CN102126794B - 自由跌水充氧的人工湿地净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自由跌水充氧的人工湿地净化系统，由阶梯状的多级人工湿地构成，每一级湿地床的床底（3）坡度为3％～6％，所述后侧壁（5）与所述床底（3）的夹角为α，且90°＜α≤120°，该后侧壁（5）的上端竖直设置有导流板（10）；湿地床的中后部竖直设置有与湿地床等宽的挡板（6），该挡板（6）将所述湿地床分割成填料池（7）和集水池（8），且挡板（6）下端与所述床底（3）之间留有水流通道，所述后侧壁（5）的顶端比所述挡板（6）的顶端低。该发明最大限度地利用自由跌水曝气充氧，具有占地面积小，溶氧水平高、处理效果好、不易产生死角等特点，特别适合带坡度的特殊地形。

Description

自由跌水充氧的人工湿地净化系统
技术领域
本发明涉及一种人工湿地污水净化系统，属于人工湿地、水体生态修复和污水处理技术领域。
背景技术
随着经济社会的发展及和人类环保意识的提高，人们对环境质量尤其是水环境质量的要求越来越高，天然河流、天然湖泊、城市内河以及城市公园内湖的水质改善问题正亟待解决，农村面源污染也急需得到控制。人工湿地是一项以植物为核心的污水处理技术，可以有效去除污水中的氮磷等污染物，促进污水中营养物质的循环和再利用；可以改善区域气候，为各种生物提供了良好的栖息地，促进生态环境的良性循环；可输运和存贮大量的雨水，减小雨水对土地的冲刷，并可去除雨水中绝大部分污染物，大大减轻对后续水体的污染和压力；总而言之，人工湿地具有投资少、工艺简单、运行费用低、处理效果好、维护管理方便等优点。但是由于植物吸附过程中根区吸收和微生物降解等生化过程都需要溶氧，而目前国内外的人工湿地多数采用的平面型结构，污水在湿地中停留时间长、水流较为平缓、植物根系和填料长期浸泡在水中，导致人工湿地基质溶氧水平低，限制了湿地污水处理的效果。同时，平面型人工湿地容易产生死角，其淤堵问题也成为限制人工湿地发展的重要因素之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种占地面积小、溶氧水平高、不易产生死角的人工湿地，特别适合带坡度的特殊地形。
为了达到上述目的，本发明提供的由阶梯状的多级人工湿地构成，每一级人工湿地由湿地床、填料（1）和湿地植物（2）三部分组成，关键在于：
所述湿地床由床底（3）和沿床底（3）边缘向上延伸的左侧壁、右侧壁、前侧壁（4）、后侧壁（5）构成，所述床底（3）的坡度为为3％～6％，所述后侧壁（5）与所述床底（3）的夹角为α，且90°＜α≤120°，该后侧壁（5）的上端竖直设置有导流板（10）；所述湿地床的中后部竖直设置有与床底（3）等宽的挡板（6），该挡板（6）将所述湿地床分割成填料池（7）和集水池（8），且挡板（6）下端与所述床底（3）之间留有水流通道；所述填料（1）铺填在所述填料池（7）内，所述后侧壁（5）的顶端比所述挡板（6）的顶端低；
非首级人工湿地伸入前一级人工湿地的后侧壁（5）下方，非首级人工湿地的前端的上方水平布置有与湿地床等宽的多孔板（9），该多孔板（9）增大水流与空气的接触面积，利用自由跌水进行充分的充氧。
挡板将湿地床分割成填料池和集水池，挡板可阻挡水流冲击将填料池的填料带入下一级人工湿地，使集水池的污水中不会夹杂填料，从而有效地避免了堵塞和填料浪费；后侧壁与床底的夹角为α，且90°＜α≤120°，以消除死角，改善水力条件；污水经挡板下方的水流通道流入集水池，当污水在集水池中上升到后侧板顶端时，污水在导流板的作用下从集水池自由跌落至下一级人工湿地，导流板避免了水流附着于后侧壁外侧流下；非首级人工湿地伸入前一级人工湿地的后侧壁下方，有效地利用了后侧板下方的空间，节约了用地，污水从上一级人工湿地的集水池沿导流板流入到下一级人工湿地的过程，是一个水流自由跌落的过程，多孔板使水流的紊流程度得到提高，水流与空气充分混合，最大限度的利用了跌水进行曝气充氧；多孔板用于相邻两级人工湿地之间的进出水衔接，还使水流均匀布水后再进入下一级人工湿地。
设置在非首级人工湿地上方的所述多孔板（9）共2～4块，且上下间隔布置。多块多孔板综合作用，保证充分曝气和均匀布水。
作为优选，所述湿地床的后侧壁（5）与床底（3）的夹角α为100°。
本发明的有益效果：
1）该人工湿地净化系统中，水体处理的全部能耗仅为水体泵入首级人工湿地所耗电能，当来水从高处流入，利用天然势能进行水体处理，可实现零能耗，节能优势明显；
2）水流与大气的接触面积越大则溶氧越高，该发明使水流与空气充分混合，水流的紊流程度更高，最大限度地利用自由跌水曝气充氧；
3）自由跌水曝气充氧后进入人工湿地，使填料池的微生物活性更高，其生命活动又推动微生物的新陈代谢，从而使污水处理效果优于传统人工湿地；
4）对水质、水量变化适应性强，若出水水质要求提高，可增加人工湿地级数；若水量增大，可并联多个单级湿地或扩大单级湿地床体规模；
5）结构简单、显著节省用地、无噪音、无二次污染、不易堵塞、不会形成死角，填料使用寿命长，几乎无残余污泥量。
附图说明
图1  是本发明的结构示意图（以四级为例），箭头表示水流方向。
图2  是本发明的单级结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2所示的自由跌水充氧的人工湿地净化系统，由阶梯状的四级人工湿地构成，每一级人工湿地由湿地床、填料1和湿地植物2三部分组成。
湿地床由床底3和沿床底3边缘向上延伸的左侧壁、右侧壁、前侧壁4、后侧壁5构成。左侧壁、右侧壁和前侧壁4竖直设置，即垂直于水平面设置；床底3坡度为3％～6％，即床底3与水平面的夹角为β, 3％≤tanβ≤6％。
后侧壁5与床底3的夹角为α，且90°＜α≤120°，该后侧壁5的上端竖直设置有导流板10，导流板10的上端与后侧壁5的上端相连；竖直设置有与床体3等宽的挡板6，该挡板6将湿地床分割成填料池7和集水池8，挡板6下端与床底3之间留有间隙，形成水流通道；填料1铺填在填料池7内，湿地植物2种植在填料池7的填料1上。后侧壁5的顶端比挡板6的顶端低。
非首级人工湿地伸入前一级人工湿地的后侧壁5下方，非首级人工湿地的前端的上方水平布置有与湿地床等宽的多孔板9，该多孔板9增大水流与空气的接触面积，利用自由跌水进行充分的充氧，从集水池8流出的污水沿导流板10从上向下跌落到多孔板9上，通过多孔板9的均匀布水后再跌落到下一级人工湿地的填料池7。
设置在非首级人工湿地上方的多孔板9共2块，且上下间隔布置。相应地，被处理水体在多孔板9上的跌落次数也为2次。多孔板9的数量也可以是1块、3块、4块或更多。
最为优选，湿地床的后侧壁5与床底3的夹角α建议为100°。被处理水体流入第一级人工湿地，再逐次流经第二、三、四级人工湿地，经四级人工湿地处理后排出。

