CN105906068B - 具有复合净化功能的人工湿地系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有复合净化功能的人工湿地系统，包括：进水箱、过滤筛网、填料层、弧形支撑筛板、隔断筛板、进水管道、回流管道、出水管道、土工膜；所述过滤筛网安装于所述进水箱之后，用于对所述系统的进水进行预处理；所述填料层沿弧形方向布置于池体中，每层所述填料层的弧形界面下方各安装有一层所述弧形支撑筛板，每层所述填料层中均沿垂直方向布置多层所述隔断筛板；进入所述粗粒层的弧形下层界面的下方的水通过所述回流管道输送至所述进水箱。本发明提供了一种同时具有水平净化、垂直净化功能以及重复净化功能的复合人工湿地系统，具有净化能力强，占地面积小的突出优点。
Description
技术领域
本发明涉及人工湿地处理污水的技术领域，尤其是一种具有复合净化功能的人工湿地系统。
背景技术
人工湿地技术源于上世纪70年代，是在土地处理、稳定塘、生物滤池等污水处理技术上发展起来的一种人工构建并控制的主要利用天然净化能力的污水处理技术。经过多年发展，该技术已在生活污水处理、面源污染控制、水体修复等领域有了广泛的应用。它主要是通过湿地植物、土壤、填料、微生物的物理、化学、生物三重协同作用来净化污水，具有结构简单、维护方便、运行费用低、景观效果好的优点。
人工湿地可分为表面流人工湿地、水平流人工湿地和垂直流人工湿地，三种人工湿地各具有其优缺点，传统的人工湿地在使用中会存在水力高差大，SS(Suspended Solid，污水中的悬浮物)负荷高，氨氮和总磷去除率差的问题。为了提高人工湿地的处理能力及氮磷去除效果，从人工湿地设计方面考虑，通常会将垂直流人工湿地与潜流人工湿地串联组合形成复合人工湿地，但其占地面积太大，对于一些生活用地紧张的地方明显不太适应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中人工湿地占地面积大、SS、氨氮和总磷去除效果差等问题，通过改进人工湿地结构，提供一种同时具有水平净化、垂直净化功能以及重复净化功能的复合人工湿地系统
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有复合净化功能的人工湿地系统，包括：进水箱、过滤筛网、填料层、弧形支撑筛板、隔断筛板、进水管道、回流管道、出水管道、土工膜；
所述进水箱具有一进水口和一出水口，所述出水口连接到所述过滤筛网；所述过滤筛网安装于所述进水箱之后，用于对所述系统的进水进行预处理；
所述填料层沿弧形方向布置于池体中，所述填料层自上而下、从右向左依次为细粒层、中粒层和粗粒层，每层所述填料层的弧形界面下方各安装有一层所述弧形支撑筛板，每层所述填料层中均沿垂直方向布置多层所述隔断筛板；
所述进水管道安装于所述粗粒层的弧形顶端；所述回流管道安装于所述粗粒层的弧形下层界面的下方、所述土工膜上方；进入所述粗粒层的弧形下层界面的下方的水通过所述回流管道输送至所述进水箱；所述出水管道安装于所述细粒层的弧形低端；池体低部水平铺设一层所述土工膜。
优选的是，所述填料层自上而下依次为所述细粒层、中粒层和粗粒层，各层均沿弧形方向布置于池体中，每层的弧形对应的中心角均相同且其值为45°-60°，弧形顶端与池体水面齐平，弧形低端与池体底部齐平，其中由所述细粒层弧形界面与池体壁构成的空间也均由所述细粒层填充；污水进入所述具有复合净化功能的人工湿地系统后，既沿池体的水平方向流动也沿池体的垂直方向流动，污水沿水平方向依次经过所述粗粒层、中粒层和细粒层，沿垂直方向依次经过所述细粒层、中粒层和粗粒层，使所述系统兼具有水平方向和垂直方向的复合净化功能。
优选的是，所述过滤筛网安装于所述系统的进水端，污水从所述进水箱的所述出水口流出进入到所述过滤筛网进行预先过滤，筛上的杂质排入到污泥池，透过筛网的筛下水进入到进水管道，所述过滤筛网的筛孔直径为0.5-3mm。
