CN102730837B - 水平聚流型人工湿地 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境工程、生物工程领域，是一种水平聚流型人工湿地，在底板上由外到内依次设置有环形封闭的外侧护板、中间护板、内侧护板及中心护板形成进水区、跌水区、处理区和出水区，内侧护板与中心护板之间设置有若干呈放射性布置的导流板将处理区分割成若干个支处理区，中间护板的高度小于外侧护板的高度，中间护板的高度大于内侧护板的高度，外侧护板外侧的上部设置有上层加强筋板，外侧护板外侧的中部设置有中层加强筋板，所述的内侧护板的中下部均布有进水孔,中心护板的中上部均布有出水孔，中心护板内的底板上设置有排水口，优点是：跌水充氧效果好，污水变横断面积、变速流设计合理，污染负荷分布均衡，人工湿地的利用效率高。
Description
技术领域
本发明属于环境工程、生物工程领域，是一种用于污水净化的生物处理装置，具体涉及一种水平聚流型人工湿地。
背景技术
人工湿地作为一种新型的污水生物处理装置，具有运行成本低廉、管理简便和无二次污染等优点，符合可持续发展的理念，正在得到越来越广泛的应用，但同时人工湿地技术也存在占地面积过大的问题。人工湿地系统污染物防治机制是利用湿地植物、基质和微生物的联合作用进行污水的生物生态处理，按照湿地内部水力条件的不同可分为表面流和潜流人工湿地系统，其中潜流人工湿地系统又分为水平潜流和垂直潜流。无论哪一种人工湿地系统，由于污染物梯度在沿程方向上逐渐降低和湿地系统的横断面积相同，各段停留时间无明显变化，致使污染负荷沿水流方向上变化剧烈，出现人工湿地系统前部污染负荷过大而后部污染负荷过小的现象，导致湿地系统前部负载过大而后部过载又过小的问题发生，影响人工湿地处理效能的充分发挥和湿地内部生态系统的均衡发展(参见：LIU Shuyuan,YAN Baixing,WANG Lixia.Effect of Different Factorson Nitrogen Removal Rate in Constructed Wetlands.WetlandScience,2010,8(2):157-163.张荣社,李广贺,周琪,张旭.潜流人工湿地负荷变化对脱氮效果的影响研究[J].环境科学,2006,27(2):253-257.)。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有装置的缺陷，提供一种在沿程方向上使横截面积由大到小，流速由小到大，污染负荷在人工湿地系统较均衡分布的水平聚流型人工湿地类型。
本发明的目的通过如下措施来达到：
水平聚流型人工湿地，在底板上由外到内依次设置有环形封闭的外侧护板、中间护板、内侧护板及中心护板形成进水区、跌水区、处理区和出水区，内侧护板与中心护板之间设置有若干呈放射性布置的导流板将处理区分割成若干个支处理区，中间护板的高度小于外侧护板的高度，中间护板的高度大于内侧护板的高度，外侧护板外侧的上部设置有上层加强筋板，外侧护板外侧的中部设置有中层加强筋板，所述的内侧护板的中下部均布有进水孔,中心护板的中上部均布有出水孔，中心护板内的底板上设置有排水口。
上述的上层加强筋板和中层加强筋板呈圆环状，与外侧护板通过焊接或粘结而紧密连接；上述的外侧护板和中间护板为圆筒状，与底板组成环形槽，为进水区；中间护板的上沿高度一致，外侧护板的上沿高度一致。
上述的内侧护板为圆筒状，与中间护板及底板组成环形槽，为跌水区；内侧护板的上沿高度一致。
上述内侧护板上的进水孔为一组环绕内侧护板的圆形孔；中心护板上的出水孔为一组环绕中心护板的圆形孔。
上述的导流板为连接内侧护板和中心护板的平板，导流板沿中心护板的外圆柱面呈辐射状布置，所述的导流板有八块，相邻两导流板之间的夹角为45度。
