CN217498998U - 提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，包括相互配合的预处理装置、回用监测装置、曝气生态混合氧化装置、复合垂直流人工湿地装置；曝气生态混合氧化装置内设有黑麦草、砾石、石灰石、曝气管道、与曝气管道相配合的曝气器、与曝气器相配合的时间控制器。本实用新型通过设置的曝气器，一方面能增加生态系统好氧处理范围，并结合复合垂直流人工湿地装置，形成好氧、缺氧、厌氧、缺氧环境，增加生态系统对有机物和氮的去除，提升了工业园区生化尾水生物安全，另一方面通过控制曝气强度，能节约能源的使用。

Description

提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理的技术领域，尤其涉及一种提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置。

背景技术

精细磷化工产品属于工业生产原料和日用消费必需的原料，被广泛应用于医药、电子、建材、环保等行业，具有较高的附加值，且市场需求潜力大，已成为国民经济中具有重要作用的一个行业。伴随着下游产品需求的稳步增长及运用领域的不断扩展，精细磷化工行业面临广阔发展前景。目前精细磷化工领军企业在迈向高质量发展的进程中，环保风险、化工园区综合竞争力等有待加强。

精细磷化工产业园在培育产业链的过程中，污水排放波动性大，有机污染物种类复杂且浓度高，可生化性差，有些生产线排放污水还含有多种重金属离子，盐度高且酸性强，因此污水生物毒性大且较难处理。为有效减低环保风险，园区建设污水处理厂，污水经园区污水处理厂预处理达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的三级标准和地区污水处理厂接管标准后由工业园管网排入地区污水处理厂。但是通常只关注COD、NH₃-N、SS、总磷、总氮等指标的提升，而对水质生物安全关注较少。原污水中含有一些有毒有害物质，即使是经过了园区污水处理厂的处理，毒害影响不能完全消除，甚至会在食物链里不断蓄积。

针对化工园区尾水的深度处理技术主要有物理法、化学法和生物法，物理法常见的有膜分离、活性炭吸附等；化学法有高级氧化等；生物法有接触氧化、A₂O、SBR等。最近也开始使用组合工艺以及生态工程技术来对尾水进行提标，如潘兴华等采用Fenton氧化+混凝沉淀+曝气生物滤池(BAF)，许明等采用组合人工湿地来净处理化工园污水处理厂尾水。现有方法对化工园区尾水具有一定的净化效果，但均只针对常规水质指标的去除，较少考虑水质生物安全的提升。近年来逐渐有科研人员关注尾水毒性去除，如中国专利号为CN107459170A的专利公开了一种去除精细化工生化处理尾水毒性的方法，该方法处理步骤依次为催化臭氧氧化和吸附，出水毒性满足《水质急性毒性的测定发光细菌法》(GB/T15441-1995)标准，但该方法仅用物理化学方法去除COD，并且对尾水COD浓度的要求在102mg/L以下。中国专利号为CN106517641B的专利公开了一种基于毒性削减的造纸废水深度处理与安全生态利用集成技术，其技术步骤依次为内循环厌氧反应器处理；芬顿流化床处理；人工湿地净化处理。中国专利号为CN106348551A公开了一种印染行业生化尾水毒性削减、回用监测系统及处理方法，该方案将磁性树脂反应器与生态塘、人工湿地等生态系统进行合理的组合。上述两种方法分别应用于造纸废水和印染废水深度处理技术领域，人工湿地单元应用的是表面流和单向垂直流，基质应用陶粒、砾石和鹅卵石，相比较复合垂直流人工湿地而言，功能层单一且容积使用效率相对偏低，并且在基质方面没有针对化工尾水中难降解有机物的去除进行基质优选，在进行生态毒理学测试的时候使用的是斑马鱼等热带鱼，而稀有鮈鲫作为我国生态毒理学测试的模式动物，相比于斑马鱼而言，温度适应范围广、胚胎和初孵仔鱼相对较大(易观察、操作)、对有机物污染敏感性更高，因此更适用于对我国水质生物安全进行检测。目前缺乏有效的提升精细磷化工产业园尾水生物安全的生态处理技术。

实用新型内容

基于现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，解决了现有技术中缺乏有效的提升精细磷化工产业园尾水生物安全技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，包括通过管道相互配合连接的预处理装置、回用监测装置、曝气生态混合氧化装置、复合垂直流人工湿地装置；曝气生态混合氧化装置内设有黑麦草、砾石、石灰石、曝气管道、与曝气管道相配合的曝气器、与曝气器相配合的时间控制器。

可选的，预处理装置内设有水力提升器、与水力提升器相配合的出水管、与水力提升器相配合的进出水控制器。

可选的，复合垂直流人工湿地装置内设有第一植物，两个穿孔布水管、陶粒、铁碳微电解材料、活化沸石、碎石、第一穿孔集水管、第二穿孔集水管、第二植物、两个排水管、可调节液位放空管。

可选的，回用监测装置内设有第三植物。

可选的，预处理装置与回用监测装置之间连通有输送管道，输送管道呈Y型。

进一步的，输送管道、排水管上装设有阀门。

本实用新型的关键部件：曝气管道、铁碳微电解材料、可调节液位放空管、排水管、稀有鮈鲫。

本实用新型的曝气生态混合氧化装置针对现有生态湿地对有机物去除效率低，增加曝气管道，形成曝气生态混合氧化装置，在污染物冲击负荷较大的情况下也获得了较好的有机物去除效果。

复合垂直流人工湿地装置针对精细磷化工产业园生化尾水特点选取了针对性基质，尤其是使用铁碳微电解材料，应用电化学方法在湿地内降解难降解污染物。

针对植物生长需要水位调节，设置了可调节液位放空管。稀有鮈鲫为回用监测装置主要的指示物种，用于监测排放废水的毒性。

排水管为低温和夏季长藻时的运行管路，解决了冬季低温结冰及夏季水面长藻的问题。本实用新型在前端曝气增加了生态系统对尾水可生物降解有机物的去除效率，后端的微电解材料的添加及厌氧环境增加了对尾水难降解有机物的去除，并为脱氮提供电子供体。当冬季气温较低时，可采用加大前端曝气量，调节后端系统的水位，保证湿地冬季的运行。通过对污染物的转化降解，出水排到回用监测系统中。本实用新型在提高精细磷化工产业园生化尾水水质的同时也提升了生物安全性，且生态处理方法操作简单，运行费用低，景观效果较好，有助于精细磷化工绿色生态产业园园区建设。

本实用新型的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置具有以下有益效果：

1、通过生态处理装置前端的曝气，增加生态系统好氧处理范围，结合复合垂直流人工湿地，形成好氧-缺氧-厌氧-缺氧环境，增加生态系统对有机物和氮的去除，提升了工业园区生化尾水生物安全。

2、通过在生态系统内添加微电解材料，将废水中难降解有机物转化为易降解有机物，增加废水中有机污染物的去除，同时可为反硝化脱氮提供电子供体。

3、通过设置高低不同的出水管路，依据冻土层深度设置不同地区低出水管路位置，克服了现有生态系统冬季无法运行或者运行效果差的问题，也解决了夏季湿地表面藻类难以去除的问题。

4、通过控制曝气强度，节约能源的使用；并控制系统运行，实现周期性进水。

5、通过草地、湿地、沉水植物、稀有鮈鲫的景观搭配，实现了娱乐、观赏、休闲、教育、水质监测于一体的工业园区尾水处理景观，形象的展现了生态处理方法及装置对提升工业园区生化尾水生物安全所起的作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的生态处理装置的结构示意图；

图2为冬季运行时稀有鮈鲫胚胎畸形率及存活率示意图，其中(a)为畸形率，(b)为存活率；

图3为夏季运行时稀有鮈鲫胚胎畸形率及存活率示意图，其中(a)为畸形率，(b)为存活率。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-预处理装置，2-水力提升器，3-出水管，4-进出水控制器，5-曝气生态混合氧化装置，6- 黑麦草，7-砾石，8-石灰石，9-曝气管道，10-曝气器，11-时间控制器，12-复合垂直流人工湿地装置，13-第一植物，14-穿孔布水管，15-陶粒，16-铁碳微电解材料，17-活化沸石，18- 碎石，19-第一穿孔集水管，20-第二植物，21-第二穿孔集水管，22-排水管a，23-排水管b， 24-阀门a，25-阀门b，26-可调节液位放空管，27-回用监测装置，28-第三植物，29-稀有鮈鲫，30-阀门c，31-阀门d。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面参见图1至图3对本实用新型的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置进行详细说明。

本实用新型所提供的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置包括：通过管道相互配合连接的预处理装置1、回用监测装置27、曝气生态混合氧化装置5、复合垂直流人工湿地装置12。

曝气生态混合氧化装置5内设有黑麦草6、砾石7、石灰石8、曝气管道9、与曝气管道9 相配合的曝气器10、与曝气器10相配合的时间控制器11。曝气生态混合氧化装置5用曝气管道9进行曝气，复合垂直流人工湿地装置12使用微电解材料分隔缺氧区与厌氧区，形成好氧缺氧混合区、厌氧区。

通过设置的曝气器10，一方面能增加生态系统好氧处理范围，并结合复合垂直流人工湿地装置，形成好氧、缺氧、厌氧、缺氧环境，增加生态系统对有机物和氮的去除，提升了工业园区生化尾水生物安全，另一方面通过控制曝气强度，能节约能源的使用。

本实施例的预处理装置1内设有水力提升器2、与水力提升器2相配合的出水管3、与水力提升器2相配合的进出水控制器4。

本实施例的复合垂直流人工湿地装置12内设有第一植物13，两个穿孔布水管14(分别位于下行池的顶部和上行池的底部)、陶粒15、铁碳微电解材料16、活化沸石17、碎石18、两个穿孔集水管(第一穿孔集水管19和第二穿孔集水管21)、第二植物20、两个排水管、可调节液位放空管26，其中第一植物13包括美人蕉、风车草。第二植物20包括香蒲、鸢尾，并种植于上行池中。

本实施例的回用监测装置27内设有第三植物28，其中，第三植物28包括苦草，回用监测装置27内养殖有稀有鮈鲫29。回用监测装置27设置沉水植物和稀有鮈鲫29，具有悬浮物沉淀和水质监测功能。

本实施例的预处理装置1与回用监测装置27之间连通有输送管道，输送管道呈Y型。

本实施例的输送管道、排水管上装设有阀门。排水管包括排水管a22和排水管b23，阀门包括分别安装在排水管b23和排水管a22上的阀门a24、阀门b25、以及安装在输送管道上的阀门c30、阀门d31。

本实用新型的生态处理装置的污水流向为：污水先排入预处理装置1，经水力提升器2将污水提升至预处理装置1上的出水管3并流入曝气生态混合氧化装置5。污水在曝气生态混合氧化装置5采用推流方式向前流动，经底部的穿孔墙后通过上部的排水管将污水排进改良型的复合垂直流人工湿地装置12。污水进入复合垂直流人工湿地装置12后，经穿孔布水管14 将污水均匀布撒在下行池的表面，之后污水在推流的作用下向下流动，在下行池的底部，污水经第一穿孔集水管19收集后，流入上行池底部的穿孔布水管，经上行池底部的穿孔布水管将污水均匀布设，之后在推流的作用下向上流动，经第二穿孔集水管21收集后经上部的排水管b23或中上部的排水管a22排出。复合垂直流人工湿地装置12排出的污水流入回用监测装置27，之后回流进入预处理装置1或者排出回用。

预处理装置1的作用为进行水质水量的调节，曝气生态混合氧化装置5通过曝气实现污水中好氧环境，加强对污水中可生化有机物的降解，并实现有机氮及氨氮向硝酸盐氮转化。复合垂直流人工湿地装置12的下行池及上行池的最上部可实现微好氧环境，中上部可实现缺氧环境，填充基质为陶粒15，为下行池好氧缺氧混合区和上行池好氧缺氧混合区；底部可实现厌氧环境，填充基质为活化沸石17和碎石18所在区域，分别为下行池厌氧区和上行池厌氧区；废水首先在下行池缺氧区进行反硝化作用脱氮，之后经过铁碳微电解材料16(下行池微电解区)将废水中部分难降解有机物转化为易降解有机物，并为反硝化作用提供电子供体；之后经过厌氧区，可将废水中的难降解有机物水解酸化，为上行池缺氧区的反硝化脱氮提供可利用碳源。回用监测装置27的作用为过滤澄清和水质监测，通过水草的作用实现水质的过滤，采用稀有鮈鲫进行水质监测。

预处理装置1的水力提升器2可通过进出水控制器4控制进入曝气生态混合氧化装置5的进水周期及每次进水量。曝气器10(鼓风曝气泵)可通过时间控制器11控制曝气周期及时间。改良型复合垂直流人工湿地装置12可通过开关阀门a24、阀门b25实现运行水位的调节；可通过调节可调节液位放空管26实现非正常状况下的池体内水位的调节。排水可通过阀门 c30、阀门d31的开关实现废水回流进入预处理装置1或者排出回用。

本实用新型的生态处理装置在气温较低时的运行方法为，增加曝气生态混合氧化装置5的曝气量，关闭阀门a24，阀门b25，使复合垂直流人工湿地装置12在冻土层以下深度运行，既可以防止污水结冰，也可以起到保温作用，增加冬季运行时污染物的去除效率。

生态处理装置在夏季长藻时的运行方法为，关闭阀门a24，打开阀门b25，使改良型复合垂直流人工湿地装置12中污水在基质表面以下流动，在阳光的暴晒下，可杀死基质表面藻类，同时也不影响运行。

生态处理装置的主体基质可采用大粒径的砾石7，底部基质可采用石灰石8，用于平衡废水 pH。活化沸石17采用小粒径，增加污染物去除，碎石18采用大粒径，起到支撑和布水作用。好氧缺氧混合区的基质陶粒15吸附能力强，易于后期更换及植物吸收营养。铁碳微电解材料16可来源于水生植物烧制生物炭，实现资源再利用。

本实用新型采用不同种类植物搭配，曝气生态混合氧化装置5铺设黑麦草，复合垂直流人工湿地装置12采用不同种类的植物进行搭配，下行池种植美人蕉、风车草，上行池种植香蒲、鸢尾；回用监测装置可种植沉水植物，养殖稀有鮈鲫。

具体的，稀有鮈鲫29的胚胎毒性试验方法参考《鱼类胚胎急性毒性试验方法》(OECD TG 236)。监测结果显示，夏季和冬季对废水中污染物均具有较好的去除效果，出水生物安全性得到大幅提高。

表1某精细磷化工产业园生化尾水处理冬季运行情况

表2某精细磷化工产业园生化尾水处理夏季运行情况

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本实用新型的包含范围之内。

Claims (6)

1.提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，其特征在于，包括：通过管道相互配合连接的预处理装置(1)、回用监测装置(27)、曝气生态混合氧化装置(5)、复合垂直流人工湿地装置(12)；

所述曝气生态混合氧化装置(5)内设有黑麦草(6)、砾石(7)、石灰石(8)、曝气管道(9)、与曝气管道(9)相配合的曝气器(10)、与曝气器(10)相配合的时间控制器(11)。

2.根据权利要求1所述的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，其特征在于：所述预处理装置(1)内设有水力提升器(2)、与水力提升器(2)相配合的出水管(3)、与水力提升器(2)相配合的进出水控制器(4)。

3.根据权利要求2所述的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，其特征在于：所述复合垂直流人工湿地装置(12)内设有第一植物(13)，两个穿孔布水管(14)、陶粒(15)、铁碳微电解材料(16)、活化沸石(17)、碎石(18)、第一穿孔集水管(19)、第二穿孔集水管(21)、第二植物(20)、两个排水管、可调节液位放空管(26)。

4.根据权利要求1所述的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，其特征在于：所述回用监测装置(27)内设有第三植物(28)。

5.根据权利要求3所述的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，其特征在于：所述预处理装置(1)与回用监测装置(27)之间连通有输送管道，输送管道呈Y型。

6.根据权利要求5所述的提升精细磷化工产业园生化尾水生物安全的生态处理装置，其特征在于：所述输送管道、排水管上装设有阀门。

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