CN106745764B - 一种多层循环式垂直人工湿地系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层循环式垂直人工湿地系统，包括湿地基层单元、多层循环单元、水生植物单元和进出水单元，湿地基层单元包括反应池和紧贴于反应池内壁铺设的防渗壁，本发明中填料层通过三个管道上下垂直相连，通过第二法兰相连，能够很好的达到相互密封的效果，只需要直接将相对应的管道取出，进行内部填料的更换，而不需要将全部湿地系统挖出，相比较来说效果更好，而且更换更加方便，本发明中每三个管道连接之后形成一个循环管，每个湿地系统中有三组循环管，污水从任意一个循环管的上方流进，从另外两组循环管的上方流出，在相同的占地面积下，能够起到循环过滤的效果，过滤效率更高，且更加有效。
Description
技术领域
本发明涉及人工湿地技术领域，具体为一种多层循环式垂直人工湿地系统。
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，目前人工湿地系统一般分为水平流、潜流和垂直流，其中垂直流人工湿地因其具有占地面积较其它形式湿地小、处理效率高、整个系统可以完全建在地下等优点而被广泛使用。
在垂直流人工湿地中，污水自表层向下垂直渗滤，在向下流的过程中依次经过不同的填料层，达到净化的目的，其对废水中的好氧有机物的处理力较强，但现有的垂直流人工湿地经实践证明仍存在以下缺点：1、填充层过于单一，导致处理效果不稳定，出水中氮磷含量易超标；2、汇水管出水时容易被填料层材料堵塞，经常需要疏通，非常麻烦；3、填料层使用一段时间后需要更换，现有的垂直人工湿地更换填料层需要将湿地全部挖起，十分不便；4、目前的垂直人工湿地都是直接将污水导入，然后按照重力方向垂直流下进行净化，无法在现有的占地面积下起到更好的循环过滤效果，效率无法达到更高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层循环式垂直人工湿地系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多层循环式垂直人工湿地系统，包括湿地基层单元、多层循环单元、水生植物单元和进出水单元，所述多层循环单元设置于湿地基层单元内部，所述水生植物单元种植于多层循环单元上方，所述进出水单元设置于多层循环单元的顶部和底部，所述湿地基层单元包括反应池和紧贴于反应池内壁铺设的防渗壁。
优选的，所述反应池为混凝土结构，所述防渗壁为石棉板。
优选的，所述多层循环单元包括三组相同的循环管、一组“山”型管、土壤层和活性炭层，每组循环管由三个垂直设置的管道连接而成，每个管道的上下两端均焊接有第二法兰，相邻的每两个管道之间通过第二法兰连接并且通过螺栓固定，所述“山”型管的三个管口均焊接有第三法兰，三组循环管分别通过底端的第二法兰与“山”型管的第三法兰配合连接并且也通过螺栓固定住，所述活性炭层铺设于湿地基层单元内腔底壁表面，所述土壤层铺设于活性炭层上表面。
优选的，所述循环管从上到下的三个管道中依次填充有第一填料层、第二填料层和第三填料层，所述“山”型管中填充有第四填料层。
优选的，所述第一填料层为50～100mm鹅卵石层，第二填料层为20～30mm碎石层，第三填料层为5～10mm碎石层，所述第四填料层为1～2mm细砂层。
优选的，所述水生植物单元包括封盖和第一法兰，所述封盖中贯通开设有三个法兰孔，所述封盖表面在法兰孔周围均匀开设有若干植物孔，所述植物孔不少于三组，所述法兰孔中均焊接有第一法兰，所述封盖通过第一法兰与循环管顶端的第二法兰配合连接并且通过螺栓固定住，所述植物孔中插接有水生植物，并且水生植物的根部插设于土壤层中。
优选的，所述进出水单元包括进水管和汇水管，所述进水管连接于封盖表面任意一个法兰孔上，所述汇水管的一端插设于活性炭层接近湿地基层单元内腔底壁表面的一侧，汇水管的另一端延伸至反应池外部，且汇水管中开设有若干通水孔，通水孔设置有不少于三组。