优选的是，所述细粒层、中粒层和粗粒层各填料层的弧形界面下方均安装有一层钢制的所述弧形支撑筛板，所述弧形支撑筛板沿宽度方向的两端与池体沿宽度方向的池壁固定连接，底部与池体的底部固定连接，所述细粒层、中粒层和粗粒层各自弧形界面下方的所述弧形支撑筛板的筛孔直径分别为：0.5-1mm、5-10mm和13-25mm。
优选的是，所述细粒层、中粒层和粗粒层每层填料层中均沿垂直方向上均匀安装多个所述隔断筛板，以防止填料层沿弧形方向向下沉积或塌陷，所述细粒层、中粒层和粗粒层各层中安装的所述隔断筛板的筛孔直径分别为：0.5-1mm、5-10mm和13-25mm。
优选的是，所述回流管道安装于所述粗粒层的弧形下层界面的下方、所述土工膜的上方，部分污水经初次过滤净化后进入到所述粗粒层的弧形下层界面的下方，再通过所述回流管道输送至所述进水箱进行再次净化。
优选的是，所述细粒层的填料为：粒径为1-8mm的石英砂、粒径为0.1-0.3mm的粉煤灰和粒径为0.3mm-3mm的种植土的组合，厚度为15-20cm；所述中粒层的填料为：粒径为10-20mm的煤矸石、粒径为8-15mm的沸石和粒径为0.2-0.3mm的粉煤灰的组合，厚度为20-30cm；所述粗料层的填料为：粒径为20-50mm沸石，厚度为20-30cm。
优选的是，所述出水管道安装于所述细粒层的弧形低端、所述土工膜的上方，沿池体宽度方向呈“丰”字型布置，进入所述系统的污水经过水平方向与垂直方向的复合净化作用后流入到所述出水管道，再由所述出水管道排出到所述系统之外。
优选的是，在池体最上层的所述细粒层中种植有挺水植物，植物种类根据当地气候特征进行选择，优选种植再力花、芦荻等水生植物，可种植一种或多种混种，间距以每平方米不超过10株为宜。
本发明至少包括以下有益效果：
1.本发明的人工湿地系统各填料布置成弧形结构，在无需增加占地面积的情况下，使该人工湿地系统兼具水平方向和垂直方向的过滤净化作用，提高了系统的净化效率。
2.本发明的人工湿地系统使部分经初次净化的污水回流至进水箱，保证了系统出水的纯净度。
3.本发明的人工湿地系统设计合理、结构布置精巧，具有优异的污水净化效果，同时还能节约大量土地，具有极大的推广价值
附图说明
图1为本发明的结构示意图
附图标记说明：
1—进水箱；2—过滤筛网；3—进水管道；4—弧形支撑筛板；5—隔断筛板；6—回流管道；7—粗粒层；8—中粒层；9—细粒层；10—出水管道；11—土工膜；12—挺水植物。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本实施例的一种具有复合净化功能的人工湿地系统，包括：进水箱(1)、过滤筛网(2)、填料层、弧形支撑筛板(4)、隔断筛板(5)、进水管道(3)、回流管道(6)、出水管道(10)、土工膜(11)；进水箱(1)具有一进水口和一出水口，出水口连接到过滤筛网(2)；过滤筛网(2)安装于进水箱(1)之后，用于对系统的进水进行预处理；填料层沿弧形方向布置于池体中，填料层自上而下依、从右向左依次为细粒层(9)、中粒层(8)和粗粒层(7)，每层填料层的弧形界面下方各安装有一层弧形支撑筛板(4)，每层填料层中均沿垂直方向布置多层隔断筛板(5)；进水管道(3)安装于粗粒层(7)的弧形顶端；回流管道(6)安装于粗粒层(7)的弧形下层界面的下方、土工膜(11)上方；进入粗粒层(7)的弧形下层界面的下方的水通过回流管道(6)输送至进水箱(1)；出水管道(10)安装于细粒层(9)的弧形低端；池体低部水平铺设一层土工膜(11)。
其中，过滤筛网(2)安装于系统的进水端，污水从进水箱(1)的出水口流出进入到过滤筛网(2)进行预先过滤，粒径大于筛孔直径的颗粒进入到筛网的筛上，再排入到污泥池，污泥池布设于系统附近。透过筛网的筛下污水进入到进水管道(3)，过滤筛网(2)的筛孔直径为0.5-3mm。填料层自上而下依次为细粒层(9)、中粒层(8)和粗粒层(7)，各层均沿弧形方向布置于池体中，每层的弧形对应的中心角均相同且其值为45°-60°，弧形顶端与池体水面齐平，弧形低端与池体底部齐平，其中由细粒层(9)弧形界面与池体壁构成的空间也均由细粒层(9)填充。进水管道(3)呈“丰”字型布设与粗粒层(7)上，污水由进水管道(3)流入到粗粒层(7)表面，既沿池体的水平方向流动也沿池体的垂直方向流动，污水沿水平方向依次经过粗粒层(7)、中粒层(8)和细粒层(9)，沿垂直方向依次经过细粒层(9)、中粒层(8)和粗粒层(7)，使系统兼具有水平方向和垂直方向的复合净化功能，部分经过初步过滤的污水透过粗粒层(7)弧形下界面后进入到回流管道(6)，再通过回流管道(6)进入到进水箱(1)进行再次过滤，使系统还具有重复过滤功能。
