一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置

《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》属于环境工程污水处理技术领域，更具体涉及一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法，同时还涉及一种补充复合垂直流人工湿地碳源方法的装置，适用于低碳氮比污水的处理。

人工湿地是二十世纪七十年代发展起来的一种新型污水处理工艺，具有效率高、成本低、运行管理简单等特点，在生活污水、特种工业废水、采矿污水、农业和畜牧业污水、垃圾场渗滤液以及水产养殖废水的处理方面都有应用。

人工湿地脱氮的主要途径是依靠微生物的硝化与反硝化作用，而其它的去除途径如植物吸收、氨氮挥发等的去除量是非常少的。湿地系统中的有机氮首先由氨化菌作用完成向氨氮转化的氨化过程，氨氮在亚硝化菌、硝化菌的作用下继续转化为硝态氮（NO₂^-、NO₃^-），最后亚硝酸氮或硝酸氮在反硝化作用下还原为N₂O和N₂从系统中排除。系统中的氮的去除主要是反硝化作用的结果。它是一个还原反应，需要有机碳源提供电子供体。因而，能否提供充足的反硝化反应所需的碳源就直接决定着湿地系统脱氮能力的高低。中国南方比较常见的是低碳氮比的污水，在进行生物处理时脱氮效率低，造成出水TN无法达标排放。如何解决此类低碳氮比污水的脱氮效率已成为近来研究的热点。

截至2008年12月30日，补充人工湿地碳源的方式主要是在进水中补充，从本质上讲只是改变进水性质的一种方式，而且这些做法会造成部分碳源在湿地上层发生好氧分解，造成碳源的浪费，增加不必要的污水处理成本，因此如何通过增加人工湿地系统内部碳源，增强系统功能，从而提高脱氮效率值得探索。

图1为一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法的管道装置示意图。

其中，1-碳源溶解槽（粉末快速溶解槽）、2-计量泵、3-连接软管、4-复合垂直流人工湿地通气管、5-管壁开孔的放空管。

2018年12月20日，《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》获得第二十届中国专利奖优秀奖。

参见图1一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法，其步骤是：

A、按照图1，将复合垂直流人工湿地通气管与管壁开孔的放空管用三通连接，形成碳源输送管道，然后将连接软管的一端套在露出湿地填料表层的通气管上，另一端与计量泵的出水口相连。湿地内安装填料，种入植物。

B、根据处理污水量和湿地进水C/N，计算湿地处理污水所需要投加的碳源量，称取后将定量碳源投入到溶解槽中，在搅拌下将碳源充分溶解到自来水中，实施例中每套复合垂直流人工湿地处理水量为60升/天，补充葡萄糖1.5克，溶解到500毫升自来水中。

C、在复合垂直流湿地进水之前，将A中的液态碳源用计量泵提升到复合垂直流湿地的通气管中，液态碳源顺着通气管向下流入与其底部相连的管壁开孔的放空管中，然后从管壁开孔的放空管管壁上的开孔中流出，最后进入到湿地底部填料中。

D、液态碳源一次性输入到湿地底部后，拔掉通气管上的连接软管，开始湿地进水、运行阶段，恢复湿地通气管的原有功能。

一种实现上述的补充复合垂直流人工湿地碳源的方法的装置，它包括碳源溶解槽1、计量泵2、连接软管3、复合垂直流人工湿地通气管4、管壁开孔的放空管5。各装置的功能与连接关系是：计量泵2分别与碳源溶解槽1、连接软管3相连，复合垂直流人工湿地通气管4分别与连接软管3、管壁开孔的放空管相连5，复合垂直流人工湿地通气管4与湿地底部的管壁开孔的放空管5用三通连接，管壁开孔的放空管5位于湿地底层，管壁开孔的放空管5管壁开孔孔径为5～7毫米，孔间距为150～200毫米。