Claims (3)

1.一种自由跌水充氧的人工湿地净化系统，由阶梯状的多级人工湿地构成，每一级人工湿地由湿地床、填料（1）和湿地植物（2）三部分组成，其特征在于：
所述湿地床由床底（3）和沿床底（3）边缘向上延伸的左侧壁、右侧壁、前侧壁（4）、后侧壁（5）构成，所述床底（3）的坡度为3％～6％，所述后侧壁（5）与所述床底（3）的夹角为α，且90°＜α≤120°，该后侧壁（5）的上端竖直设置有导流板（10）；所述湿地床的中后部竖直设置有与床底（3）等宽的挡板（6），该挡板（6）将所述湿地床分割成填料池（7）和集水池（8），且挡板（6）下端与所述床底（3）之间留有水流通道；所述填料（1）铺填在所述填料池（7）内，所述后侧壁（5）的顶端比所述挡板（6）的顶端低；
非首级人工湿地伸入前一级人工湿地的后侧壁（5）下方，非首级人工湿地的前端的上方水平布置有与湿地床等宽的多孔板（9），该多孔板（9）增大水流与空气的接触面积，利用自由跌水进行充分的充氧。
2.按照权利要求1所述的自由跌水充氧的人工湿地净化系统，其特征在于：设置在非首级人工湿地上方的所述多孔板（9）共2～4块，且上下间隔布置。
3.按照权利要求1所述的自由跌水充氧的人工湿地净化系统，其特征在于：所述湿地床的后侧壁（5）与床底（3）的夹角α为100°。
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