其中，细粒层(9)、中粒层(8)和粗粒层(7)各填料层的弧形界面下方均安装有一层钢制的弧形支撑筛板(4)，弧形支撑筛板(4)沿宽度方向的两端与池体沿宽度方向的池壁固定连接，底部与池体的底部固定连接，用于为各弧形填充层提供固定而坚实的支撑结构，同时保证各填料层维持弧形结构，防止各填充层间物料相互混合，使系统结构保持稳定。各层弧形支撑筛板(4)的筛孔尺寸要根据各层填充料的粒径来确定，细粒层(9)、中粒层(8)和粗粒层(7)各自弧形界面下方的弧形支撑筛板(4)的筛孔直径分别为：0.5-1mm、5-10mm和13-25mm。
其中，细粒层(9)、中粒层(8)和粗粒层(7)每层填料层中均沿垂直方向上均匀安装多个隔断筛板(5)，隔断筛板(5)前后两端与池体壁固定连接，以防止填料层沿弧形方向向下沉积或塌陷，使各填料层内部物料保持稳定，各层中的隔断筛板(5)的筛孔尺寸要根据各层填充料的粒径来确定，细粒层(9)、中粒层(8)和粗粒层(7)各层中安装的隔断筛板(5)的筛孔直径分别为：0.5-1mm、5-10mm和13-25mm。
其中，回流管道(6)安装于粗粒层(7)的弧形下层界面的下方、土工膜(11)的上方，部分污水经初次过滤净化后进入到粗粒层(7)的弧形下层界面的下方，再通过回流管道(6)输送至进水箱(1)进行再次净化，回流的水量占进入水量的1/3-1/6，使系统具有重复过滤功能，确保系统出水的纯净度。
其中，细粒层(9)的填料为：粒径为1-8mm的石英砂、粒径为0.1-0.3mm的粉煤灰和粒径为0.3mm-3mm的种植土的组合，厚度为15-20cm；中粒层(8)的填料为：粒径为10-20mm的煤矸石、粒径为8-15mm的沸石和粒径为0.2-0.3mm的粉煤灰的组合，厚度为20-30cm；粗料层的填料为：粒径为20-50mm沸石，厚度为20-30cm。
其中，出水管道(10)安装于细粒层(9)的弧形低端、土工膜(11)的上方，沿池体宽度方向呈“丰”字型布置，进入系统的污水经过水平方向与垂直方向的复合净化作用后流入到出水管道(10)，出水管道(10)的出水端连接到净水蓄水池，经系统过滤后的净水由出水管道(10)排出到净水蓄水池中储存。
其中，在池体最上层的细粒层(9)中种植有挺水植物(12)，植物种类根据当地气候特征进行选择，优选种植再力花、芦荻等水生植物，可种植一种或多种混种，间距以每平方米不超过10株为宜。
在一个优选的实施例中，人工湿地池体长3m、宽2.5m、深2m，细粒层(9)选用粒径为1-8mm的石英砂、粒径为0.1-0.3mm的粉煤灰和粒径为0.3mm-3mm的种植土的组合，厚度为15-20cm；中粒层(8)选用粒径为10-20mm的煤矸石、粒径为8-15mm的沸石和粒径为0.2-0.3mm的粉煤灰的组合，厚度为20-30cm；粗料层选用粒径为20-50mm沸石，厚度为20-30cm。进水管道(3)、回流管道(6)、出水管道(10)均采用PVC管；进水量为0.3m3/h，水力停留时间为20h左右。
以下表格为对该实施例进行污水处理检测得出的实验数据；
由上表可知：该人工湿地出水水质非常稳定，各项杂质的去除率均达到了较高水平，达到了《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，包括：进水箱、过滤筛网、填料层、弧形支撑筛板、隔断筛板、进水管道、回流管道、出水管道、土工膜；
所述进水箱具有一进水口和一出水口，所述出水口连接到所述过滤筛网；所述过滤筛网安装于所述进水箱之后，用于对所述系统的进水进行预处理；