A、碳源溶解槽1：外加碳源一般是粉末状的固体，需要先进入碳源溶解槽进行溶解，《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》选用带搅拌机的快速溶解槽。

B、计量泵2：对不同处理量和不同C/N的污水，投加到湿地中的碳源量都不一样，需要进行精确投加，因此《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》采用计量泵进行碳源调控。

C、连接软管3：用于计量泵出水口与复合垂直流人工湿地通气管的连接，功能是作为外加碳源的输送管道。

D、复合垂直流人工湿地通气管4：通气管是从湿地底部伸出到湿地表层上的立管，原有功能是将湿地内部微生物作用下产生的各种气体（N₂、CO₂、CH₄等）输出到大气中，并能够补充湿地氧气。在《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》中，将复合垂直流人工湿地通气管4与湿地底部的管壁开孔的放空管5用三通连接，形成一个系统，用作碳源的输送管道。

E、管壁开孔的放空管5：管壁开孔的放空管5位于湿地底层，原有功能是为了在湿地需要进入空床阶段或检修时，排干湿地内部的处理水。但在湿地正常运行阶段，放空管是闲置的，所以在《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》中，将湿地放空管充分利用起来，用来与通气管连接后输送外加碳源。管壁开孔的放空管5管壁开孔孔径为5～7毫米，孔间距为150～200毫米。所使用到的管道管径根据湿地处理水量、碳源投加量和设计规范计算决定，在此不予限定。

在实施例中其工作过程是：

（1）按照上述补充复合垂直流人工湿地碳源的方法A，构建处理水量为60升/天的复合垂直流人工湿地小试系统两套，湿地填料由无烟煤、生物陶粒、沸石三种组成，下行流湿地中种植美人蕉，上行流池内种植菖蒲。

（2）将1.5克葡萄糖溶解到500毫升自来水中，因为水量小，直接用烧杯代替溶解槽。

（3）将500毫升葡萄糖水溶液直接倒入其中一套小试系统的通气管中，将500毫升自来水倒入另外一套系统中作为对照组。

（4）开始湿地进水，进水硝态氮浓度均值为28.8毫克/升，COD_Cr均值为110毫克/升，水力负荷为0.85立方米/（平方米·天），水力停留时间为20小时。

（5）取两套湿地出水进行水质分析，对照组与投加1.5克葡萄糖后的系统硝态氮出水浓度分别为12.38毫克/升、7.98毫克/升，硝态氮平均去除率分别为57.0％、72.3％。

实验结果表明通过补充碳源到复合垂直流人工湿地底部，为反硝化反应提供足够的电子供体，改善了湿地进行反硝化的环境，湿地对低碳高氮废水的脱氮效果有显著性提高。在实施例中，进水中含有的COD_Cr加上投加的1.5克葡萄糖，实际碳氮比仅为4.3∶1，远低于在进水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比（6∶1～7∶1）。因此该补充碳源方法的突出优点是显著性提高湿地脱氮效率，并节约外加碳源成本。

一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置专利目的

《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》的目的是在于提供了一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法，在不影响湿地通气管与放空管原有的功能上，又利用它们作为补充碳源的输送管道，补充外碳源到湿地底部，为反硝化反应提供足够的电子供体，改善了湿地进行反硝化的环境，提高了脱氮效果。该方法简单易行，操作方便，能有效地提高了复合垂直流湿地的脱氮效率，且该方法可节省部分碳源投加管道，经济效益明显。

《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》的另一个目的是在于提供了一种补充复合垂直流人工湿地碳源方法的装置，结构简单，使用方便，该装置能够将外加碳源补充到湿地内部，为湿地底部反硝化反应提供足够的电子供体，改善了湿地进行反硝化的环境，提高了脱氮效果，优于在进水中补充碳源的装置。而且该装置利用了复合垂直流人工湿地已有的通气管与管壁开孔的放空管作为碳源输送管道，节省了大部分的装置费用。

