一种生态操控和仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施的制作方法

1.本实用新型涉及一种以脱氮为目的污水处理设施，重点针对水产养殖尾水的异位处理


背景技术：

2.为避免环境水体的富营养化，脱氮常常是包括生活污水在内的一类污水处理的必然要求。利用厌氧生物反应器脱氮是城镇污水处理厂常用的技术之一，例如ao或a2o工艺。循环水养殖的水体中氮积累是长期困扰业界的一个突出问题，但采用城镇污水处理的工艺和设施来脱氮所需的投资和运行费用是水产养殖业无法承受的。在近年来兴起的户外循环水养殖系统中，主要采用低成本的塘和湿地系统处理循环使用的尾水，但因为养殖尾水含氧浓度高和塘对大气的开放性，难以形成脱氮所需的缺氧环境；又由于养殖尾水碳氮比往往偏低，且首先自发的好氧反应进一步消耗了碳源，对利用厌氧生物反应脱氮造成了新的困难。随着各级政府对符合生态农业大方向的循环水养殖模式推广力度的日益增大，寻求可行和可复制的养殖尾水脱氮技术迫在眉睫。


技术实现要素：

3.为了在塘和湿地污水处理系统中首先形成缺氧环境利用尚存的碳源脱氮，本实用新型提供了一种通过生态操控和生态仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施，构成塘和湿地污水处理系统的第一个环节。作为一种全生态或准生态、低投入、低运行成本技术，其适用于循环水养殖尾水的异位处理，也可用于农村生活污水的处理。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生态操控和生态仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施，其在塘和湿地污水处理系统的第一塘内实施，仍以与水产养殖或农村环境相协调、施工简单、四面有边坡的土体池塘为载体，在塘的水面上利用浮萍或薄膜类材料构建一个水面覆盖层，在水面下通过种植浮叶植物或沉水植物、或放置填料构建水下微生物载体，采用多孔坝从池塘一侧进水、从另一侧出水。
5.上述的第一塘水深以1.5m左右为宜，边坡取当地土壤的自然稳定坡度即可，塘的形状不限，以规则的长方形为好。
6.上述的水面覆盖层使用的薄膜类材料可以是塑料薄膜、土工布或其他纤维材料，对材料的共同要求就是不透气、隔光性好，薄膜材料上每约1m2见方留一个直径约1cm的小排气孔以让水下生化反应产生的co2和n2等逸出；薄膜材料须覆盖全部水面，四周固定在池塘的岸边上。若以养殖浮萍作为水面覆盖层，则应使浮萍致密地覆盖全水面。
7.上述的微生物载体使用的填料可以是塑料毛刷等污水处理常用的稀疏或稀松填料，必要时也可采用可缓释有机碳的自然或人造材料，若利用植物构建水下微生物载体，浮叶植物宜选叶片小而少的品种，如小叶荇菜等，沉水植物应选顶端能到达水面的长茎品种，如狐尾藻等，植物须稀疏种植。微生物载体的作用就是为在没有污泥或污水回流的条件下，避免微生物被水流带走。
8.上述的多孔坝宜在池塘长轴的两端各设置一个，一个用作进水布水、另一个用作出水，多孔坝上过流孔隙可在水面至水面以下0.5m至1.0m的范围内设置，以上布置利于水体在全塘形成推流，避免短路，同时避免在利用浮萍作为水面覆盖层的情况下浮萍被表面水流带走。
9.以上设施的工作原理是：在池塘存在水面覆盖层的情况下，基本阻断了空气中的氧气融入池塘水体，在较短时间内池塘里的水体就进入低含氧状态；高含氧的养殖尾水进入池塘与池塘里大体积的低氧水体混合后亦立即变成低氧状态，从而减缓了好氧反应；在此条件下，经过初期运行后，池塘中的厌氧微生物便会兴盛起来，不同微生物附着在微生物载体上避免被水流带走，从而形成了一个较稳定的微生态系统，在缺氧的条件下发生兼性生化反应：厌氧菌利用被保留下来的有机碳源可以顺利地发挥反硝化作用，而进水带来的部分氧气及反硝化产生的氧气则可支持低强度的需氧反应，包括硝化作用。于是整个池塘设施成为一个有效的生物脱氮反应器。
10.本实用新型的有益效果是：第一，与目前采用的塘和湿地系统比较，有效地保存了循环水养殖尾水中有限的有机碳源用于脱氮需求，实现了首先缺氧脱氮，解决了循环水养殖氮积累问题；第二，它是一个全生态或仿生态的设施，建造成本很低，运行成本趋于零；第三，由于该实用新型设施显著提高了尾水净化的效率，可以在目前采用的塘和湿地系统的基础上减少处理单元的个数，比如由4个单元减少到3个或由3个单元减少到2个，从而显著减少用于尾水处理的土地面积。
附图说明
11.下面结合附图对本实用新型进一步说明。
12.图1是本实用新型的平面示意图；图2为本实用新型的纵剖面示意图。两图均为示意，平面和立面尺寸并未按实际比例画。此二图给出的是一个完整的塘系统尾水或污水处理系统。在循环水养殖工况中，从陆基养殖容器排出的尾水先由布水渠进入第一塘处理净化，之后进入第二塘进行生物复氧，再由第二塘抽取回用于陆基养殖容器。对于农村污水，则经过第二塘以及可能的后续单元处理达标后排放。
13.图中：
14.1.第一塘。这是整个尾水或污水塘处理系统的第一个单元。
15.2.水面覆盖层。
16.3.小排气孔。在采用浮萍作为水面覆盖层的情况下，小排气孔的功能则由浮萍个体之间微小的缝隙代替。
17.4.微生物载体。
18.5.多孔坝。
19.6.第二塘。
20.7.布水渠。
具体实施方式
21.本实用新型的设计，应根据进水总氮负荷和出水浓度要求，在设施总容量、微生物生物量密度或单位空间净化效率、以及水力停留时间之间取得平衡。
22.【实施例1】全生态生物脱氮反应器
23.图中的水面覆盖层(2)采用活的浮萍，微生物载体(4)采用浮叶或沉水植物或两者的混栽。本方案的好处是完全不需要人工材料，可节省投资；另外，于微生物厌氧反硝化的同时，活的浮萍和大型水生植物也能吸收去除部分水中的氮污染物。缺点是管理有一定难度，必要时需要借助鸭子和/或草食鱼类等动物控制浮萍和大型水生植物的疯长。
24.【实施例2】全生态仿真生物脱氮反应器
25.图中的水面覆盖层(2)采用人工材料，微生物载体(4)亦采用人工填料。本方案本是对【实施例1】中生态系统的仿真，但采用人工材料代替生物材料后，使管理变得简单容易，也大大增强了系统的稳定性。
26.【实施例3】部分生态仿真生物脱氮反应器
27.图中的水面覆盖层(2)采用活的浮萍，微生物载体(4)采用人工填料。利用人工填料作为微生物载体相对于采用大型水生植物大大减小了管理的难度，维护管理水面的浮萍也比维护水下水生植物要相对容易一些。因此本方案也有它的特点和优势。