所述填料层沿弧形方向布置于池体中，所述填料层自上而下、从右向左依次为细粒层、中粒层和粗粒层，每层所述填料层的弧形界面下方各安装有一层所述弧形支撑筛板，每层所述填料层中均沿垂直方向布置多层所述隔断筛板；
所述进水管道安装于所述粗粒层的弧形顶端；所述回流管道安装于所述粗粒层的弧形下层界面的下方、所述土工膜上方；进入所述粗粒层的弧形下层界面的下方的水通过所述回流管道输送至所述进水箱；所述出水管道安装于所述细粒层的弧形低端；池体低部水平铺设一层所述土工膜。
2.根据权利要求1所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，所述填料层自上而下依次为所述细粒层、中粒层和粗粒层，各层均沿弧形方向布置于池体中，每层的弧形对应的中心角均相同且其值为45°-60°，弧形顶端与池体水面齐平，弧形低端与池体底部齐平，其中由所述细粒层弧形界面与池体壁构成的空间也均由所述细粒层填充；污水进入所述具有复合净化功能的人工湿地系统后，既沿池体的水平方向流动也沿池体的垂直方向流动，污水沿水平方向依次经过所述粗粒层、中粒层和细粒层，沿垂直方向依次经过所述细粒层、中粒层和粗粒层，使所述系统兼具有水平方向和垂直方向的复合净化功能。
3.根据权利要求1所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，所述过滤筛网安装于所述系统的进水端，污水从所述进水箱的所述出水口流出进入到所述过滤筛网进行预先过滤，筛上的杂质排入到污泥池，透过筛网的筛下水进入到进水管道，所述过滤筛网的筛孔直径为0.5-3mm。
4.根据权利要求2所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，所述细粒层、中粒层和粗粒层各填料层的弧形界面下方均安装有一层钢制的所述弧形支撑筛板，所述弧形支撑筛板沿宽度方向的两端与池体沿宽度方向的池壁固定连接，底部与池体的底部固定连接，所述细粒层、中粒层和粗粒层各自弧形界面下方的所述弧形支撑筛板的筛孔直径分别为：0.5-1mm、5-10mm和13-25mm。
5.根据权利要求2所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，所述细粒层、中粒层和粗粒层每层填料层中均沿垂直方向上均匀安装多个所述隔断筛板，以防止填料层沿弧形方向向下沉积或塌陷，所述细粒层、中粒层和粗粒层各层中安装的所述隔断筛板的筛孔直径分别为：0.5-1mm、5-10mm和13-25mm。
6.根据权利要求1所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，所述回流管道安装于所述粗粒层的弧形下层界面的下方、所述土工膜的上方，部分污水经初次过滤净化后进入到所述粗粒层的弧形下层界面的下方，再通过所述回流管道输送至所述进水箱进行再次净化。
7.根据权利要求2所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，所述细粒层的填料为：粒径为1-8mm的石英砂、粒径为0.1-0.3mm的粉煤灰和粒径为0.3mm-3mm的种植土的组合，厚度为15-20cm；所述中粒层的填料为：粒径为10-20mm的煤矸石、粒径为8-15mm的沸石和粒径为0.2-0.3mm的粉煤灰的组合，厚度为20-30cm；所述粗粒层的填料为：粒径为20-50mm的沸石，厚度为20-30cm。
8.根据权利要求1所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，所述出水管道安装于所述细粒层的弧形低端、所述土工膜的上方，沿池体宽度方向呈“丰”字型布置，进入所述系统的污水经过水平方向与垂直方向的复合净化作用后流入到所述出水管道，再由所述出水管道排出到所述系统之外。
9.根据权利要求1所述的具有复合净化功能的人工湿地系统，其特征在于，在池体最上层的所述细粒层中种植有挺水植物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |