CN104692533A - 笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置及湿地模拟方法 - Google Patents

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崔丽娟
李凯
李伟
张亚琼
雷茵茹
康晓明
赵欣胜
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Abstract

本发明提供了一种笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置及湿地模拟方法，属于湿地研究技术。其特征在于包括上下叠合安装的多个基质柱(1)；所述基质柱(1)为一端开口的容器状柱体；所述基质柱靠近底面的外侧壁上设置有出水管(2)；所述基质柱的底部外沿设有密封圈(8)，且所述基质柱的开口上沿与底部外沿在尺寸和形状上相互配合，使得上下叠合安装的相邻基质柱(1)能形成密封连接；处于最低部的所述基质柱(1)的底部不设置透水孔，其余基质柱(1)的底部都设置有透水孔(9)。实验过程中可以从通过出水管里采取水样，同时可以将多个基质柱拆分以取得不同层次的基质进行分析，可以在不同基质柱中设置不同的湿地模拟基质，更灵活地模拟湿地系统。

Description

笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置及湿地模拟方法
技术领域
本发明属于生态工程技术领域，涉及一种笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置及湿地模拟方法。
背景技术
目前，利用垂直潜流人工湿地来去除水体中的污染物以改善水质以便水资源的再利用已经得到了广泛关注，湿地基质可以通过过滤、吸附、沉淀、离子交换等过程去除污染物，也可以作为微生物的载体并利用微生物物理、化学及生物的相互作用，通过微生物分解等过程实现对污水中污染物的去除。因此为了研究垂直潜流人工湿地水体的污染物在湿地基质中的积累、分布、转化和迁移的规律，需要采集基质样品，但是传统垂直潜流人工湿地基质难以达到分层采集的目的。
张迎颖在2009年利用潜流人工湿地处理农村生活污水的工艺研究中采用的人工湿地模拟装置由进水系统、模拟复合垂直流人工湿地系统和出水系统三部分组成，进水系统包括：容量约为300L的聚乙稀(PE)圆桶作为蓄水池、45cm×40cm×35cm的塑料水箱作为配水箱、扬程5m的潜水泵、引水管、进水管、溢流管。模拟人工湿地系统由聚氯乙稀(PVC)配件构成，包括下行流填料柱、下行流出水口及其控制阀门、上行流填料柱和上行流出水口及其控制阀门；出水系统包括：出水管和排水桶，这样的装置不能实现对填料基质进行分层采集。发明专利ZL200520092350.1公开了一种潜流人工湿地模拟装置，包括储水池和人工湿地装置，储水池和人工湿地装置通过水管连接，在进入人工湿地装置后的水管上设置有孔，形成布水的多孔管，人工湿地装置的出水通过出水管排出，出水管后连接有软管；所述人工湿地装置为一个或一个以上的单元组成；每个单元可为水平潜流形式或垂直潜流形式，当所述人工湿地装置为一个以上的单元组成时，其中水平潜流形式与垂直潜流形式可以采用串联和/或并联方式运行实验。该专利虽然解决了多个水平潜流湿地装置和/或垂直潜流湿地装置进行串联和/或并联运行的问题，并能达到实现以不同基质填料组合进行实验的目的，但是却不能简单便捷地对不同基质进行分层采样。
发明内容
为了解决一体式垂直潜流人工湿地基质采样的困难，本发明提供了一种用于模拟垂直潜流人工湿地的基质柱、笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置及利用该装置进行垂直潜流人工湿 地模拟的方法。
本发明的技术方案如下：
用于模拟垂直潜流人工湿地的基质柱，其特征在于，所述基质柱为一端开口的容器状柱体；所述基质柱靠近底面的外侧壁上设置有出水管(2)；所述基质柱的底部外沿设有密封圈(8)，且所述基质柱的开口上沿与底部外沿在尺寸和形状上相互配合，使得同规格所述基质柱依次上下叠合安装时，相邻基质柱能形成密封连接。
所述基质柱的外侧壁上设置有卡扣元件，所述卡扣元件用于加固上下叠合安装的相邻两个所述基质柱。
所述卡扣元件指所述基质柱外侧壁靠近上沿焊接的卡块(6)，基质柱外侧壁上靠近下沿焊接的压扣(4)以及固定在所述压扣(4)上且可与另一个所述基质柱上的所述压块(6)相配合的卡扣(5)。
所述卡扣元件对称设置在所述基质柱的外侧壁上，所述出水管末端设有阀门，所述出水管为多个，沿所述基质柱外侧壁同一水平位置上均匀分布。
所述基质柱的底面上分布有透水孔(9)。
一种笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，其特征在于，包括上下叠合安装的多个基质柱(1)；
所述基质柱(1)为一端开口的容器状柱体；所述基质柱靠近底面的外侧壁上设置有出水管(2)；所述基质柱的底部外沿设有密封圈(8)，且所述基质柱的开口上沿与底部外沿在尺寸和形状上相互配合，使得上下叠合安装的相邻基质柱(1)能形成密封连接；
处于最低部的所述基质柱(1)的底部不设置透水孔，其余基质柱(1)的底部都设置有透水孔(9)。
所述基质柱的外侧壁上设置有卡扣元件，所述卡扣元件用于加固上下叠合安装的相邻两个所述基质柱。
所述卡扣元件指所述基质柱外侧壁靠近上沿焊接的卡块(6)，基质柱外侧壁上靠近下沿焊接的压扣(4)以及固定在所述压扣(4)上且可与另一个所述基质柱上的所述压块(6)相配合的卡扣(5)。
所述卡扣元件对称设置在所述基质柱的外侧壁上，所述出水管末端设有阀门，所述出水管为多个，沿所述基质柱外侧壁同一水平位置上均匀分布。
10.一种垂直潜流人工湿地模拟方法，其特征在于，采用所述的笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，步骤如下：
(1)将人工湿地基质装载到多个所述基质柱中；
(2)将多个所述基质柱依次上下叠合安装，
(3)从顶部引入水，模拟人工湿地水流情况；
(4)通过出水管(2)里采取水样或将拆分开叠合的基质柱(1)对其中的基质进行取样监测。
本发明主要的贡献在于提供了一种笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，与现有技术相比最大的区别在于，该装置由多个笼屉式基质柱叠合组装而成，基质柱底部设有透水孔，基质柱侧壁设置有出水管。实验过程中可以从通过出水管里采取水样，同时可以将多个基质柱拆分以取得不同层次的基质进行分析；方便调整每层基质的物料构成，不同的基质柱依次放置相同或不同的基质构成一个完整的垂直潜流人工湿地模拟装置，可以根据基质柱(1)底出水小孔(9)的大小放置不同的人工湿地基质包括：卵石、砾石、碎石、沸石、生物陶粒、多孔填料、煤渣等，从而灵活地模拟多种垂直潜流湿地。
密封圈起到密封作用，防止结合处溢水，通常为橡胶圈。
卡扣元件是可选的，能够实现加固上下基质柱的连接就行。本发明实施例及附图所示仅仅是一种优选实施方式。
每层基质柱设置多个出水管，同一时间在不同出水管采取的水样之间形成重复样品。能够更客观反映水质情况。
该模拟装置具有简易便捷、成本低、能耗低、维护方便、适用范围广等优点，能够实现多种基质形式组合的实验设计。该发明弥补了垂直潜流人工湿地基质采取难的缺陷，对于研究垂直潜流人工湿地各个参数或者不同细菌的空间分布重要的科学意义，也为人工湿地设计奠定了基础。
本发明还请求保护用于该模拟装置中的基质柱。以及采用该装置模拟垂直潜流人工湿地的方法。
附图说明
图1本发明笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置示意图。
图2本发明用于模拟垂直潜流人工湿地的基质柱示意图。
图3本发明用于模拟垂直潜流人工湿地的基质柱俯视结构示意图。
上述附图中的附图标记分别表示如下：1-基质柱；2-出水管；3-阀门；4-压扣；5-卡扣；6-卡块；7-支架；8-密封圈；9-透水孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，但并不以此来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明一种笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置为六层，包括上下叠合安装的多个基质柱(1)；所述基质柱(1)如图2所示为一端开口的容器状柱体；所述基质柱靠近底面的外侧壁上设置有出水管(2)；所述基质柱的底部外沿设有密封圈(8)，且所述基质柱的开口上沿与底部外沿在尺寸和形状上相互配合，使得上下叠合安装的相邻基质柱(1)能形成密封连接；处于最低部的所述基质柱(1)的底部不设置透水孔，其余基质柱(1)的底部都设置有透水孔(9)如图3。安装时，用相同的基质填充各层基质柱(1)，基质柱同一高度处连接带有阀门(3)的三根出水管(2)，将基质柱(1)外壁焊接的卡扣(5)与另一基质柱卡块(6)扣合，并将压扣(4)按下与密封圈(8)共同保证密封性。六层基质柱安装好放置于支架(7)上。
