CN106348537B - 一种基于人工湿地的污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人工湿地的污水处理系统，包括湿地植物和内部铺设有多种过滤基质的密封湿地箱体，污水流经所述湿地箱体内的各层过滤基质得到净化处理；污水处理系统还包括有用于将污水注入湿地箱体内的进水管，在湿地箱体底部设置有一与进水管相连通的用于将污水依次输送至湿地箱体内各层过滤基质的渗水机构；湿地箱体的顶部设置有用于将依次经过底层过滤基质渗透过滤至顶层过滤基质的污水处理后的的水体流出湿地箱体的出水管。本发明的基于人工湿地污水处理系统，强化了人工湿地污水处理工艺的脱氮除磷效率，解决了传统人工湿地污水处理工艺难以消除重金属污染的问题，同时，降低了污水处理系统后期维护的工作量。

Description

一种基于人工湿地的污水处理系统

技术领域

本发明涉及人工湿地污水净化处理系统技术领域，特别是涉及一种基于人工湿地的污水处理系统。

背景技术

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。人工湿地是人们模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可控制运行的湿地系统，用以对受污染水进行处理的一种工艺，由围护结构、人工介质、水生植物等部分构成。当水进入人工湿地时，其污染物被床体吸附、过滤、分解而达到水质净化作用。人工湿地污水处理系统所针对的污染物(环境影响主力因子)主要为氮、磷、悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD)、重金属等。

人工湿地污水处理技术是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

人工湿地通过基质截留、过滤、吸附及生物降解作用共同完成。传统的人工湿地在使用中会存在水力高差大、负荷高、氨氮和总磷去除率差的问题。基质是人工湿地的重要组成部分，它为湿地植物、微生物提供了生长环境，自身也参与人工湿地净化污水的物理化学过程，特别是对引起水体富营养化的磷的吸附发挥着重要作用。因此，选择何种材料作为人工湿地基质，直接决定处理系统的除磷效率，具有十分重要的意义。

现有的人工湿地污水处理系统中，基质在使用时存在以下问题：一方面，一些基质材料对磷的去除率低，脱氮效率低，如传统的土壤、砾石、细沙等；另一方面，一些基质为石块、砾石、细沙等，铺设面积大，大大增加了后期维护的工作量。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明创新性地提出了一种基于人工湿地的污水处理系统，强化了人工湿地污水处理工艺的脱氮除磷效率，解决了传统人工湿地污水处理工艺难以消除重金属污染的问题，同时，降低了污水处理系统后期维护的工作量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于人工湿地的污水处理系统，包括湿地植物，其特征在于，还包括内部铺设有多种过滤基质的密封湿地箱体，所述湿地箱体上部种植有湿地植物，污水流经所述湿地箱体内的各层过滤基质得到净化处理，所述多层过滤基质自下而上分别放置有大块青石、小砾石、细沙、改性沸石、纳米复合材料、土层；所述污水处理系统还包括有用于将污水注入湿地箱体内的进水管，在所述湿地箱体底部设置有一与进水管相连通的用于将污水依次输送至湿地箱体内各层过滤基质的渗水机构；所述湿地箱体的顶部设置有用于将依次经过底层过滤基质渗透过滤至顶层过滤基质的污水处理后的的水体流出湿地箱体的出水管。

优选的，所述渗水机构包括有用于将污水输送至湿地箱体的进水腔，所述进水腔与湿地箱体通过导流板相连通，所述导流板上设置有连通进水腔和湿地箱体的导流孔。

优选的，所述进水管的一端固定连接有铺设于进水腔底部的渗水管，所述渗水管上均匀分布有若干个朝向湿地箱体内由底层过滤基质向顶层过滤基质方向开设的小孔；所述小孔处均设置有可防止渗水管堵塞的套筒。

优选的，所述套筒上有与小孔错位设置的用于增加污水流出量的导流槽，所述导流槽呈条形且长度短于套筒长度。

优选的，所述进水管的另一端设置有用于将污水中颗粒杂质过滤出的过滤网筒，所述过滤网筒的一端开口，另一端固定有过滤网，所述过滤网筒固定有过滤网的一端设置有与进水管内螺纹相配合的外螺纹。

优选的，所述渗水管呈螺旋形或蛇形弯管的方式铺设于湿地箱体底部。

优选的，所述进水腔的底部设置有防渗层。

优选的，所述大块青石、小砾石、细沙、改性沸石、纳米复合材料的厚度比为300∶200∶100∶60∶1。

优选的，所述纳米复合材料为MuFe-Na。

优选的，所述出水管处设置有用于将过滤处理后的水体抽送至出水管的水泵和用于调节水体流量及防止水体逆流的阀门。

与现有技术方案相比，本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种基于人工湿地的污水处理系统，通过将合成的新型铁系纳米复合材料应用于人工湿地污水处理工艺中，借助纳米复合材料强大的吸附能力、光催化效能和高光降解效率，强化了人工湿地污水处理工艺的脱氮除磷效率，解决了传统人工湿地污水处理工艺难以消除重金属污染的问题。

