CN107399833A - 类潜流人工湿地型水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种类潜流人工湿地型水处理系统，包括：反应腔室，反应腔室的底部设有供水体进入的布水孔，反应腔室的上部设有供水体排出的排水孔；导流件，将反应腔室沿着竖直方向分隔为上腔体和下腔体，导流件上设有多个沿着竖直方向贯通的导流孔；多个反应件，每个反应件穿入于相应的导流孔中；每个反应件具有：处于上部的气体释放部和处于下部的碳源部；碳源部处于下腔体中，浸入水体中的碳源部向水体中释放有机物；气体释放部处于所述上腔体中，气体释放部向水体中释放溶解氧；每个反应件的外侧面上设有多个竖直设置的生物填料单元。采用本发明的系统净化水体，操作方便、水体净化效率高；且本发明结构简单，成型时间短。

Description

类潜流人工湿地型水处理系统
技术领域
本发明涉及生态环境工程技术领域，特别是涉及一种类潜流人工湿地型水处理系统。
背景技术
目前在受污染水体净化领域，应用较为广泛的生态净化技术主要有人工湿地、生态草、生态浮床等，其中潜流人工湿地因其净化效率高而得到较广泛的应用。潜流湿地是以亲水植物为表面绿化物，以砂石土壤为填料，让水自然渗透过滤的人造景观。它以无表面水、占地面积小，使用率高维护方便为特点深受人们的喜爱。在潜流湿地系统中，利用了植物根系的输氧作用，对有机物和重金属等去除效果好，但控制相对复杂，脱氮效果欠佳。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种类潜流人工湿地型水处理系统，用于解决现有技术中存在的上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种类潜流人工湿地型水处理系统，包括：反应腔室，所述反应腔室的底部设有供水体进入的布水孔，所述反应腔室的上部设有供水体排出的排水孔；导流件，将所述反应腔室沿着竖直方向分隔为上腔体和下腔体，所述导流件上设有多个沿着竖直方向贯通的导流孔；多个反应件，每个所述反应件穿入于相应的所述导流孔中，且固定设置；每个所述反应件具有：处于所述反应件上部的气体释放部和处于所述反应件下部的碳源部；所述碳源部处于所述下腔体中，浸入所述水体中的所述碳源部向所述水体中释放有机物；所述气体释放部处于所述上腔体中，所述气体释放部向所述水体中释放溶解氧；每个所述反应件的外侧面上设有多个竖直设置的生物填料单元，每个所述生物填料单元的长度大于等于所述反应件的长度。
在本发明一些实施方式中，所述反应腔室具有布水底板，所述布水孔设置于所述布水底板上，所述布水孔的数量为多个；所述布水底板相对于水平面为向下倾斜设置，且沿着所述水体在进入反应腔室前的流动方向，所述布水底板的相对两侧依次为布水侧部和挡水侧部，所述布水侧部的水平高度高于所述挡水侧部的水平高度。
在本发明一些实施方式中，所述布水底板的布水侧部和挡水侧部的竖直高度值与所述布水底板的布水侧部和挡水侧部的水平距离值的比值为0.05-0.1。
在本发明一些实施方式中，所述布水底板包括处于上部的开孔区域和处于下部的非开孔区域，所有的所述布水孔处于所述开孔区域。
在本发明一些实施方式中，每个所述布水孔的孔径为5～10cm，所有的所述布水孔的开孔率占整个所述布水底板平面面积的60％以上。
在本发明一些实施方式中，所述反应腔室具有挡水件，所述排水孔设置于所述挡水件的顶部，所述挡水件与所述布水底板的挡水侧部连接，所述排水孔的孔底壁的水平高度低于所述反应件的顶端。
在本发明一些实施方式中，所述排水孔的孔底壁的水平高度与所述反应件的顶端之间的垂直距离为所述反应件的长度的10％～20％。
在本发明一些实施方式中，所述下腔体上设有排泥闸门，所述排泥闸门上设有开关，所述排泥闸门设置于所述挡水件上，且所述排泥闸门设置于所述挡水件与所述布水底板的连接处的上方。
在本发明一些实施方式中，所述反应腔室具有布水侧板，所述布水侧板的下端与所述布水底板的布水侧部连接，所述布水侧板相对于水平面为倾斜设置。
在本发明一些实施方式中，所述布水侧板与所述水体在进入反应腔室前的流动方向之间的夹角为60°-75°。
