种植层(第二种植层的土壤是黏土，作物是美人蕉19) 26、第四填料层(火山岩层)18和第三承托层24，净化区下方还设置有出水口，废水依次经第二种植层、第四填料层和第三承托层后，从上下式布水器12进入出水口，排出，得到净化后的废水。
试验例
本试验例测试了实施例1中最优实施方式、对比例1和对比例2中的废水、好氧区出口废水、缺氧区出口废水、厌氧区出口废水和净化区出口废水的化学需氧量(COD)、氨氮、总氮、总磷和水中悬浮物(简称SS)的含量，具体见表1；
废水中的COD含量的测试方法：国标化学需氧量的测定(GB11914-89)；
废水中的氨氮含量的测试方法：纳氏试剂光度法(GB7479-87)；
废水中的总氮含量的测试方法：过硫酸钾氧化-紫外线分光光度法 (GB11894-89)；
废水中的总磷含量的测试方法：钼酸铵分光光度法(GB 11893-89)；
废水中的SS含量的测试方法：重量法(GB11901-89)；
表1废水中COD、氨氮、总氮、总磷和SS的含量
从表1中可知，实施例1即本实用新型可以同时实现COD的降解、总氮的降解和磷酸盐的化学去除，有效降低废水的化学需氧量(简写COD，用于表征废水中有机污染物的含量)、氨氮、总氮、总磷和水中悬浮物(简称SS)的含量。
实施例1和对比例1相比说明，厌氧区内第三填料层是石灰石和硫铁矿的混合物有助于降低废水中总磷和悬浮物的含量，同时使反硝化进行的更加彻底；
实施例1和对比例2相比说明，设置缺氧区可以强化总氮降解。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种废水净化装置，其特征在于，包括，
好氧区，设置有第一填料层和第一种植层，用于实现硝化作用，将含氮有机物转化为硝态氮；
缺氧区，与所述好氧区连通，设置有第一承托层和第二填料层，主要用于实现异养反硝化作用，将硝态氮转化为氮气；
厌氧区，与所述缺氧区连通，设置有第二承托层和第三填料层，其中，所述第三填料层为石灰石和硫铁矿的混合物，用于实现自养反硝化作用和磷酸盐的化学去除。
2.根据权利要求1所述的废水净化装置，其特征在于，所述石灰石和硫铁矿的质量比为1：(0.6-1.3)。
3.根据权利要求1或2所述的废水净化装置，其特征在于，所述好氧区的设置形式为上向流进水；
所述缺氧区的设置形式为下向流进水；
所述厌氧区的设置形式为上向流进水。
4.根据权利要求1或2所述的废水净化装置，其特征在于，所述废水净化装置还包括净化区，与所述厌氧区连通，用于实现固体悬浮物的降解。
5.根据权利要求4所述的废水净化装置，其特征在于，所述净化区内由下至上设置有第三承托层、第四填料层和第二种植层。
6.根据权利要求1或2所述的废水净化装置，其特征在于，所述好氧区设置有曝气装置，包括充氧装置、太阳能板和曝气管。
7.根据权利要求1或2所述的废水净化装置，其特征在于，缺氧区和/或厌氧区还包括上盖体。
8.根据权利要求1或2所述的废水净化装置，其特征在于，所述第一承托层、第二承托层、第三承托层均为鹅卵石层。
9.根据权利要求1或2所述的废水净化装置，其特征在于，所述第一填料层和第一种植层之间还设置有透水孔板。
10.根据权利要求5所述的废水净化装置，其特征在于，所述第一填料层为好氧生物填料层；
所述第二填料层为轻质陶粒层；
所述第四填料层为火山岩层。
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|---|---|---|---|---|
| CN116332343A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-06-27 | 江苏省环境工程技术有限公司 | 硫自养反硝化硫基磁性填料及其制备方法与应用 |
| CN117023829A (zh) * | 2022-04-30 | 2023-11-10 | 北京环域生态环保技术有限公司 | 一种利用太阳能保温强化冬季人工湿地脱氮的系统和方法 |
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2019
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