農(nóng)村化糞池污水排放模擬并脫氮處理的實驗裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及農(nóng)村化糞池污水排放模擬并脫氮處理的實驗裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太湖流域作為中國區(qū)域經(jīng)濟最為發(fā)達的地區(qū)之一，近年來，農(nóng)村人居生活水平迅速提高，其生活方式日益城市化，大量未經(jīng)處理的生活污水的排放導致農(nóng)村環(huán)境污染水平大幅提高，農(nóng)村分散式生活污水已成為太湖流域氮、磷污染的重要來源，由此，太湖流域逐步開展了農(nóng)村生活污水治理和處理設施建設，以生化一一生態(tài)處理技術(shù)為主流處理工藝，常用技術(shù)包括人工生態(tài)濕地、毛細管滲濾溝、塔式蚯蚓生態(tài)濾池、地埋式微動力氧化溝以及以SBR、MBR等為主體的一體化生化處理反應器等，目前，常用工藝處理量占農(nóng)村已有生活污水處理總量的80%以上。然而，農(nóng)村生活污水處理設施的有效運行是一項長期工程，由于運行費用及處理設施維護等問題導致現(xiàn)行的大量處理設施并不能正常運行，張悅等對太湖流域210個農(nóng)村生活污水處理示范工程的運行情況調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，約8%從來沒有運行，其余工程均曾經(jīng)出現(xiàn)過無法正常運行的現(xiàn)象。因此，在建立農(nóng)村生活污水處理設施完善的經(jīng)費投入及管理機制之前，因地制宜，開發(fā)投資小、基本無后續(xù)運行投入及維護管理的污水處理技術(shù)在太湖流域農(nóng)村地區(qū)具有重要意義。
[0003]實際觀察中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村化糞池經(jīng)過長時間使用，化糞池污水液面一直處于出水管道口下沿，每當注入一股污水混合物，就會有同等體積的液體從管道流走，因此，農(nóng)村化糞池出水是間歇性的，而非均勻持續(xù)不斷地出水?；S池流出的污水一般直接注入周邊土壤。在種植業(yè)污染控制方面的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)土壤具有很強的硝化作用，高濃度氨氮的化糞池污水經(jīng)土壤滲濾后出水可能具有較高的硝酸鹽氮濃度，因此利用土壤滲濾出水自然硝化特性，構(gòu)建后續(xù)出水人工脫氮系統(tǒng)可有效降低化糞池污水氮濃度，與現(xiàn)有污水處理技術(shù)相比成本優(yōu)勢顯著。
[0004]在規(guī)模性推廣上述技術(shù)前，在室內(nèi)模擬進行系統(tǒng)特征參數(shù)取值優(yōu)化工作必不可少，而室內(nèi)模擬實驗應首先遵循化糞池污水的自然排放規(guī)律，目前，模擬污水排放一般通過人工注入污水操作，研究時，需要在一天內(nèi)的不同時間對多個實驗重復子系統(tǒng)進行操作，這樣不僅麻煩，還會產(chǎn)生實驗誤差，對模擬實驗結(jié)果造成影響。因此，急需一種農(nóng)村化糞池污水排放模擬并脫氮處理的實驗裝置以實現(xiàn)實驗的自動化與精密性，最終為將土壤對氮素污染物的自然消減轉(zhuǎn)化作用及人工脫氮技術(shù)相結(jié)合，形成因地制宜、投資小、基本無后續(xù)運行投入及維護管理的農(nóng)村化糞池污水脫氮處理技術(shù)提供理論依據(jù)與特征參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，而提供能很好地模擬農(nóng)村化糞池出水狀態(tài)、實現(xiàn)農(nóng)村化糞池排放的自動化、能同時進行多組重復實驗、效率高、具有化糞池污水脫氮功能的農(nóng)村化糞池污水排放模擬并脫氮處理的實驗裝置及其使用方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
農(nóng)村化糞池污水排放模擬并脫氮處理的實驗裝置，其中:包括依次連接的原樣貯水器、蠕動栗、自動進樣器和布水器，蠕動栗連接控電開關(guān)，控電開關(guān)能控制蠕動栗動作頻率，原樣貯水器內(nèi)存儲化糞池原樣水，蠕動栗每動作一次能從原樣貯水器內(nèi)抽取定量的液體，并將液體注入自動進樣器中，自動進樣器中設置有虹吸管，虹吸管的一端伸出自動進樣器的底部與布水器連接，虹吸管的另一端設置于自動進樣器中，布水器為內(nèi)部注滿化糞池原樣水的密閉容器，數(shù)個布水管從布水器上部插入布水器中，每個布水管插入布水器內(nèi)的深度相同，且每個布水管的管體最高點高度也相同，每個布水管的另一端分別連接各自的化糞池原樣水實驗瓶，化糞池原樣水實驗瓶內(nèi)填充有土柱，化糞池原樣水在土柱作用下硝化，化糞池原樣水實驗瓶連接有脫氮裝置，脫氮裝置包括密封的脫氮盒體，脫氮盒體中為厭氧環(huán)境，脫氮盒體設置有進水口和出水口，脫氮盒體內(nèi)腔中按水流方向設置有數(shù)道隔離墻，隔離墻將脫氮盒體分隔為數(shù)個分隔腔，分隔腔中放置有反硝化菌載體，隔離墻上開設有通水孔隙，硝化后的化糞池原樣水從進水口注入脫氮盒體中，流經(jīng)反硝化菌載體脫氮后，由出水口流出。
[0007]為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括:
上述的通水孔隙分為兩種，一種為設置在隔離墻墻體上部的過水孔，一種為設置在隔離墻底部的過水間隙，每個隔離墻具有一種通水孔隙，且具有過水孔的隔離墻與具有過水間隙的隔離墻交錯設置。
[0008]上述的過水孔在隔離墻上的高度隨著水流方向依次降低，隔離墻上的過水孔分為位于隔離墻左側(cè)的左側(cè)孔和位于隔離墻右側(cè)的右側(cè)孔，同一隔離墻上只具有一種過水孔，具有左側(cè)孔的隔離墻和具有右側(cè)孔的隔離墻交錯設置。
[0009 ]上述的脫氮盒體上隨著水流方向開設有數(shù)個取樣孔。
[0010]上述的虹吸管為倒“U”型管。
[0011 ]上述的蠕動栗包括機架，機架內(nèi)設置有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上安裝有數(shù)個壓輥;機架上還設置有栗管腔，栗管從栗管腔中穿過，壓輥能在轉(zhuǎn)子的帶動下轉(zhuǎn)動至栗管腔中壓迫栗管，并將栗管中的液體向前擠壓。
[0012]上述的布水器的設置有固定圈，布水管穿過固定圈并被固定圈定位，防止布水管晃動導致各布水管的管體最高點高度不一致。
[0013]上述的虹吸管的管高長度可調(diào)，通過調(diào)節(jié)虹吸管長度，能限定一次進入布水器的液體體積。
[0014]農(nóng)村化糞池污水排放模擬并脫氮處理的實驗裝置及其使用方法，包括以下步驟:步驟一、根據(jù)所需的進樣體積V確定虹吸管的高度h，虹吸管的高度h為進樣體積V/自動進樣器的底面積S;
步驟二、根據(jù)進樣體積V設置蠕動栗單位進樣量Μ以及蠕動栗單位時間動作次數(shù)；步驟三、將蠕動栗通過栗管分別連接原樣貯水器和自動進樣器，將自動進樣器中的虹吸管的出水口連接布水器，布水器的布水管分別連接各自的化糞池原樣水實驗瓶；
步驟四、開動實驗裝置，使其工作，蠕動栗在單位時間內(nèi)向自動進樣器注入預定體積的化糞池原樣水，當自動進樣器內(nèi)的化糞池原樣水沒有沒過虹吸管的頂部時，自動進樣器不會向布水器注水，當自動進樣器內(nèi)的化糞池原樣水沒過虹吸管的頂部時，虹吸管在虹吸原理的作用下，一次性向布水器注入體積為V的化糞池原樣水，用于模擬農(nóng)村化糞池在一次性注入污物后，溢出體積為V的污水；
步驟五、由于布水器內(nèi)注滿化糞池原樣水，因此當虹吸管注入體積為V的化糞池原樣水時，會有相當體積的化糞池原樣水由布水管流出，各布水管插入布水器的深度、管體最高點高度均相同，因此注入各布水管的化糞池原樣水體積相同，各化糞池原樣水實驗瓶均在同一時間注入相同體積的化糞池原樣水，以滿足多個重復實驗需求；
步驟六、化糞池原樣水在化糞池原樣水實驗瓶中的土柱的作用下硝化，然后從進水口注入到厭氧脫氮裝置中，液體流經(jīng)分隔腔中的反硝化菌載體，反硝化菌載體上的反硝化細菌對液體進行反硝化脫氮；
步驟七、液體依次流經(jīng)各分隔腔，反復地經(jīng)過水孔和過水間隙，充分與反硝化菌載體接觸后，由出水口流出。
[0015]取樣孔能抽取脫氮裝置中部的液體，用于分析各段液體的脫氮情況。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明能高度模擬農(nóng)村化糞池排水的自然狀態(tài):農(nóng)村化糞池排水不是均勻排水，而是每次注入污物時排出等體積的污水，因此，農(nóng)村化糞池排水是間