本发明的基于人工湿地的污水处理系统，包括铺设有多层过滤基质的湿地箱体，污水经底层过滤基质过滤至顶层过滤基质，层层过滤，增加了污水的净化效果；湿地箱体底部的进水管处设置有过滤网筒，可防止污水中的大颗粒杂质随污水流入渗水管内，堵塞渗水管或小孔；过滤网筒固定有过滤网的一端设置有与渗水管内螺纹相配合的外螺纹，可拆卸式的过滤网筒，可在后期维护中根据需求进行更换，无需更换整个进水管，节约成本；渗水管上的小孔处均设置有可防止进水管堵塞的套筒，且套筒上有与小孔错位设置的导流槽，小孔的设置有效的控制污水的流入量，套筒的设置可防止泥沙随污水流入进水管，经过长时间的累积堵塞小孔，导流槽的设置可在污水流入量的可控范围内增加污水的流入量；进水管呈螺旋形或蛇形弯管的方式铺设于湿地箱体的底部，增加了进水管在湿地箱体底部的铺设量及污水的流入量，同时，可防止进水管发生弯折，提高了进水管的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明进水管和套筒的侧视图；

图3是本发明进水管的结构示意图1；

图4是本发明进水管的结构示意图2；

图5是本发明过滤网筒的结构示意图；

图6是实施例1的进水管铺设示意图；

图7是实施例2的结构示意图1；

图8是实施例2的结构示意图2；

图9是实施例3的侧视图；

图10是实施例3中导流板的俯视图；

附图标记：1、湿地植物；2、大块青石；3、小砾石；4、细沙；5、改性沸石；6、纳米复合材料；7、土层；8、进水管；9、渗水管；10、出水管；11、过滤网筒；12、过滤网；13、外螺纹；14、小孔；15、套筒；16、导流槽；17、防渗层；18、水泵；19、阀门；20、抽屉层；21、滑轮；22、面板；23、底板；24、侧板；25、导向槽；26、通水孔；27、导流板；28、进水腔；29、过滤腔；30、导流孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1所示，本发明提供了一种基于人工湿地的污水处理系统，包括有湿地植物1、进水管8、渗水管9、湿地箱体、出水管10。湿地植物1通常选用芦苇、香蒲、黑三棱或芦竹，并将湿地植物1种植在湿地箱体的上方；湿地箱体内铺设有多种过滤基质，湿地箱体内的多层过滤基质自下至上依次铺设大块青石2、小砾石3、细沙4、改性沸石5、纳米复合材7，各层过滤基质的厚度比为：大块青石2∶小砾石3∶细沙4∶改性沸石5∶纳米复合材料6为300∶200∶100∶60∶1，土层7厚度不限；各层过滤基质的粒径为：大块青石2＞小砾石3＞细沙4＞改性沸石5＞纳米复合材料6，纳米复合材料6为MuFe-Na，借助纳米复合材料6强大的吸附能力、光催化效能和高光降解效率，强化人工湿地污水处理工艺的脱氮除磷效率；进水腔的底部设置有防渗层17，防渗层17为防水透气膜，防水透气膜中含有气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。

如附图2-5所示，湿地箱体的底部设置有用于将污水注入湿地箱体内的进水管8，在所述湿地箱体底部设置有一与进水管8相连通的用于将污水依次输送至湿地箱体内各层过滤基质的渗水机构，渗水机构包括有用于将污水输送至湿地箱体的进水腔28，进水腔28与湿地箱体通过导流板27相连通，导流板27上设置有连通进水腔28和湿地箱体的导流孔29；进水管8的一端固定连接有呈螺旋形铺设于湿地箱体底部的渗水管9，渗水管9上均匀分布有若干个朝向湿地箱体内由底层过滤基质向顶层过滤基质方向开设的小孔14，渗水管9上每间隔40cm-50cm钻有小孔14，渗水管9上的小孔14处均设置有套筒15，可防止随污水流入渗水管9的泥沙，经过较长时间的沉积，堵塞渗水管9和小孔14，影响污水的流入量，套筒15上有与小孔14错位设置的导流槽16，导流槽16呈条形且长度短于套筒15的长度，导流槽16可在污水流入量的可控范围内增加污水的流入量。

进水管8的另一端设置有用于将污水中颗粒杂质过滤出的过滤网筒11，过滤网筒11的一端开口，另一端固定有过滤网12，过滤网筒11固定有过滤网12的一端处设置有与进水管8内螺纹相配合的外螺纹13，用于滤出污水中的大颗粒杂质，防止大颗粒杂质随污水流入渗水管9内，堵塞渗水管9或小孔14，可拆卸式的过滤网筒11，可在后期维护中根据需求进行更换，无需更换整个进水管8，节约成本；出水管10设置于湿地箱体的顶部，用于将经过底层过滤基质渗透过滤至顶层过滤基质的污水处理后的水体排出湿地箱体并收集起来，出水管10处设置有用于将过滤处理后的水体抽送至出水管的水泵18和用于调节水体流量及防止水体逆流的阀门19。

