CN110745969B - 一种利用潮汐供氧的双层人工湿地及方法 - Google Patents

Abstract

本方案涉及一种利用潮汐供氧的双层人工湿地及方法，该人工湿地由控制器、在上层的自曝气人工湿地和在下层的承压潮汐流生物滤池串联组成；承压潮汐流生物滤池由多级承压潮汐流生物滤池单元并联组成；自曝气人工湿地包括：湿地主体，其内设置有人工湿地填料床；第一进水系统，其内设置有第一电磁阀；第一出水系统；曝气系统；多级承压潮汐流生物滤池均包括：滤池主体，滤池主体内设置有生物滤池填料床；第二进水系统，其和第一出水系统连通，其内设置有第二电磁阀；第二出水系统，其内设置有第三电磁阀；排气系统，其和曝气系统连通，排气管上设置有第四电磁阀；第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均连接控制器。

Description

一种利用潮汐供氧的双层人工湿地及方法

技术领域

本发明涉及人工湿地污水处理领域，具体是一种利用潮汐供氧的双层人工湿地及方法。

背景技术

人工湿地是根据天然湿地净化污水的原理，通过人工建造和监督控制来强化其净化能力的污水处理技术。它是由透水性的基质、植物、水体、好氧或厌氧微生物种群和动物共同组成的复合系统。污水在人工湿地中经过包括生物降解、过滤、沉淀和吸附等作用处理后，污水中的有机化合物、悬浮固体、一些含氮化合物、磷和病原菌都得到了极大的削减。

曝气生物滤池是一类特殊的生物接触氧化污水处理构筑物，其内部填装有利于微生物挂膜的载体，并在滤料层下部进行曝气，通过污水流经填料床时发生的“微生物-污水-空气”接触而使得污染物指标得以有效去除。

目前，人工湿地的溶氧水平是限制污染物去除效果的重要因素之一；同样地，对于曝气生物滤池，溶氧水平也是一项重要运行指标。传统的人工湿地仅依靠气-液交界面自然复氧和植物根系泌氧两个过程向系统充氧，溶氧水平较低。强化型人工湿地、传统的曝气生物滤池利用鼓风机或气泵对系统进行曝气，如专利号为201910107681.4，名称为“一种人工湿地生态污水处理系统”、专利号为201910132666.5，名称为“一种农村生活污水处理装置及污水处理方法”等发明专利分别公开了不同的曝气人工湿地技术方案，虽然这类技术提高了湿地溶氧水平，但是增加了能源消耗。潮汐流运行模式通过控制系统内液位随时间的涨落变化，营造间歇的、部分的好氧条件，同时不需要额外的能耗，专利号为201620543376.1、名称为“一种潮汐流人工湿地”，专利号为201520852305.5、名称为“组合型人工湿地虹吸进排水设备”及专利号为CN201510009731.7、名称为“多介质潮汐流人工湿地装置及方法”等发明、发明专利分别公开了不同的潮汐流人工湿地技术方案；专利号为201811354366.3，名称为“一种潮汐式曝气生物滤池及污水处理方法”、专利号为201811355433.3，名称为“基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备及方法”的发明专利分别公开了不同的潮汐流曝气生物滤池技术方案。但是其共同的缺点在于，普通的潮汐流的强化复氧效果仅在于潮汐液面以上，而潮汐液面以下区域在被淹没后短时间内由于氧传质和消耗作用很快会进入缺氧、厌氧状态，因而限制了潮汐流的复氧效果。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种利用潮汐供氧的双层人工湿地及方法，按照潮汐涨落运行模式，以水体势能作为推动力，通过正压排气对上层的自曝气人工湿地实现低能耗的、可持续的自曝气，使上层的自曝气人工湿地内溶解氧维持在较高水平，从而促进好氧微生物活性，提高有机物物去除率。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种利用潮汐供氧的双层人工湿地，由控制器、位于上层的自曝气人工湿地和位于下层的承压潮汐流生物滤池串联组成，所述承压潮汐流生物滤池由多级承压潮汐流生物滤池单元并联组成；所述自曝气人工湿地包括：

湿地主体，所述湿地主体内设置有人工湿地填料床，所述人工湿地填料床内种植有湿地植物；

用于向所述湿地主体提供污水的第一进水系统，其布置在所述湿地主体的上游侧，所述第一进水系统内设置有用于控制进水流量的第一电磁阀；

用于将所述湿地主体内的污水排出的第一出水系统，其布置在所述湿地主体的下游侧；

曝气系统，其设置在所述人工湿地填料床的下部；

多级所述承压潮汐流生物滤池单元均包括：

滤池主体，所述滤池主体内设置有生物滤池填料床；

用于向所述滤池主体内提供污水的第二进水系统，其布置在所述滤池主体内的上游侧，并和所述第一出水系统连通，所述第二进水系统内设置有用于控制进入所述滤池主体的进水量的第二电磁阀；

用于将所述滤池主体内的污水排出的第二出水系统，其布置在所述滤池主体的下游侧，所述第二出水系统内设置有用于控制出水流量的第三电磁阀；

用于将所述滤池主体的空气排出的排气系统，其设置在所述生物滤池填料床的顶部，所述排气系统通过排气管和所述曝气系统连通，所述排气管上设置有用于控制排气流量的第四电磁阀；

所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀均连接所述控制器。

优选地，所述生物滤池填料床设置在所述滤池主体内的最高潮汐液面的下方，每一级所述承压潮汐流生物滤池单元还包括：

用于向所述滤池主体内提供进气的进气管，所述进气管设置在所述滤池主体内的最高潮汐液面的上方，且其部分伸出至所述滤池主体的外部，所述进气管上设置有用于控制进气流量的第五电磁阀；

所述第五电磁阀连接所述控制器；

其中，所述滤池主体内的最高潮汐液面位于所述排气系统的下方。

优选地，所述第一进水系统包括：

布置在所述湿地主体上游侧的配水槽；

配置在所述配水槽上游侧的主进水管；所述第一电磁阀布置在所述主进水管上；

流入至所述配水槽中的污水通过配置在配水槽的下游侧的溢流板溢流至所述湿地主体内。

优选地，所述曝气系统包括：

设置在所述人工湿地填料床下部的一个曝气盘；

与所述曝气盘连通的一根导管，所述导管分别和多级所述承压潮汐流生物滤池单元对应的多根所述排气管连通，且所述导管在所述湿地主体内的高度高于所述湿地主体内的液面高度。

优选地，所述曝气系统包括：

设置在所述人工湿地填料床下部的多个曝气盘；

与多个所述曝气盘分别连通的多根导管，一根所述导管和一级所述承压潮汐流生物滤池单元对应的一根所述排气管连通；

多根所述导管在所述湿地主体内的高度均高于所述湿地主体内的液面高度。

优选地，多级所述承压潮汐流生物滤池单元对应的多根所述导管两两相互连通。

优选地，多级所述承压潮汐流生物滤池单元的第二进水系统均包括：

进水管，所述进水管的一端伸入至所述滤池主体内，另一端连接所述第一出水系统，且所述第三电磁阀设置在所述进水管上。

优选地，所述第一出水系统包括：

设置至所述湿地主体下游侧底部的第一出水管；

用于使所述湿地主体内的液面高度保持特定高度的第一溢流管，所述第一溢流管的一端连通所述第一出水管，另一端分别和多根所述进水管连通，且所述第一溢流管的高度高于所述湿地主体内的最高液面高度，或与所述湿地主体内的最高液面高度齐平。

优选地，每一级所述承压潮汐流生物滤池单元对应的所述排气系统均包括：

设置在所述生物滤池填料床上部的吸气盘；

所述吸气盘连通所述排气管；

所述滤池主体内的最高潮汐液面位于所述吸气盘的下方。

优选地，每一级所述承压潮汐流生物滤池单元对应的所述第二出水系统均包括：

设置至所述滤池主体下游侧底部的第二出水管，所述第三电磁阀设置在所述第二出水管上；

用于使所述滤池主体内的潮汐最低液面保持特定高度的第二溢流管，所述第二溢流管连通所述第二出水管，且所述第二溢流管的高度高于所述滤池主体内的潮汐最低液面，或与所述滤池主体内的潮汐最低液面齐平。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种利用潮汐供氧的双层人工湿地方法，应用于上述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，包括：

步骤S1，控制器控制第一电磁阀开启，使外界的水流入至所述人工湿地填料床中；

步骤S2，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元中的目标级承压潮汐流生物滤池单元向所述湿地主体曝气的操作：控制器控制目标级承压潮汐流生物滤池单元对应的第二电磁阀和第四电磁阀开启，并控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元对应的第三电磁阀和第五电磁阀关闭；使该目标级承压潮汐流生物滤池单元的上游侧持续进水，该目标级承压潮汐流生物滤池单元中的生物滤池填料床上部的空气被压缩，并在气压的作用下通过排气系统注入至所述曝气系统中进行自曝气；

步骤S3，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元排水操作：在该目标级承压潮汐流生物滤池单元完成向所述湿地主体曝气后，控制器控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元对应的第二电磁阀和第四电磁阀关闭，并控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元对应的第三电磁阀和第五电磁阀开启，以向该目标级承压潮汐流生物滤池单元中通入空气，并将该目标级承压潮汐流生物滤池单元中的污水排出；

该目标级承压潮汐流生物滤池单元为多级承压潮汐流生物滤池单元中的任意一级。

本发明是有益效果为：

该利用潮汐供氧的双层人工湿地按照潮汐涨落运行模式，以水体势能作为推动力，通过正压排气对上层的自曝气人工湿地实现低能耗的、可持续的自曝气，使上层的自曝气人工湿地内溶解氧维持在较高水平，从而促进好氧微生物活性，提高有机物物去除率。

附图说明

图1为本发明的利用潮汐供氧的双层人工湿地的结构框图；

图2为本发明的利用潮汐供氧的双层人工湿地的结构示意图；

图3为本发明的利用潮汐供氧的双层人工湿地的结构示意图；

图4为本发明的承压潮汐流生物滤池单元的结构示意图；

附图标记说明：101、湿地主体；1011、配水槽；1012、主进水管；1013、溢流板；102、人工湿地填料床；103、湿地植物；105、第一电磁阀；1061、第一出水管；1062、第一溢流管；107、第二电磁阀；1081、曝气盘；1082、导管；21、承压潮汐流生物滤池单元；201、滤池主体；202、生物滤池填料床；2032、第二进水管；2041、第二出水管；2042、第二溢流管；205、第三电磁阀；2061、吸气盘；207、第四电磁阀；210、第五电磁阀；211、进水管；212、排气管；209、吸气管；213、潮汐最高液面；214、潮汐最低液面。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例旨在提供一种低能耗，并且能够持续营造好氧条件的利用潮汐供氧的双层人工湿地及方法。该利用潮汐供氧的双层人工湿地按照潮汐涨落运行模式，以水体势能作为推动力，通过正压排气对上层的自曝气人工湿地实现低能耗的、可持续的自曝气，使上层的自曝气人工湿地内溶解氧维持在较高水平，从而促进好氧微生物活性，提高有机物物去除率。

具体来说，如图1至图4，本发明提供了一种利用潮汐供氧的双层人工湿地，由控制器（计算机控制系统）、位于上层的自曝气人工湿地和位于下层的承压潮汐流生物滤池串联组成；所述承压潮汐流生物滤池由多级承压潮汐流生物滤池单元21并联组成；所述自曝气人工湿地包括：

湿地主体101，所述湿地主体101内设置有人工湿地填料床102，所述人工湿地填料床102内种植有湿地植物103；例如，在人工湿地填料床102中的人工湿地填料为粒径从5到10mm不等的砾石填料。

用于向所述湿地主体101提供污水的第一进水系统，其布置在所述湿地主体101的上游侧，所述第一进水系统内设置有用于控制进水流量的第一电磁阀105；其中，通过控制第一电磁阀105，使得外界的污水通过第一进水系统中流入到湿地主体101中或者停止流入到湿地主体101中，污水从污水处理管中传输到所述第一进水系统中除。

用于所述湿地主体101内的水排出的第一出水系统，其布置在所述湿地主体101的下游侧；曝气系统，其设置在所述人工湿地填料床102的下部；

多级所述承压潮汐流生物滤池单元21均包括：滤池主体201，所述滤池主体201内设置有生物滤池填料床202；用于向所述滤池主体201内提供污水的第二进水系统，其布置在所述滤池主体201内的上游侧，并进水管和所述第一出水系统连通，所述第二进水系统内进水管设置有用于控制控制进入所述滤池主体201的进水量的第二电磁阀107；

用于将所述滤池主体201内的污水排出的第二出水系统，其布置在所述滤池主体201的下游侧，所述第二出水系统内设置有用于控制出水流量的第三电磁阀205；

用于将所述滤池主体201的空气排出的排气系统，其设置在所述生物滤池填料床202的顶部，所述排气系统通过排气管212和所述曝气系统连通，所述排气管212上设置有用于控制排气流量的第四电磁阀207。

用于向所述滤池主体201内提供进气的进气管209，所述进气管209设置在所述生物滤池填料床202的上部，且其部分伸出至所述滤池主体201的外部，所述进气管209上设置有用于控制进气流量的第五电磁阀210，进气管209在向滤池主体201内通入气体时，滤池主体201内的污水在负压作用下，通过排水管212进行污水排放。由于在滤池主体201排水时向其内部进行充氧，在潮汐最低液面214下部形成厌氧区，以增强厌氧区内的反硝化作用，从而增强人工湿地的整体脱氮效果。同时，该湿地的曝气作用有效的减少堵塞，下层并联的多级承压潮汐流生物滤池单元21并联且间歇式的运行模式可以在某一级承压潮汐流生物滤池单元21出现污水堵塞时，使人工湿地保持污水处理工作。

所述第一电磁阀105、所述第二电磁阀107、所述第三电磁阀205、所述第四电磁阀207和所述第五电磁阀210均连接所述控制器。

其中，如图4，对于各级所述承压潮汐流生物滤池单元21来说，生物滤池填料床202设置在滤池主体201的潮汐最高液面213以下，潮汐最高液面213设置在吸气盘2061和进水管209的下方。通过对第二进水阀107的开启时间和开启流量进行控制，使每次进入到滤池主体201内的污水量相等，由于潮汐最低液面214为一个固定高度的液面，进入同等污水量后，可以使潮汐最高液面213保持在一个特定高度的液面。在潮汐最高液面213和潮汐最低液面214之间为潮汐区，潮汐最低液面214以下为厌氧区，该厌氧区一直保持在淹水状态。潮汐最低液面214的位置根据第二出水管2041连接的第二溢流管2042的高度进行确定，其中，该潮汐最低液面214低于该第二溢流管2042的高度，或者与该第二溢流管2042的高度齐平。

在所述控制器控制所述第一电磁阀105和每一级承压潮汐流生物滤池单元21对应的所述第二电磁阀107和所述第四电磁阀207开启且控制所述第三电磁阀205和所述第五电磁阀210关闭时，该级承压潮汐流生物滤池单元21对应的生物滤池填料床202上部的空气通过所述排气系统注入所述曝气系统中，以通过所述曝气系统进行自曝气。

在所述控制器控制所述第一电磁阀105和每一级承压潮汐流生物滤池单元21对应的所述第二电磁阀107和所述第四电磁阀207关闭且控制所述第三电磁阀205和所述第五电磁阀210开启时，进气管209从大气中吸入空气并通入至该级承压潮汐流生物滤池单元21对应的生物滤池填料床202上部，同时，第二出水系统将进入至该级承压潮汐流生物滤池单元21对应的生物滤池填料床202中的污水排出。

如图1至3，具体来说，所述第一进水系统包括：

布置在所述湿地主体101上游侧的配水槽1011；

配置在所述配水槽1011上游侧的主进水管1012；所述第一电磁阀105布置在所述主进水管1012上；

流入至所述配水槽1011中的污水通过配置在配水槽1011的下游侧的溢流板1013溢流至所述湿地主体101内，流入至配水槽1011中的污水可以来自于前一个利用潮汐供氧的双层人工湿地的滤池主体201中排出的污水，也可以为进入污水处理厂中的污水主管中的污水。污水经过污水处理管传输到主进水管1012，经由主进水管1012引入至配水槽1011中，依靠重力作用去除进污水中大颗粒沉淀，再通过溢流板1013将进水平均地分配至湿地主体101的进水侧。然后，污水流经至人工湿地填料床102，受到气-液交界面溶氧、根系泌氧、曝气系统溶氧三重充氧作用，并在好氧微生物作用下，有效去除污水中的COD、NH₄ ⁺-N等污染物指标。

如图2，曝气系统和排气系统的连接方式可以为多个吸气盘2061对一个曝气盘1081的形式，所述曝气系统包括：设置在所述人工湿地填料床102下部的一个曝气盘1081；与所述曝气盘1081连通的一根导管1082，所述导管1082分别和多级所述承压潮汐流生物滤池单元21对应的多根所述排气管212连通，且所述导管1082在所述湿地主体101内的高度高于所述湿地主体101内的液面高度。此时，各个滤池主体202通过多根排气管212排出的气体通过一个曝气盘1081进入到湿地主体101内进行自曝气。