优选的，所述水生植物为挺水植物，所述挺水植物为荷花、碗莲、芦苇、香蒲、菰、水葱、芦竹、水竹、菖蒲、蒲苇的一种或者几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中填料层通过三个管道上下垂直相连，通过第二法兰相连，能够很好的达到相互密封的效果，每个管道都是一个独立的填料层，当使用时间过长，需要更换填料层材料的时候，只需要直接将相对应的管道取出，进行内部填料的更换，而不需要将全部湿地系统挖出，相比较来说效果更好，而且更换更加方便。
本发明中每三个管道连接之后形成一个循环管，每个湿地系统中有三组循环管，三组循环管由一个形似“山”型管的管体进行连通，从而起到循环净化的效果，污水从任意一个循环管的上方流进，然后经多组填料层的吸附净化之后，从另外两组循环管的上方流出，在相同的占地面积下，能够起到循环过滤的效果，过滤效率更高，且更加有效。
本发明中设置有封盖，封盖可以防止空气中其它垃圾或者污染物进入湿地系统中，并且当污水经过循环管过滤后，通过封盖上的植物孔流入土壤层和活性炭层，土壤层中种植有水生植物，能够对水质有着进一步的提高，活性炭层的设置，能够对水起到很好的杂质吸附效果，能够再次对污水起到净化的效果，此湿地系统中不光有填料层可以进行净化，而且水生植物和活性炭层的设置，也能够提升净化效果，相比现有技术中过于单一的填料净化效果，对氮磷含量能够起到进一步消化的作用。
本发明中的汇水管作为出水管，其表面开设有很多组通水孔用来将处理完的清水引出，本湿地系统中的汇水管上方设置的是活性炭层，活性炭结构稳定坚硬，不易产生碎渣，所以不会出现将通水孔堵塞的情况，从而有效的避免了出水端被填料杂质堵住的情况，十分有效。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的“山”型管结构示意图；
图3为本发明的管道结构示意示意图；
图4为本发明的封盖结构示意图；
图5为本发明的封盖与第一法兰焊接示意图；
图6为本发明的湿地基层单元结构示意图。
图中：1 反应池、2 防渗壁、3 封盖、31、植物孔、32 法兰孔、4 汇水管、5 第一法兰、6 管道、7 第二法兰、8 “山”型管、9 第三法兰、10 土壤层、11 活性炭层、12 水生植物、13 进水管、14 第一填料层、15 第二填料层、16 第三填料层、17 第四填料层。
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做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。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
一种多层循环式垂直人工湿地系统，包括湿地基层单元、多层循环单元、水生植物单元和进出水单元，多层循环单元设置于湿地基层单元内部，水生植物单元种植于多层循环单元上方，进出水单元设置于多层循环单元的顶部和底部；湿地基层单元包括反应池1和紧贴于反应池1内壁铺设的防渗壁2，反应池1为混凝土结构，混凝土结构作为地基，十分坚固可靠，防渗壁2为石棉板，石棉板材料密封性能良好，可以有效的防止水的渗漏。
多层循环单元包括三组相同的循环管、一组“山”型管8、土壤层10和活性炭层11，每组循环管由三个垂直设置的管道6连接而成，每个循环管为三层，每个管道6的上下两端均焊接有第二法兰7，焊接之后紧固效果更好，并且法兰作为连接处的连接结构，密封效果更好，连接更稳定，相邻的每两个管道6之间通过第二法兰7连接并且通过螺栓固定，“山”型管8的三个管口均焊接有第三法兰9，“山”型管8起到将三组循环管连通的作用，三组循环管分别通过底端的第二法兰7与“山”型管8的第三法兰9配合连接并且也通过螺栓固定住，活性炭层11铺设于湿地基层单元内腔底壁表面，活性炭层11是净化的最后一步，一方面起到净化吸附的效果，另一方面因为活性炭的结构稳定性，使得活性炭层不会对汇水管4的通水孔造成堵塞，避免出水处的堵塞情况，土壤层10铺设于活性炭层11上表面，土壤层10用来种植水生植物12，循环管从上到下的三个管道6中依次填充有第一填料层14、第二填料层15和第三填料层16，“山”型管8中填充有第四填料层17，第一填料层14为50mm鹅卵石层，第二填料层15为20mm碎石层，第三填料层16为5mm碎石层，第四填料层17为1mm细砂层，四层填料层在水体净化的过程中起到很重要的效果，并且依次对水体进行杂质吸附和处理，效果显著。