上述的出水区为由底板和中心护板组成的圆筒形区域，位于底板的中心位置，中心护板上的八组出水孔为位于中心护板上的圆形孔洞，使得出水区与八个扇形支处理区连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用外侧环形进水区收集污水；利用跌水区与进水区的高程差进行水力充氧，保证处理区处理过程中对于溶解氧的需求；利用扇形处理区水流横断面积由大到小的特点，水流速度则相应的由小到大变化，促使在处理区前段污染物浓度大时，水流速度相应最小，停留时间最大，增加人工湿地的利用效率，在处理区的中后段污染物浓度因为人工湿地的处理作用而降低，水流速度也相应加快，停留时间缩小，增加污水的过流速度。整个系统污染负荷分布趋于均衡，有利于充分利用人工湿地系统的植物、微生物和基质的各种作用，提高人工湿地系统的处理效能，相应的减少占地面积。
本发明集成了跌水充氧装置，为人工湿地的好氧处理过程提供溶解氧；提供了一种可变横断面积、变流速的人工湿地装置；整个系统污染负荷分布较均衡，提高人工湿地的利用效率，发挥其处理效能；保持了人工湿地原有的优点，提供了一种新型的人工湿地类型。
附图说明
图1是本发明的俯视示意图；
图2是本发明的主视示意图；
图3是图1的Ⅰ-Ⅰ向剖面图；
图4是本发明的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—4：
水平聚流型人工湿地，在底板15上由外到内依次设置有环形封闭的外侧护板11、中间护板12、内侧护板13及中心护板14形成进水区21、跌水区22、处理区23和出水区24，内侧护板13与中心护板14之间设置有若干呈放射性布置的导流板16将处理区分割成若干个支处理区，中间护板12的高度小于外侧护板11的高度，中间护板12的高度大于内侧护板13的高度，外侧护板11外侧的上部设置有上层加强筋板41，外侧护板11外侧的中部设置有中层加强筋板42，所述的内侧护板13的中下部均布有进水孔31,中心护板14的中上部均布有出水孔32，中心护板14内的底板15上设置有排水口33。
上述的上层加强筋板41和中层加强筋板42呈圆环状，与外侧护板11通过焊接或粘结而紧密连接，对于整个装置起到支撑和加固作用；所述的外侧护板11和中间护板12为圆筒状，与底板15组成环形槽，为进水区21；中间护板12的上沿高度一致，外侧护板11的上沿高度一致，当污水充满进水区21后可由中间护板12的上部均匀地溢流进入跌水区22。
上述的内侧护板13为圆筒状，与中间护板12及底板14组成环形槽，为跌水区22；内侧护板13的上沿高度一致，保证均匀跌水，内侧护板13的高度比外侧护板11的高度低，保证跌水区水位具有一定高度，从而满足跌水高程的要求，以便为处理区处理过程提供一定的溶解氧。
上述内侧护板13上的进水孔31为一组环绕内侧护板13的圆形孔，进水孔31位于内侧护板13的中下部，为污水由跌水区22进入处理区23的通道；进水孔31的圆孔总面积占内侧护板13总面积的30%-40%，最佳为35%。
上述的导流板16为连接内侧护板13和中心护板14的平板，导流板16沿中心护板14的外圆柱面呈辐射状布置，所述的导流板16有八块，相邻两导流板16之间的夹角为45度，其作用一方面起到支撑和连接处理区23的作用，另一方面将处理区23平均分成八个扇形区域，当污水通过进水孔31、出水孔32由边缘向中心护板14汇流时，污水经过的横断面积逐渐减小，流速增加，污染负荷趋于平均分配，同时污水均匀配置进入处理区23，防止污水短流。
上述的出水区24为由底板15和中心护板14组成的圆筒形区域，位于底板15的中心位置，中心护板14上的八组出水孔32为位于中心护板14上环绕中心护板14的一组圆形孔，出水孔32的圆孔总面积占中心护板14总面积的30%-40%，最佳为35%，在中心护板14的中上部平均分布，出水孔32使得出水区24与八个扇形支处理区连通，作用是将经处理区23处理后的污水导流进入出水区24，同时利用出水孔32的分布达到控制处理区23水位，减少处理区23内污水的短流，排水口33位于出水区24的底部，作用是将出水区24的水及时排出。
出水区24与处理区23组成本发明的污水处理区域，在处理区23内填入基质、栽种湿地植物，并经一定时期的微生物驯化和培养后，即可进行污水处理；基质一般填充到进水孔31、出水孔32的上部，构成潜流人工湿地系统。
本发明主体由10-16mm厚的PVC板制成。整个装置的直径4-5m，高度1-1.5m，外侧护板11与中间护板12径向距离为200mm，中间护板12与内侧护板13的径向距离为200mm，内侧护板13与中心护板14的径向距离为1.4m-1.9m，装置中心与中心护板14的距离100mm；外侧护板11高度1-1.5m，中间护板12与外侧护板13高度差为100mm，内侧护板13与中间护板12的高度差为300mm，中心护板14与内侧护板13的上沿高度相同；进水孔31、出水孔32的直径为10mm，进水孔31的圆孔总面积占内侧护板13总面积的30%-40%，最佳为35%，在内侧护板13的中下部平均分布；出水孔32的圆孔总面积占中心护板14总面积的30%-40%，最佳为35%，在中心护板14的中上部平均分布。
本发明的工作原理是：在进水区21，跌水区22和出水区24可填充大粒径砾石，在处理区23填充选定的基质，并栽种选定的植物，经一定时间微生物的培养和驯化后启动人工湿地系统，将污水引入进水区21，控制污水停留时间，进行污水处理。
Claims (7)
1.水平聚流型人工湿地，其特征在于，在底板上由外到内依次设置有环形封闭的外侧护板、中间护板、内侧护板及中心护板形成进水区、跌水区、处理区和出水区，内侧护板与中心护板之间设置有若干呈放射性布置的导流板将处理区分割成若干个支处理区，中间护板的高度小于外侧护板的高度，中间护板的高度大于内侧护板的高度，外侧护板外侧的上部设置有上层加强筋板，外侧护板外侧的中部设置有中层加强筋板，所述的内侧护板的中下部均布有进水孔,中心护板的中上部均布有出水孔，中心护板内的底板上设置有排水口。
2.根据权利要求1所述的水平聚流型人工湿地，其特征在于：所述的上层加强筋板和中层加强筋板呈圆环状，与外侧护板通过焊接或粘结而紧密连接；所述的外侧护板和中间护板为圆筒状，与底板组成环形槽，为进水区；中间护板的上沿高度一致，外侧护板的上沿高度一致。
3.根据权利要求1所述的水平聚流型人工湿地，其特征在于：所述的内侧护板为圆筒状，与中间护板及底板组成环形槽，为跌水区；内侧护板的上沿高度一致。
4.根据权利要求1所述的水平聚流型人工湿地，其特征在于：所述内侧护板上的进水孔为一组环绕内侧护板的圆形孔；中心护板上的出水孔为一组环绕中心护板的圆形孔。
5.根据权利要求1所述的水平聚流型人工湿地，其特征在于：所述的导流板为连接内侧护板和中心护板的平板，导流板沿中心护板的外圆柱面呈辐射状布置，所述的导流板有八块，相邻两导流板之间的夹角为45度。
6.根据权利要求1所述的水平聚流型人工湿地，其特征在于：所述的出水区为由底板和中心护板组成的圆筒形区域，位于底板的中心位置，中心护板上的八组出水孔为位于中心护板上的圆形孔洞，使得出水区与八个扇形支处理区连通。
7.根据权利要求1—6任一项所述的水平聚流型人工湿地，其特征在于：所述进水孔的圆孔总面积占内侧护板总面积的30%-40%，进水孔在内侧护板的中下部平均分布；出水孔的圆孔总面积占中心护板总面积的30%-40%，出水孔在中心护板的中上部平均分布。
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