技术特征：
1.一种生态操控和仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施，其特征在于：在池塘和湿地污水处理系统的第一塘(1)内实施，在塘的水面上利用浮萍或薄膜类材料构建一个水面覆盖层(2)，在水面下通过种植浮叶植物或沉水植物、或放置填料构建水下微生物载体(4)，采用多孔坝(5)从池塘一侧进水、从另一侧出水。2.根据权利要求1所述的一种生态操控和仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施，其特征在于：所述的第一塘(1)为四面有边坡的土体池塘，深度以1.5m为宜，边坡取当地土壤的自然稳定坡度即可，塘的形状不限，以规则的长方形为好。3.根据权利要求1所述的一种生态操控和仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施，其特征在于：所述的水面覆盖层(2)采用薄膜类材料时，宜采用塑料薄膜、土工布或其他纤维材料，薄膜类材料共同的特点是不透气、隔光性好，薄膜材料上每1m2见方留一个直径1cm的小排气孔(3)，薄膜材料覆盖全部水面，四周固定在第一塘(1)的岸边上，若利用浮萍作为水面覆盖层(2)，则使浮萍致密地覆盖第一塘(1)全水面。4.根据权利要求1所述的一种生态操控和仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施，其特征在于：所述的微生物载体(4)采用人工填料时，应采用塑料毛刷一类污水处理常用的稀疏或稀松填料，宜同时添加能缓释有机碳的自然或人造材料，若利用植物构建水下微生物载体(4)，浮叶植物应选叶片小而少的品种，沉水植物应选顶端能到达水面的长茎品种，植物稀疏地种植。5.根据权利要求1所述的一种生态操控和仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施，其特征在于：所述的多孔坝(5)在池塘长轴的两端各设置一个，一个用作进水布水、另一个用作出水，多孔坝(5)上过流孔隙在水面至水面以下0.5m至1.0m的范围内设置。

技术总结
本实用新型公开了一种生态操控和生态仿真形成的缺氧塘污水脱氮设施用于循环水养殖尾水处理。鉴于循环水养殖尾水含氧量高、碳氮比低，以致现有处理工艺脱氮不力，由此造成循环水氮积累、带来系列问题，本实用新型以土体边坡池塘为载体，在塘的水面上利用浮萍或薄膜类材料构建一个水面覆盖层，在水面下通过种植浮叶植物或沉水植物、或放置填料构建水下微生物载体，采用多孔坝从池塘一侧进水、从另一侧出水，由此构成池塘和湿地污水处理系统的第一单元，在其中形成缺氧环境，可有效利用尾水的有限碳源支持反硝化反应，并与有氧反应并行，从而有效解决了循环水养殖尾水的脱氮问题，并满足低投入、零能耗的要求。该实用新型也可用于农村污水的处理。于农村污水的处理。于农村污水的处理。


技术研发人员：郭振仁
受保护的技术使用者：郭振仁
技术研发日：2021.05.11
技术公布日：2022/1/14