污水从每一层基质柱(1)底部的出水小孔(9)自高至低流下，对污水进行净化，最底层基质柱(1)无出水小孔(9)。进行污水净化实验时，可以定期在同一处理深度通过阀门(3)从出水管(2)里采三个水样做重复试验，待取完水样后可以拆分装置以取得不同深度、不同层次的基质进行分析。
本实施例的具体技术参数如下：基质柱高20cm，直径40cm，壁厚2cm；出水管直径2cm，长20cm，壁厚0.1cm；阀门为4分球阀；半圆形卡块直径为4cm，卡扣环形部分与卡块紧密贴合；基质柱底部出水小孔直径为1cm，密度为3个/cm2；密封圈为硅胶密封圈，直径为40cm，套于基质柱底部；支架高20cm。
以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.用于模拟垂直潜流人工湿地的基质柱，其特征在于，所述基质柱为一端开口的容器状柱体；所述基质柱靠近底面的外侧壁上设置有出水管(2)；所述基质柱的底部外沿设有密封圈(8)，且所述基质柱的开口上沿与底部外沿在尺寸和形状上相互配合，使得同规格所述基质柱依次上下叠合安装时，相邻基质柱能形成密封连接。
2.根据权利要求1所述的基质柱，其特征在于：所述基质柱的外侧壁上设置有卡扣元件，所述卡扣元件用于加固上下叠合安装的相邻两个所述基质柱。
3.根据权利要求2所述的基质柱，其特征在于：所述卡扣元件指所述基质柱外侧壁靠近上沿焊接的卡块(6)，基质柱外侧壁上靠近下沿焊接的压扣(4)以及固定在所述压扣(4)上且可与另一个所述基质柱上的所述压块(6)相配合的卡扣(5)。
4.根据权利要求2所述的基质柱，其特征在于，所述卡扣元件对称设置在所述基质柱的外侧壁上，所述出水管末端设有阀门，所述出水管为多个，沿所述基质柱外侧壁同一水平位置上均匀分布。
5.根据权利要求1～4任一所述的基质柱，其特征在于，所述基质柱的底面上分布有透水孔(9)。
6.一种笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，其特征在于，包括上下叠合安装的多个基质柱(1)；
所述基质柱(1)为一端开口的容器状柱体；所述基质柱靠近底面的外侧壁上设置有出水管(2)；所述基质柱的底部外沿设有密封圈(8)，且所述基质柱的开口上沿与底部外沿在尺寸和形状上相互配合，使得上下叠合安装的相邻基质柱(1)能形成密封连接；
处于最低部的所述基质柱(1)的底部不设置透水孔，其余基质柱(1)的底部都设置有透水孔(9)。
7.根据权利要求6所述的笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，其特征在于，所述基质柱的外侧壁上设置有卡扣元件，所述卡扣元件用于加固上下叠合安装的相邻两个所述基质柱。
8.根据权利要求7所述的笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，其特征在于：所述卡扣元件指所述基质柱外侧壁靠近上沿焊接的卡块(6)，基质柱外侧壁上靠近下沿焊接的压扣(4)以及固定在所述压扣(4)上且可与另一个所述基质柱上的所述压块(6)相配合的卡扣(5)。
9.根据权利要求7所述的笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，其特征在于，所述卡扣元件对称设置在所述基质柱的外侧壁上，所述出水管末端设有阀门，所述出水管为多个，沿所述基质柱外侧壁同一水平位置上均匀分布。
10.一种垂直潜流人工湿地模拟方法，其特征在于，采用权利要求6～9任一所述的笼屉式垂直潜流人工湿地模拟装置，步骤如下：
(1)将人工湿地基质装载到多个所述基质柱中；
(2)将多个所述基质柱依次上下叠合安装，
(3)从顶部引入水，模拟人工湿地水流情况；
(4)通过出水管(2)里采取水样或将拆分开叠合的基质柱(1)对其中的基质进行取样监测。
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