水生植物单元包括封盖3和第一法兰5，封盖3中贯通开设有三个法兰孔32，法兰孔5的开设用来焊接法兰，封盖3表面在法兰孔32周围均匀开设有若干植物孔31，植物孔31用来种植水生植物12，而且也是将循环管流出的水体流入土壤层和活性炭层的唯一通孔，让植物孔31不少于三组，法兰孔32中均焊接有第一法兰5，封盖3通过第一法兰5与循环管顶端的第二法兰7配合连接并且通过螺栓固定住，植物孔31中插接有水生植物12，并且水生植物12的根部插设于土壤层10中，水生植物12为挺水植物，挺水植物为荷花、碗莲、芦苇、香蒲、菰和水葱的组合，多种不一样的水生植物12的种植，综合种植能够对氮磷起到更好的处理作用。
进出水单元包括进水管13和汇水管4，进水管13连接于封盖3表面任意一个法兰孔32上，图中箭头方向为水流方向，进水管13流进污水，然后从另外两组循环管流出，一个管流入，两个管流出，不易使管内水体压力过大，对管道造成挤压，汇水管4的一端插设于活性炭层11接近湿地基层单元内腔底壁表面的一侧，汇水管4设置于底部，用来将处理完的水汇集起来，汇水管4的另一端延伸至反应池1外部，然后流出，且汇水管4中开设有若干通水孔，通水孔设置有不少于三组，通水孔不易被活性炭层的材质堵塞，汇水通水效果更好。
实施例二：
一种多层循环式垂直人工湿地系统，包括湿地基层单元、多层循环单元、水生植物单元和进出水单元，多层循环单元设置于湿地基层单元内部，水生植物单元种植于多层循环单元上方，进出水单元设置于多层循环单元的顶部和底部；湿地基层单元包括反应池1和紧贴于反应池1内壁铺设的防渗壁2，反应池1为混凝土结构，混凝土结构作为地基，十分坚固可靠，防渗壁2为石棉板，石棉板材料密封性能良好，可以有效的防止水的渗漏。
多层循环单元包括三组相同的循环管、一组“山”型管8、土壤层10和活性炭层11，每组循环管由三个垂直设置的管道6连接而成，每个循环管为三层，每个管道6的上下两端均焊接有第二法兰7，焊接之后紧固效果更好，并且法兰作为连接处的连接结构，密封效果更好，连接更稳定，相邻的每两个管道6之间通过第二法兰7连接并且通过螺栓固定，“山”型管8的三个管口均焊接有第三法兰9，“山”型管8起到将三组循环管连通的作用，三组循环管分别通过底端的第二法兰7与“山”型管8的第三法兰9配合连接并且也通过螺栓固定住，活性炭层11铺设于湿地基层单元内腔底壁表面，活性炭层11是净化的最后一步，一方面起到净化吸附的效果，另一方面因为活性炭的结构稳定性，使得活性炭层不会对汇水管4的通水孔造成堵塞，避免出水处的堵塞情况，土壤层10铺设于活性炭层11上表面，土壤层10用来种植水生植物12，循环管从上到下的三个管道6中依次填充有第一填料层14、第二填料层15和第三填料层16，“山”型管8中填充有第四填料层17，第一填料层14为100mm鹅卵石层，第二填料层15为30mm碎石层，第三填料层为10mm碎石层，第四填料层17为2mm细砂层，四层填料层在水体净化的过程中起到很重要的效果，并且依次对水体进行杂质吸附和处理，效果显著。
水生植物单元包括封盖3和第一法兰5，封盖3中贯通开设有三个法兰孔32，法兰孔5的开设用来焊接法兰，封盖3表面在法兰孔32周围均匀开设有若干植物孔31，植物孔31用来种植水生植物12，而且也是将循环管流出的水体流入土壤层和活性炭层的唯一通孔，让植物孔31不少于三组，法兰孔32中均焊接有第一法兰5，封盖3通过第一法兰5与循环管顶端的第二法兰7配合连接并且通过螺栓固定住，植物孔31中插接有水生植物12，并且水生植物12的根部插设于土壤层10中，水生植物12为挺水植物，挺水植物为水葱、芦竹、水竹、菖蒲、蒲苇的组合，多种不一样的水生植物12的种植，综合种植能够对氮磷起到更好的处理作用。