在本发明一些实施方式中，所述布水侧板的竖直高度为3m-5m。
在本发明一些实施方式中，所述反应件为管体，所述管体由上到下被分隔为上管段和下管段；所述气体释放部为设置于所述上管段的上部的多个溶解氧排放孔，所述上管段与输送溶解氧的曝气单元连通；所述碳源部为设置于所述下管段的内部的挺水植物，所述下管段上设有多个有机物排放孔。
在本发明一些实施方式中，所述上管段的长度为所述管体的长度的2/3，所述下管段的长度为所述管体的长度的1/3。
在本发明一些实施方式中，每个所述有机物排放孔的直径为2cm～5cm，所述下管段的下部的设置所有的所述有机物排放孔的区域为下开孔区段，所述下开孔区段的长度为所述管体的长度的1/10，所有的所述有机物排放孔的开孔率为所述下管段的管壁面积的30～40％。
在本发明一些实施方式中，每个所述溶解氧排放孔的直径为5cm～10cm，所述上管段的上部的设置所有的所述溶解氧排放孔的区域为上开孔区段，所述上开孔区段的长度为所述管体的长度的3/10，所有的所述溶解氧排放孔的开孔率为所述下管段的管壁面积的40～50％。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物为芦苇、秸秆、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述曝气单元包括曝气发生器，所述曝气发生器的出气口连接曝气主管，所述曝气主管连接多个支管，每个所述支管连接相应的所述反应件的上管段。
在本发明一些实施方式中，每个所述生物填料单元包括悬挂杆和分布于所述悬挂杆上的生物填料件，所述生物填料件的材质为聚丙烯、维尼纶中的一种或两种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元的外径为80～120mm，每个生物填料单元上的所述生物填料件的比表面积为1.6～2.4m2/m。
在本发明一些实施方式中，当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置于河道中时，所述布水侧板、所述布水底板和所述挡水件依次连接形成架体；所述河道两侧的护岸分别与所述架体的两侧连接，且围成所述反应腔室，所述挡水件的底端还连接一竖直设置的阻挡板，所述阻挡板的底端与所述河道的河底连接，所述阻挡板的两侧分别与两个护岸连接；当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置在容器中时，所述反应腔室还具有相对设置的第一辅助侧板和第二辅助侧板，所述第一辅助侧板的靠近所述第二辅助侧板的侧面均与所述布水侧板、所述布水底板和所述挡水件连接，所述第二辅助侧板的靠近所述第一辅助侧板的侧面均与所述布水侧板、所述布水底板和所述挡水件连接。
在本发明一些实施方式中，所述导流孔的孔壁所述反应件的外侧面上生物填料单元之间的间隔≥10cm。
在本发明一些实施方式中，所有的所述导流孔的开孔率占所述导流件的表面积的50％以上。
在本发明一些实施方式中，每个所述导流件与所述布水底板的最上端之间的竖直距离值为导流件向下距离值，所述反应腔室充满水后的水深与所述布水底板的最上端的竖直距离值为液面向下距离值，所述导流件向下距离值与所述液面距离值的比值大于等于1/2。
如上所述，本发明的类潜流人工湿地型水处理系统，具有以下有益效果：
1)本发明使用时，水体通过反应腔室底部的布水孔进入反应腔室中，碳源部浸入水体后向所述水体中释放有机物，使所述下腔体中，处于所述碳源部外部的生物填料单元上形成厌氧微生物膜，水体在所述厌氧微生物膜上发生反硝化反应，以去除水体中的氮污染物；经过反硝化反应后的水体通过导流件上的导流孔流入所述上腔体中；处于所述上腔体中的气体释放部向所述水体中释放溶解氧，使所述下腔体中，处于所述气体释放部外部的生物填料单元上形成好氧微生物膜,水体在所述好氧微生物膜上发生好氧反应，以去除水体中的碳等污染物；采用本发明的系统净化水体，操作方便、水体净化效率高；且本发明结构简单，成型时间短；
2)本发明的下腔体上设有排泥闸门，控制排泥闸门，即可将布水底板上积聚的泥沙排出，使布水底板不堵塞；
3)本发明可用于河道等自然水体的净化处理。
附图说明
图1显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统设置于河道中的结构示意图。
图2显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统的布水底板的俯视结构示意图。
图3显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统的导流件的俯视结构示意图。
图4显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统的反应件的俯视结构示意图。
图5显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统的曝气主管通过支管连接反应件的侧视结构示意图。
图6显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统的反应件的放大结构示意图。
图7显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统的曝气单元的结构示意图。
图8显示为本发明的类潜流人工湿地型水处理系统的挡水件的结构示意图。
附图标号说明
100 反应腔室
101 上腔体
102 下腔体
110 布水底板
111 布水孔
112 布水侧部
113 挡水侧部
114 开孔区域
115 非开孔区域
120 布水侧板
130 挡水件
131 排水孔
132 排泥闸门
140 阻挡板
200 导流件
210 导流孔
300 反应件
310 气体释放部
320 碳源部
321 有机物排放孔
330 生物填料单元
331 悬挂杆
332 生物填料件
340 上管段
350 下管段
410 曝气发生器
420 曝气主管
430 支管
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图8所示，本发明的类潜流人工湿地型水处理系统，包括：
反应腔室100，反应腔室100的底部设有供水体进入的布水孔111，反应腔室100的上部设有供水体排出的排水孔131；
导流件200，将反应腔室100沿着竖直方向分隔为上腔体101和下腔体102，导流件200上设有多个沿着竖直方向贯通的导流孔210；
多个反应件300，每个反应件300穿入于相应的导流孔210中，且固定设置；每个反应件300具有：处于反应件300上部的气体释放部310和处于反应件300下部的碳源部320；碳源部320处于下腔体102中，浸入水体中的碳源部320向水体中释放有机物；气体释放部310处于上腔体101中，气体释放部310向水体中释放溶解氧；每个反应件300的外侧面上设有多个竖直设置的生物填料单元330，每个生物填料单元330的长度大于等于反应件300的长度。
本发明的类潜流人工湿地型水处理方法，包括以下步骤：
水体通过布水孔111进入反应腔室100中，碳源部320浸入水体后向水体中释放有机物，下腔体102中的水体的含氧量为≤2mg/L，下腔体102中水体的有机物的总浓度与未进入反应腔室100中的水体的总凯氏氮的浓度的比例大于4，则使下腔体102中，处于碳源部320外部的生物填料单元330上形成厌氧微生物膜，水体在厌氧微生物膜上发生反硝化反应；经过反硝化反应后的水体通过导流件200上的导流孔210流入上腔体101中；处于上腔体101中的气体释放部310向水体中释放溶解氧，上腔体101中的水体的含氧量为≥6mg/L，则使下腔体102中，处于气体释放部310外部的生物填料单元330上形成好氧微生物膜,水体在好氧微生物膜上发生好氧反应。
在图1中，水体在进入反应腔室100前的流动方向如A向所示，水体从反应腔室100底部的布水孔111进入反应腔室100中如B向所示，水体从反应腔室100的排水孔131中排出如C向所示。本发明使用时，水体通过反应腔室100底部的布水孔111进入反应腔室100中，碳源部320浸入水体后向水体中释放有机物，碳源部320的腐烂释放，使下腔体102中，处于碳源部320外部的生物填料单元330上形成厌氧微生物膜，水体在厌氧微生物膜上发生反硝化反应，以去除水体中的氮污染物；经过反硝化反应后的水体通过导流件200上的导流孔210流入上腔体101中；处于上腔体101中的气体释放部310向水体中释放溶解氧，使下腔体102中，处于气体释放部310外部的生物填料单元330上形成好氧微生物膜，水体在好氧微生物膜上发生好氧反应，以去除水体中的碳等污染物；采用本实施例的系统净化水体，操作方便、水体净化效率高；且本实施例的系统结构简单，成型时间短。
水体在进入反应腔室100前的含氧量为小于等于6mg/L。
如图1至图8所示，反应腔室100具有布水底板110，布水孔111设置于布水底板110上，布水孔111的数量为多个；布水底板110相对于水平面为向下倾斜设置，且沿着水体在进入反应腔室100前的流动方向，布水底板110的相对两侧依次为布水侧部112和挡水侧部113，布水侧部112的水平高度高于挡水侧部113的水平高度。该结构一方面对于水体的流动具有导流作用，另一方面使得水体中的泥沙向挡水侧部113移动。
布水底板110的布水侧部112和挡水侧部113的竖直高度值K1与布水底板110的布水侧部112和挡水侧部113的水平距离值K2的比值为0.05-0.1。该结构能够使水体中的泥沙向布水底板110的挡水侧部113移动的同时，还能使水体快速进入反应腔室100中。
布水底板110包括处于上部的开孔区域114和处于下部的非开孔区域115，所有的布水孔111处于开孔区域114。该结构使泥沙积聚于非开孔区域115处。
每个布水孔111的孔径为5～10cm，所有的布水孔111的开孔率占整个布水底板110平面面积的60％以上。该结构使水体能够快速进入反应腔室100中。
反应腔室100具有挡水件130，排水孔131设置于挡水件130的顶部，挡水件130与布水底板110的挡水侧部113连接，排水孔131的孔底壁的水平高度低于反应件300的顶端。通过控制水体进入反应腔室100的速度，即可实现对水体流出反应腔室100速度的控制，则使反应件300上部气体释放部310能够在水体中或者暴露于空气中交替进行，形成干湿交替的状况，从而促进水处理效率的提升。
控制气体释放部310暴露于水体外的时间大于等于半小时，使气体释放部310处于干状态；再控制气体释放部310浸入于水体中的时间大于等于两小时，使气体释放部310处于湿状态；气体释放部310的干状态和气体释放部310的湿状态交替进行。可促进水体净化处理效率的提升。
排水孔131的孔底壁的水平高度与反应件300的顶端之间的垂直距离为反应件300的长度的10％～20％。该结构便于实现反应件300上部的气体释放部310形成干湿交替的状况。
下腔体102上设有排泥闸门132，排泥闸门132上设有开关，排泥闸门132设置于挡水件130上，且排泥闸门132设置于挡水件130与布水底板110的连接处的上方。当开关打开时，排泥闸门132打开，积聚于布水底板110的挡水侧部113的泥沙排出，本实施例中是积聚于非开孔区域115的泥沙排出；当开关关闭时，排泥闸门132关闭。
开关连接控制器，控制器连接泥沙检测装置，泥沙检测装置检测非开孔区域115的泥沙量，泥沙检测装置将检测到的非开孔区域115的泥沙量传送给控制器，当控制器获得泥沙检测装置传送的非开孔区域115的泥沙量达到预设的泥沙排放量时，控制器控制开关打开；当控制器获得泥沙检测装置传送的非开孔区域115的泥沙量达到预设的无需排放量时，控制器控制开关关闭。
反应腔室100具有布水侧板120，布水侧板120的下端与布水底板110的布水侧部112连接，布水侧板120相对于水平面为倾斜设置。该结构使布水侧板120对水体具有向下导流的作用。
布水侧板120与水体在进入反应腔室100前的流动方向之间的夹角为60°-75°，该结构能够促进水体的流动速度。
布水侧板120的竖直高度为3m-5m。该结构使得布水侧板120具有良好的挡水作用。
反应件300为管体，管体由上到下被分隔为上管段340和下管段350；气体释放部310为设置于上管段340的上部的多个溶解氧排放孔，上管段340与输送溶解氧的曝气单元连通；碳源部320为设置于下管段350的内部的挺水植物，下管段350上设有多个有机物排放孔321。挺水植物浸入水体中后所释放的有机物通过有机物排放孔321排出。曝气单元通过溶解氧排放孔排出溶解氧。上腔体101形成好氧环境，下腔体102形成厌氧环境。
管体通过固定钩与外部的固定装置连接，保持垂直固定设置的状态，管体为耐腐蚀、无释放、化学性能稳定、结构性能稳定的轻质薄壁材料，本实施例中，管体为有机玻璃。
管体为中空结构，管体的两端均设施有可移动的塞子，上管段340和下管段350之间的分隔件为中间隔节，中间隔节也为塞子。
上管段340的长度为管体的长度的2/3，下管段350的长度为管体的长度的1/3；该结构能够使上腔体101形成稳定的好氧环境与下腔体102形成稳定的厌氧环境。
每个有机物排放孔321的直径为2cm～5cm，下管段350的下部的设置所有的有机物排放孔321的区域为下开孔区段P1，下开孔区段P1的长度为管体的长度的1/10，所有的有机物排放孔321的开孔率为下管段350的管壁面积的30～40％。该结构能够保证挺水植物所排放的有机物的量达到净化水体所需的量。
每个溶解氧排放孔的直径为5cm～10cm，上管段340的上部的设置所有的溶解氧排放孔的区域为上开孔区段P2，上开孔区段P2的长度为管体的长度的3/10，所有的溶解氧排放孔的开孔率为下管段350的管壁面积的40～50％。该结构能够保证曝气单元通过溶解氧排放孔所排放的溶解氧的量达到净化水体所需的量。
挺水植物为芦苇、秸秆、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合。
作为碳源部320的挺水植物为枯黄后的维管束挺水植物，以芦苇秸秆为代表，芦苇秸秆的填充数量以浸入水体且释放有机物后，下腔体102中有机物的总浓度与未进入反应腔室100中的水体的总凯氏氮的浓度的比例确定。下管段350内碳源填充的数量一般通过所选秸秆型碳源在水体中浸泡，并在水体待处理时的温度条件下向水中释放有机物的浓度和释放速率的实验确定。
曝气单元包括曝气发生器410，曝气发生器410的出气口连接曝气主管420，曝气主管420连接多个支管430，每个支管430连接相应的反应件300的上管段340。每个支管430对应一个反应件300的上管段340，输送溶解氧，使溶解氧得以均匀释放。
曝气发生器410的产生的氧气含量水平，反应件300的上管段340的有机物排放孔321处的外壁的水体的溶解氧在7.5mg/L以上。
每个生物填料单元330包括悬挂杆331和分布于悬挂杆331上的生物填料件332，该结构便于生物填料件332的固定；为了便于形成好氧微生物和厌氧微生物，生物填料件332的材质为聚丙烯、维尼纶中的一种或两种的组合。悬挂杆331竖直设置，每个反应件300上的生物填料单元330的数量为至少4个。每个生物填料单元330的所有生物填料件332的外周形成的轮廓线为L1。
生物填料单元330的外径为80～120mm，每个生物填料单元330上的生物填料件332的比表面积为1.6～2.4m2/m。该结构能够使生物填料单元330上产生净化水体所需的好氧微生物和厌氧微生物。
当类潜流人工湿地型水处理系统设置于河道中时，布水侧板120、布水底板110和挡水件130依次连接形成架体；河道两侧的护岸分别与架体的两侧连接，且围成反应腔室100，挡水件130的底端还连接一竖直设置的阻挡板140，阻挡板140的底端与河道的河底连接，阻挡板140的两侧分别与两个护岸连接。河道中的水体在流动过程中，流动到布水底板110的下方，且被阻挡板140阻隔，水体通过布水底板110上的布水孔111进入反应腔室100中。阻挡板140的高度为50cm以上。阻挡板140的高度小于等于河道水深的1/5。
当类潜流人工湿地型水处理系统设置在容器中时，反应腔室100还具有相对设置的第一辅助侧板和第二辅助侧板，第一辅助侧板的靠近第二辅助侧板的侧面均与布水侧板120、布水底板110和挡水件130连接，第二辅助侧板的靠近第一辅助侧板的侧面均与布水侧板120、布水底板110和挡水件130连接。第一辅助侧板、第二辅助侧板、布水侧板120、布水底板110和挡水件130围成反应腔室100。此种情况图中未示。
导流件200用于引导水体在导流孔210中流动，导流件200实现了对水体流动方向的导向作用，能够增加水体与反应件300上的生物填料单元330的接触几率，减少短流效应。导流件200一般由硬质板构成，导流孔210为圆形孔，圆形孔的直径一般根据反应件300上的生物填料单元330的外径确定。
导流孔210的孔壁反应件300的外侧面上生物填料单元330之间的间隔≥10cm。该结构使得好氧微生物和厌氧微生物在生物填料件332上产生后，不会阻隔水体的流动。
所有的导流孔210的开孔率占导流件200的表面积的50％以上。该结构使水体的流动能够达到所需的流速。
每个导流件200与布水底板110的最上端之间的竖直距离值为导流件向下距离值，反应腔室100充满水后的水深与布水底板110的最上端的竖直距离值为液面向下距离值，所述导流件向下距离值与所述液面距离值的比值大于等于1/2。
实施例1
本实施例中，类潜流人工湿地型水处理系统设置于河道中时，布水侧板120、布水底板110和挡水件130依次连接形成架体；河道两侧的护岸分别与架体的两侧连接，且围成反应腔室100，挡水件130的底端还连接一竖直设置的阻挡板140，阻挡板140的底端与河道的河底连接，阻挡板140的两侧分别与两个护岸连接。河道中的水体在流动过程中，流动到布水底板110的下方，且被阻挡板140阻隔，水体通过布水底板110上的布水孔111进入反应腔室100中。水体在进入反应腔室100前沿着河道流动。
布水侧板120垂直高度为4m、布水侧板120与水体在进入反应腔室100前的流动方向之间的夹角为60°。布水底板110的布水侧部112和挡水侧部113的竖直高度值K1与布水底板110的布水侧部112和挡水侧部113的水平距离值K2的比值为0.1。布水底板110平面的规格为沿水体在进入反应腔室100前的流动方向宽8m，垂直水流方向为4m。布水底板110上布水孔111的直径为10cm，布水底板110上布水孔111的开孔率占整个布水底板110平面面积约60％，布水底板110上布水孔111的总孔数5000个。布水底板110下底面至河底的水深为50cm。布水侧板120和布水底板110均为硬质防腐蚀金属板材料。
充满水运行时，布水底板110上方反应区的水深为3.8m。导流件200为硬质防腐蚀金属板材料，导流件200水平设置，导流件200平面尺寸为8.75m×4m。安装于布水底板110的最上端的1.3m处，距水面约2.2m。导流件200上圆形孔的直径为60cm，开孔率约为50％，总孔数60个。
安装有60个反应件300。单根反应件300外径为200mm，单根反应件300长4.0m。反应件300内部的塞子使得下管段350为1.2m、上管段340为2.6m。下管段350由端头向上管段340拓展的方向长40cm的范围内开有直径为2cm的小孔，开孔率约30％，总孔数为240个；上管段340由端口向下管段350由拓展的方向长80cm的范围内开有直径为5cm的小孔数个，开孔率约50％，总孔数为128个。
反应件300的外部外挂有4组生物填料单元330，生物填料件332的材质为聚丙烯与维尼纶的组合，生物填料单元330的外径100mm，比表面积2.4m2/m，单组长4.0m。
本实施例中，布置有60根反应件300，根据待处理水体的总凯氏氮浓度，并通过实验确定芦苇秸秆浸泡后释放的有机物的浓度，设置有30根反应件300的下管段350内填满枯黄后的芦苇秸秆，其溶于水后使得下管段350周边水体的溶解氧水平在2.0mg/L以下，另外30根反应件300的下管段350空置。
曝气发生器410的产生溶解氧的效率使得反应件300的上部80cm范围的溶解氧水平达到7.5mg/L以上。
当系统进入稳定状态以后，经过上述系统和方法处理后的水体中，主要组分CODMn、TN、TP的平均去除率达到55％、80％、40％以上。
综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于，包括：
反应腔室(100)，所述反应腔室(100)的底部设有供水体进入的布水孔(111)，所述反应腔室(100)的上部设有供水体排出的排水孔(131)；
导流件(200)，将所述反应腔室(100)沿着竖直方向分隔为上腔体(101)和下腔体(102)，所述导流件(200)上设有多个沿着竖直方向贯通的导流孔(210)；
多个反应件(300)，每个所述反应件(300)穿入于相应的所述导流孔(210)中，且固定设置；每个所述反应件(300)具有：处于所述反应件(300)上部的气体释放部(310)和处于所述反应件(300)下部的碳源部(320)；所述碳源部(320)处于所述下腔体(102)中，浸入所述水体中的所述碳源部(320)向所述水体中释放有机物；所述气体释放部(310)处于所述上腔体(101)中，所述气体释放部(310)向所述水体中释放溶解氧；
每个所述反应件(300)的外侧面上设有多个竖直设置的生物填料单元(330)，每个所述生物填料单元(330)的长度大于等于所述反应件(300)的长度。
2.根据权利要求1所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应腔室(100)具有布水底板(110)，所述布水孔(111)设置于所述布水底板(110)上，所述布水孔(111)的数量为多个；所述布水底板(110)相对于水平面为向下倾斜设置，且沿着所述水体在进入反应腔室(100)前的流动方向，所述布水底板(110)的相对两侧依次为布水侧部(112)和挡水侧部(113)，所述布水侧部(112)的水平高度高于所述挡水侧部(113)的水平高度。
3.根据权利要求2所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
A1)所述布水底板(110)的布水侧部(112)和挡水侧部(113)的竖直高度值与所述布水底板(110)的布水侧部(112)和挡水侧部(113)的水平距离值的比值为0.05-0.1；
A2)所述布水底板(110)包括处于上部的开孔区域(114)和处于下部的非开孔区域(115)，所有的所述布水孔(111)处于所述开孔区域(114)；
A3)每个所述布水孔(111)的孔径为5～10cm，所有的所述布水孔(111)的开孔率占整个所述布水底板(110)平面面积的60％以上。
4.根据权利要求2所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应腔室(100)具有挡水件(130)，所述排水孔(131)设置于所述挡水件(130)的顶部，所述挡水件(130)与所述布水底板(110)的挡水侧部(113)连接，所述排水孔(131)的孔底壁的水平高度低于所述反应件(300)的顶端。
5.根据权利要求4所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
B1)所述排水孔(131)的孔底壁的水平高度与所述反应件(300)的顶端之间的垂直距离为所述反应件(300)的长度的10％～20％；
B2)所述下腔体(102)上设有排泥闸门(132)，所述排泥闸门(132)上设有开关，所述排泥闸门(132)设置于所述挡水件(130)上，且所述排泥闸门(132)设置于所述挡水件(130)与所述布水底板(110)的连接处的上方。
6.根据权利要求4所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应腔室(100)具有布水侧板(120)，所述布水侧板(120)的下端与所述布水底板(110)的布水侧部(112)连接，所述布水侧板(120)相对于水平面为倾斜设置。
7.根据权利要求6所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
C1)所述布水侧板(120)与所述水体在进入反应腔室(100)前的流动方向之间的夹角为60°-75°；
C2)所述布水侧板(120)的竖直高度为3m-5m。
8.根据权利要求1所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应件(300)为管体，所述管体由上到下被分隔为上管段(340)和下管段(350)；所述气体释放部(310)为设置于所述上管段(340)的上部的多个溶解氧排放孔，所述上管段(340)与输送溶解氧的曝气单元连通；所述碳源部(320)为设置于所述下管段(350)的内部的挺水植物，所述下管段(350)上设有多个有机物排放孔(321)。
9.根据权利要求8所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
D1)所述上管段(340)的长度为所述管体的长度的2/3，所述下管段(350)的长度为所述管体的长度的1/3；
D2)每个所述有机物排放孔(321)的直径为2cm～5cm，所述下管段(350)的下部的设置所有的所述有机物排放孔(321)的区域为下开孔区段，所述下开孔区段的长度为所述管体的长度的1/10，所有的所述有机物排放孔(321)的开孔率为所述下管段(350)的管壁面积的30～40％；
D3)每个所述溶解氧排放孔的直径为5cm～10cm，所述上管段(340)的上部的设置所有的所述溶解氧排放孔的区域为上开孔区段，所述上开孔区段的长度为所述管体的长度的3/10，所有的所述溶解氧排放孔的开孔率为所述下管段(350)的管壁面积的40～50％；
D5)所述挺水植物为芦苇、秸秆、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求8所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述曝气单元包括曝气发生器(410)，所述曝气发生器(410)的出气口连接曝气主管(420)，所述曝气主管(420)连接多个支管(430)，每个所述支管(430)连接相应的所述反应件(300)的上管段(340)。
11.根据权利要求8所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：每个所述生物填料单元(330)包括悬挂杆(331)和分布于所述悬挂杆(331)上的生物填料件(332)，所述生物填料件(332)的材质为聚丙烯、维尼纶中的一种或两种的组合。
12.根据权利要求11所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述生物填料单元(330)的外径为80～120mm，每个生物填料单元(330)上的所述生物填料件(332)的比表面积为1.6～2.4m2/m。
13.根据权利要求6所述的类潜流人工湿地型水处理方法，其特征在于：
当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置于河道中时，所述布水侧板(120)、所述布水底板(110)和所述挡水件(130)依次连接形成架体；所述河道两侧的护岸分别与所述架体的两侧连接，且围成所述反应腔室(100)，所述挡水件(130)的底端还连接一竖直设置的阻挡板(140)，所述阻挡板(140)的底端与所述河道的河底连接，所述阻挡板(140)的两侧分别与两个护岸连接；
当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置在容器中时，所述反应腔室(100)还具有相对设置的第一辅助侧板和第二辅助侧板，所述第一辅助侧板的靠近所述第二辅助侧板的侧面均与所述布水侧板(120)、所述布水底板(110)和所述挡水件(130)连接，所述第二辅助侧板的靠近所述第一辅助侧板的侧面均与所述布水侧板(120)、所述布水底板(110)和所述挡水件(130)连接。
14.根据权利要求1所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
E1)所述导流孔(210)的孔壁所述反应件(300)的外侧面上生物填料单元(330)之间的间隔≥10cm；
E2)所有的所述导流孔(210)的开孔率占所述导流件(200)的表面积的50％以上；
E3)每个所述导流件(200)与所述布水底板(110)的最上端之间的竖直距离值为导流件向下距离值，所述反应腔室(100)充满水后的水深与所述布水底板(110)的最上端的竖直距离值为液面向下距离值，所述导流件向下距离值与所述液面距离值的比值大于等于1/2。
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