实施例1：

如附图6所示，湿地箱体的底部设置有用于将污水注入湿地箱体内的进水管8，且进水管8的一端固定连接有渗水管9，渗水管9呈蛇形弯管式铺设于湿地箱体的底部，渗水管9上每间隔40cm-50cm钻有小孔14，增加了渗水管9在湿地箱体底部的铺设量及污水的流入量。

实施例2：

如附图7和8所示，湿地箱体可设置为抽屉式的密封箱体，湿地箱体内设置有多个具有放置腔的抽屉层20，抽屉层20的数量至少设置为六个，每个抽屉层20可分别放置不同的用于净化污水的过滤基质，多个抽屉层20自上而下分别放置有大块青石2、小砾石3、细沙4、改性沸石5、纳米复合材料6、土层7；湿地箱体的内部设置有滑轨，抽屉层上设置有与滑轨相配合滑动的滑轮21，用于抽屉层20的抽出或推进，使用抽屉式的湿地箱体，可将每种过滤基质分开放置，避免每种过滤基质混为一体，有利于湿地箱体的后期维护，降低后期维护的工作难度。

抽屉层20包括有面板22、底板23和侧板24，各个抽屉层20的面板22相邻布置，面板22上各自设置有用于将抽屉层20抽出或推进的导向槽25，导向槽25的内侧壁为与面板背面固定连接的挡板，导向槽25的外侧壁的高度低于挡板；面板22的外表面可设置有用于抽出或推进抽屉层的把手，可与导向槽25替换使用；底板23上设置有若干个通水孔26，便于水体通入每种过滤基质的抽屉层20内，使污水层层渗入，达到有效的净化效果。

实施例3：

如附图9和10所示，湿地箱体中下部设置导流板27，导流板27将湿地箱体自下而上分隔为进水腔28和过滤腔30，湿地箱底的底部设置有用于将污水注入湿地箱体内的进水管；过滤腔内铺设有多种过滤基质，过滤腔内的多层过滤基质自下而上依次铺设有大块青石、小砾石、细沙、改性沸石、纳米复合材料和土层；湿地箱体的顶部设置有用于将自下而上经过多种过滤基质的污水处理后的水体排出湿地箱体并收集起来的出水管；所述导流板27上设置有连通进水腔28和过滤腔30的导流孔29。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于人工湿地的污水处理系统，包括湿地植物，其特征在于，还包括内部铺设有多层过滤基质的密封湿地箱体，所述湿地箱体上部种植有湿地植物，污水流经所述湿地箱体内的各层过滤基质得到净化处理，所述多层过滤基质自下而上分别放置有大块青石、小砾石、细沙、改性沸石、纳米复合材料、土层；所述污水处理系统还包括有用于将污水注入湿地箱体内的进水管，在所述湿地箱体底部设置有一与进水管相连通的用于将污水依次输送至湿地箱体内各层过滤基质的渗水机构；所述湿地箱体的顶部设置有用于将依次经过底层过滤基质渗透过滤至顶层过滤基质的污水处理后的的水体流出湿地箱体的出水管，所述渗水机构包括有用于将污水输送至湿地箱体的进水腔，所述进水腔与湿地箱体通过导流板相连通，所述导流板上设置有连通进水腔和湿地箱体的导流孔，所述进水管的一端固定连接有铺设于进水腔底部的渗水管，所述渗水管呈螺旋形或蛇形弯管的方式铺设于湿地箱体底部，所述渗水管上均匀分布有若干个朝向湿地箱体内由底层过滤基质向顶层过滤基质方向开设的小孔；所述小孔处均设置有可防止渗水管堵塞的套筒，所述套筒上有与小孔错位设置的用于增加污水流出量的导流槽，所述导流槽呈条形且长度短于套筒长度。

2.根据权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于：所述进水管的另一端设置有用于将污水中颗粒杂质过滤出的过滤网筒，所述过滤网筒的一端开口，另一端固定有过滤网，所述过滤网筒固定有过滤网的一端设置有与进水管内螺纹相配合的外螺纹。

3.根据权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于：所述进水腔的底部设置有防渗层。

4.根据权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于：所述大块青石、小砾石、细沙、改性沸石、纳米复合材料的厚度比为300∶200∶100∶60∶1。

5.根据权利要求1所述的基于人工湿地的污水处理系统，其特征在于：所述出水管处设置有用于将过滤处理后的水体抽送至出水管的水泵和用于调节水体流量及防止水体逆流的阀门。

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