一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置技术方案

一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法，其步骤是：

A、将复合垂直流人工湿地通气管与管壁开孔的放空管用三通连接，形成碳源输送管道，湿地内安装填料，种入植物，然后将连接软管的一端套在露出湿地填料表层的通气管上，另一端与计量泵的出水口相连。

B、将葡萄糖（或其它可溶于水的有机碳源：如淀粉、蔗糖、果糖、乙醇、甲醇、乙酸钠等）在溶解槽中用自来水完全溶解。

C、通过计量泵将A中的液态碳源泵入湿地表层的通气管中，液态碳源顺着通气管向下流入到与其底部相连的管壁开孔的放空管中，再通过管壁开孔的放空管管壁上的小孔流出，进入到湿地底部，为湿地底部反硝化反应提供足够的电子供体，改善了湿地进行反硝化的环境，显著性提高了湿地对低碳高氮废水的脱氮效果。

所述的湿地内安装填料为无烟煤、生物陶粒、沸石三种，下行流湿地中种植美人蕉，上行流池内种植菖蒲。

一种实现补充复合垂直流人工湿地碳源的方法的装置，它包括碳源溶解槽、计量泵、连接软管、复合垂直流人工湿地通气管、管壁开孔的放空管。各装置的功能与连接关系是：计量泵分别与碳源溶解槽、连接软管相连，复合垂直流人工湿地通气管分别与连接软管、管壁开孔的放空管相连，复合垂直流人工湿地通气管与湿地底部的管壁开孔的放空管用三通连接，管壁开孔的放空管位于湿地底层，管壁开孔的放空管管壁开孔孔径为5～7毫米，孔间距为150～200毫米。

A、碳源溶解槽：外加碳源一般是粉末状的固体，需要先进入碳源溶解槽进行溶解，《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》选用带搅拌机的快速溶解槽。

B、计量泵：对不同处理量和不同C/N的污水，投加到湿地中的碳源量都不一样，需要进行精确投加，因此《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》采用计量泵进行碳源调控。

C、连接软管：用于计量泵出水口与复合垂直流人工湿地通气管的连接，功能是作为外加碳源的输送管道。

D、复合垂直流人工湿地通气管：通气管是从湿地底部伸出到湿地表层上的立管，原有功能是将湿地内部微生物作用下产生的各种气体（N₂、CO₂、CH₄等）输出到大气中，并能够补充湿地氧气。在《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》中，将复合垂直流人工湿地通气管与湿地底部的管壁开孔的放空管用三通连接，形成一个系统，用作碳源的输送管道。

E、管壁开孔的放空管：管壁开孔的放空管位于湿地底层，原有功能是为了在湿地需要进入空床阶段或检修时，排干湿地内部的处理水。但在湿地正常运行阶段，放空管是闲置的，所以在《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》中，将湿地放空管充分利用起来，用来与通气管连接后输送外加碳源。放空管管壁开孔孔径为5～7毫米，孔间距为150～200毫米。

一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置改善效果

1、《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》提供的碳源补充方法直接利用复合垂直流人工湿地特有的通气管及与其相连的底部放空管作为碳源输送管道，节省了部分加药管道，节省了装置费用。

2、《一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置》采用投加碳源到湿地底部，以葡萄糖作为湿地外加碳源，C/N只需要4.3就可以大大提高湿地脱氮效果，低于在进水中投加需要的碳源，节省了碳源成本。在实施例中，进水硝态氮浓度均值为28.8毫克/升，COD_Cr均值为110毫克/升，水力负荷为0.85立方米/（平方米/天），水力停留时间为20小时，对照组与投加1.5克葡萄糖后的系统硝态氮出水浓度分别为12.38毫克/升、7.98毫克/升，硝态氮平均去除率分别为57.0％、72.3％。实验结果表明通过补充碳源到复合垂直流人工湿地底部，为反硝化反应提供足够的电子供体，改善了湿地进行反硝化的环境，湿地对低碳高氮废水的脱氮效果有显著性提高。进水中含有的COD_Cr加上投加的1.5克葡萄糖，实际碳氮比仅为4.3∶1，远低于在进水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比（6∶1～7∶1）。因此该补充碳源方法的突出优点是显著性提高湿地脱氮效率，并节约外加碳源成本。

1.一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法，其步骤是：A、将复合垂直流人工湿地通气管与管壁开孔的放空管用三通连接，形成碳源输送管道，湿地内安装填料，种入植物，然后将连接软管的一端套在露出湿地填料表层的通气管上，另一端与计量泵的出水口相连；B、将葡萄糖在溶解槽中用自来水溶解；C、通过计量泵将B中的液态碳源泵入湿地表层的通气管中，液态碳源顺着通气管向下流入到与其底部相连的管壁开孔的放空管中，再通过管壁开孔的放空管管壁上的小孔流出，进入到湿地底部；所述的复合垂直流人工湿地为下行流-上行流复合垂直流人工湿地。

2.一种实现权利要求1所述的补充复合垂直流人工湿地碳源方法的装置，它包括碳源溶解槽（1）、计量泵（2）、复合垂直流人工湿地通气管（4），其特征在于：计量泵（2）分别与碳源溶解槽（1）、连接软管（3）相连，复合垂直流人工湿地通气管（4）分别与连接软管（3）、管壁开孔的放空管（5）相连，复合垂直流人工湿地通气管（4）与湿地底部的管壁开孔的放空管（5）用三通连接，管壁开孔的放空管（5）位于湿地底层。

3.根据权利要求2所述的一种补充复合垂直流人工湿地碳源方法的装置，其特征在于：所述的管壁开孔的放空管（5）管壁开孔孔径为5～7毫米，孔间距为150～200毫米。

一种孔内注浆并有效止浆的方法及装置专利背景

《一种孔内注浆并有效止浆的方法及装置》的目的是提供一种可对钻孔内任意部位进行注浆，并且止浆可靠的方法，《一种孔内注浆并有效止浆的方法及装置》的另一目的是提供一种实施该方法的装置。

一种孔内注浆并有效止浆的方法及装置技术方案

所述的孔内注浆并有效止浆的方法，分为注浆、止浆两大作用过程，浆液通过实施该方法的装置的输浆管道进入，注浆完毕后，该装置的滞留部件起到止浆作用，且该装置的拆卸部件可以连接另外的滞留部件进行下一次注浆。

所述的一种孔内注浆并有效止浆的方法，具体步骤如下：

1）、采用钻机钻设注浆孔至设计孔深，退出钻杆；

2）、注浆泵输送出的浆液通过进浆管、依次流过输浆管道、膨胀止浆塞、到达单向压力阀；

3）、浆液流动压力未达到单向压力阀的单向阀的开启压力时，浆液通过膨胀止浆塞上溢浆孔撑起密封橡胶套进入膨胀橡胶塞，膨胀橡胶塞膨胀，直至膨胀直径大于孔内径，从而将孔壁封住；

4）、浆液压力增加到大于单向阀的开启压力时，浆液冲开单向阀，冲击压力熔片开启，浆液通过出浆孔进入钻孔中，进行注浆；

5）、注浆完毕，单向阀回弹封闭阻止浆液回流；旋转输浆管道，拆卸取出；膨胀止浆塞、单向压力阀滞留孔内止浆。

实施上述方法的一种孔内注浆并有效止浆的装置，包括顺序连接的进浆管、输浆管道、膨胀止浆塞、单向压力阀；所述输浆管道与膨胀止浆塞、所述膨胀止浆塞与单向压力阀均通过接头连接。

所述的孔内注浆并有效止浆的装置，所述输浆管道由接头联接至少两段输浆钢管组成，接头两端外螺纹旋合两段输浆钢管端部内螺纹连接而成。

所述的孔内注浆并有效止浆的装置，所述膨胀止浆塞包括钢花管和膨胀橡胶塞、密封橡胶套，膨胀橡胶塞包裹在钢花管外，钢花管上开有溢浆孔，钢花管上溢浆孔对应位置处外套有密封橡胶套。

所述的孔内注浆并有效止浆的装置，所述单向压力阀内依次设有单向阀、压力熔片，单向阀的复位弹簧设置在压力熔片上，压力熔片端设有出浆孔。

所述的孔内注浆并有效止浆的装置，所述输浆管道及设置在输浆管道一端的进浆管组成该装置实施孔内注浆并止浆方法的拆卸部件。

所述的孔内注浆并有效止浆的装置，所述膨胀止浆塞、单向压力阀及连接两者的接头组成该装置实施孔内注浆并止浆方法的滞留部件。

一种孔内注浆并有效止浆的方法及装置改善效果

1、通过增加或减少输浆钢管长度和数量，可以实现对注浆孔内任意段的止浆。

2、单向压力阀的压力熔片的最小破坏压力为3Mpa，膨胀橡胶塞的最小膨胀压力为1Mpa、最大膨胀保压不小于1h，在最大注浆压力5Mpa下，各部不泄露，止浆效果好。

3、由于膨胀橡胶塞采用优质钢丝网橡胶制成，密封橡胶套采用优质弹性橡胶制成，使单向膨胀止浆塞具有加压后横向膨胀大，强度高，硬度大。

4、通过正反丝扣的设置，可以方便的拆卸输浆钢管，保证了止浆效果的同时减少了材料浪费。

图1为《一种空调器频率的控制方法及装置》实施例提供的一种空调器频率控制的方法流程图；

图2为《一种空调器频率的控制方法及装置》实施例提供的一种空调器频率控制的装置功能模块图。

一种解封样品密封器的装置及方法专利目的

《一种解封样品密封器的装置及方法》的目的在于克服2013年12月前已有技术中存在的缺陷，设计一种解封样品密封器的装置及方法，避免了珍稀样品在解封过程中受到地球外部环境（如水、氧气等）的污染，且该装置结构简单，操作便捷，便于珍稀样品密封装置在高真空环境下的解封。

一种解封样品密封器的装置及方法技术方案

《一种解封样品密封器的装置及方法》的技术方案是设计一种用于解封样品密封器的装置，包括主真空室、第一真空手套组件、第二真空手套组件、第一观察窗、第二观察窗、上真空传动机构、下真空传动机构、电阻规、电离规、压阻真空计、涡轮分子泵、干泵、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、第四真空阀门、第五真空阀门、第六真空阀门、气瓶和样品密封器；所述主真空室为圆球形结构，在所述主真空室上设有舱门，在所述主真空室上开有四个安装孔，所述四个安装孔分别位于所述主真空室垂直相交的轴线上，在所述主真空室垂直轴线的上端两侧分别开有通孔；在所述主真空室垂直轴线的下端两侧分别开有管道连接孔；在所述上真空传动机构和下真空传动机构设有托盘；其连接关系在于：所述第一真空手套组件和第二真空手套组件通过其手套底部密封安装在所述主真空室水平轴线两端的安装孔处，所述第一观察窗和第二观察窗密封安装在所述主真空室垂直轴线上端两侧的通孔处，所述上真空传动机构和下真空传动机构密封安装在所述主真空室垂直轴线两端的安装孔处，所述样品密封器置于所述主真空室内并固定在下真空传动机构的托盘上；所述电阻规、电离规、压阻真空计分别密封安装在所述上真空传动机构两侧；所述第一真空手套组件和第二真空手套组件的内腔分别与所述干泵通过管路相连，在其对应的管路上安装所述第四真空阀门、第五真空阀门；所述主真空室的第一管道连接孔通过管路与所述气瓶相连并在其管路上安装所述第六真空阀门，所述主真空室的第二管道连接孔通过管路与所述涡轮分子泵的一端相连并在其管路上安装所述第一真空阀门，所述涡轮分子泵的另一端通过管路与干泵相连并在其管路上安装第三真空阀门；所述主真空室的第二管道连接孔还通过管路与所述干泵相连并在其管路上安装第二真空阀门。

《一种解封样品密封器的装置及方法》解封方法如下：

步骤一、打开主真空室舱门，将样品密封器固定于下真空传动机构的托盘上；

步骤二、调节上真空传动机构，使上真空传动机构的托盘与样品密封器的盖板连接并固定，关闭主真空室舱门；

步骤三、用盲板分别将真第一空手套组件和第二真空手套组件密封，开启干泵，打开第四真空阀门和第五真空阀门，对真空手套组件和真空手套组件内腔抽真空，抽真空完毕后，关闭第四真空阀门和第五真空阀门；

步骤四、打开第二真空阀门，利用干泵对主真空室抽粗真空，观察电阻规的读数，待电阻规的读数低于10帕时，关闭第二真空阀门；

步骤五、打开第三真空阀门，对涡轮分子泵抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵，打开第一真空阀门，对主真空室抽真空，待电离规的读数低于5×10^-3帕时，关闭第一真空阀门，停止抽气；

步骤六、打开第六真空阀门，通过气瓶往主真空室内充入高纯氮气，观察压阻真空计的读数，待主真空室内的压力接近外界大气压室时，关闭第六真空阀门，停止充气；

步骤七、解除真空手套组件和真空手套组件上的盲板，通过真空手套组件和真空手套组件的操作，解除样品密封器上盖板的锁紧密封件；

步骤八、用盲板将真空手套组件和真空手套组件密封，打开第二真空阀门，利用干泵对主真空室抽粗真空，观察电阻规的读数，待电阻规的读数低于10帕时，关闭第二真空阀门；

步骤九、打开第三真空阀门，对涡轮分子泵抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵，打开第一真空阀门，对主真空室抽真空，待电离规的读数低于5×10^-3帕时，关闭第一真空阀门，停止抽气；

步骤十、调节下真空传动机构，使下真空传动机构上的托盘逆时钟方向旋转约30度，调节上真空传动机构，使上真空传动机构上的托盘向上移动，与上真空传动机构上的托盘固定的样品密封器上盖板随上真空传动机构向上移动，使样品密封器在高真空环境下解封。

在步骤二、步骤五和步骤九中，抽真空的时间为1分钟。

在步骤四中，所述电阻规8的读数优选8.6帕。

在步骤五中，所述电离规9的读数优选7.8×10^-4帕。

在步骤六中，所述主真空室1内的压力读数为8.78×10⁴帕。外界大气压力为8.81×10⁴帕。

在步骤八中，所述电阻规8的读数优选7.9帕。

在步骤九中，所述电离规9的读数优选6.7×10^-4帕。

一种解封样品密封器的装置及方法改善效果

一、《一种解封样品密封器的装置及方法》提出的方法，解决了样品密封器在高真空环境下的解封问题，避免了珍稀样品在解封过程中受到地球外部环境（如水、氧气等）的污染。

二、该装置是2013年12月之前中国国内首台用于解封样品密封器的装置，结构简单，操作便捷，可应用于珍稀样品解封、处理和存储等。

三、由于在步骤二、步骤五和步骤九中，抽真空的时间为1分钟，在达到抽真空的效果下，节约时间。

四、由于在步骤四中，所述电阻规的读数优选8.6帕，可以起到便于打开涡轮分子泵的效果。

五、由于在步骤五中，所述电离规的读数优选7.8×10^-4帕。便于开启样品密封器。

六、由于在步骤六中，所述主真空室内的压力读数为8.78×10⁴帕。可以保持内在压力平衡，便于拆卸锁紧密封件。外界大气压力为8.81×10⁴帕。