进出水单元包括进水管13和汇水管4，进水管13连接于封盖3表面任意一个法兰孔32上，图中箭头方向为水流方向，进水管13流进污水，然后从另外两组循环管流出，一个管流入，两个管流出，不易使管内水体压力过大，对管道造成挤压，汇水管4的一端插设于活性炭层11接近湿地基层单元内腔底壁表面的一侧，汇水管4设置于底部，用来将处理完的水汇集起来，汇水管4的另一端延伸至反应池1外部，然后流出，且汇水管4中开设有若干通水孔，通水孔设置有不少于三组，通水孔不易被活性炭层的材质堵塞，汇水通水效果更好。
实施例三：
氮磷处理效果实验：
从三个不同地方的污水池取出三组污水实验组，分别将三组取自不同污水池的水体通过进水管流入此湿地系统的循环管中，分别对原有污水水体和经过此湿地系统处理后的水体进行氮磷含量的测定，结果如下表1所示：
表1
根据表1内的数据可得，本发明的多层循环式垂直人工湿地系统对氮磷含量的净化去除效果显著，能够在有效的占地面积内，更大程度化的对污染水体内的氮磷有着很好的去除效果，并且水体内氮磷含量越高，去除效率越高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种多层循环式垂直人工湿地系统，包括湿地基层单元、多层循环单元、水生植物单元和进出水单元，其特征在于：所述多层循环单元设置于湿地基层单元内部，所述水生植物单元种植于多层循环单元上方，所述进出水单元设置于多层循环单元的顶部和底部，所述湿地基层单元包括反应池(1)和紧贴于反应池(1)内壁铺设的防渗壁(2)；所述多层循环单元包括三组相同的循环管、一组“山”型管(8)、土壤层(10)和活性炭层(11)，每组循环管由三个垂直设置的管道(6)连接而成，每个管道(6)的上下两端均焊接有第二法兰(7)，相邻的每两个管道(6)之间通过第二法兰(7)连接并且通过螺栓固定，所述“山”型管(8)的三个管口均焊接有第三法兰(9)，三组循环管分别通过底端的第二法兰(7)与“山”型管(8)的第三法兰(9)配合连接并且也通过螺栓固定住，所述活性炭层(11)铺设于湿地基层单元内腔底壁表面，所述土壤层(10)铺设于活性炭层(11)上表面；所述循环管从上到下的三个管道(6)中依次填充有第一填料层(14)、第二填料层(15)和第三填料层(16)，所述“山”型管(8)中填充有第四填料层(17)；所述第一填料层(14)为50～100mm鹅卵石层，第二填料层(15)为20～30mm碎石层，第三填料层(16)为5～10mm碎石层，所述第四填料层(17)为1～2mm细砂层；所述水生植物单元包括封盖(3)和第一法兰(5)，所述封盖(3)中贯通开设有三个法兰孔(32)，所述封盖(3)表面在法兰孔(32)周围均匀开设有若干植物孔(31)，所述植物孔(31)不少于三组，所述法兰孔(32)中均焊接有第一法兰(5)，所述封盖(3)通过第一法兰(5)与循环管顶端的第二法兰(7)配合连接并且通过螺栓固定住，所述植物孔(31)中插接有水生植物(12)，并且水生植物(12)的根部插设于土壤层(10)中；所述进出水单元包括进水管(13)和汇水管(4)，所述进水管(13)连接于封盖(3)表面任意一个法兰孔(32)上，所述汇水管(4)的一端插设于活性炭层(11)接近湿地基层单元内腔底壁表面的一侧，汇水管(4)的另一端延伸至反应池(1)外部，且汇水管(4)中开设有若干通水孔，通水孔设置有不少于三组。
2.根据权利要求1所述的一种多层循环式垂直人工湿地系统，其特征在于：所述反应池(1)为混凝土结构，所述防渗壁(2)为石棉板。
3.根据权利要求1所述的一种多层循环式垂直人工湿地系统，其特征在于：所述水生植物(12)为挺水植物，所述挺水植物为荷花、碗莲、芦苇、香蒲、菰、水葱、芦竹、水竹、菖蒲、蒲苇的一种或者几种。
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