如图2所示，该导管1082为具有弯折部的管道，其中，该导管1082的弯折部的设置位于高于湿地主体101内的液面高度，其设置目的在于防止湿地主体101内的污水通过曝气盘1081倒流至承压潮汐流生物滤池中，避免倒灌现象发生。

如图1所示，曝气系统和排气系统的连接方式可以为多个吸气盘2061对多个曝气盘1081的形式，所述曝气系统包括：设置在所述人工湿地填料床102下部的多个曝气盘1081；与多个所述曝气盘1081分别连通的多根导管1082，一根所述导管1082和一级所述承压潮汐流生物滤池单元21对应的一根所述排气管212连通；多根所述导管1082在所述湿地主体101内的高度均高于所述湿地主体101内的液面高度。此时，曝气盘1081的数量和承压潮汐流生物滤池单元21的级数相同，各级承压潮汐流生物滤池单元21的排气分别通过一个曝气盘1081进行曝气，多个曝气盘1081均匀分布到人工湿地填料床102的下部，实现均匀曝气。

如图3所示，本实施例中，曝气系统和排气系统的连接方式可以为多个吸气盘2061对多个曝气盘1081的形式，与图2中的方式不同的是，各个吸气盘2061所吸出的气体可以通过任意一个或多个曝气盘1081进行曝气，该图3在图1的基础上，各个导管1082两两相互连通。

如图1至4，多级所述承压潮汐流生物滤池单元21的第二进水系统均包括：

进水管211，所述进水管211的一端伸入至所述滤池主体201内，另一端连接所述第一出水系统，且所述第三电磁阀205设置在所述进水管211上。多级承压潮汐流生物滤池单元21分别独立进水，通过各自对应的第三电磁阀205的开闭来实现。

如图1至3，所述第一出水系统包括：

设置至所述湿地主体101下游侧底部的第一出水管1061；

用于使所述湿地主体101内的液面高度保持特定高度的第一溢流管1062，所述第一溢流管1062的一端连通所述第一出水管1061，另一端连通所述进水管211，且所述第一溢流管1062的高度与所述湿地主体101内的液面高度相等。如图1至3所示，该第一溢流管1062和该导管1082的形状类似，该第一溢流管1062的高度与所述湿地主体101内的液面高度相等，使从第一出水管1061流出的出水量和从配水槽1011中溢流进湿地主体101内的污水量相同，因而可以使湿地主体101内的液面高度持续保持在特定高度。

如图4，每一级所述承压潮汐流生物滤池单元21对应的所述排气系统包括：设置在所述生物滤池填料床202上部的吸气盘2061；所述吸气盘2061连通所述排气管212。吸气盘2061用于进行气体吸气，将在生物滤池填料床202内的吸出的气体导入到上层的湿地主体101内。

如图4，每一级所述承压潮汐流生物滤池单元21对应的所述第二出水系统均包括：

设置至所述滤池主体201下游侧底部的第二出水管2041，所述第三电磁阀205设置在所述第二出水管2041上；

用于使所述滤池主体201内的潮汐最低液面214保持特定高度的第二溢流管2042，所述第二溢流管2042连通所述第二出水管2041，且所述第二溢流管2042的高度高于所述滤池主体201内的潮汐最低液面214，或与所述滤池主体201内的潮汐最低液面214齐平。这样，在进气管209进入空气后，在滤池主体201内的污水在负压作用下，加快从第二出水管2041排出。该第二溢流管2042的高度与所述滤池主体201内的潮汐最低液面214相等，使滤池主体201内的潮汐最低液面214持续保持在特定高度。

本发明上述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，上层的自曝气人工湿地采用持续进水/出水模式，下层潮汐运作的承压潮汐流生物滤池采用多级承压潮汐流生物滤池单元21间歇进水/出水模式。在工作时，首先，将污水经主进水管1012引入配水槽1011，依靠重力作用去除进水中大颗粒沉淀，通过溢流板1013将进水平均地分配至自曝气人工湿地的进水侧；

然后，污水流经至人工湿地填料床102，受到气-液交界面溶氧、根系泌氧、曝气系统溶氧三重充氧作用，在好氧微生物作用下，有效去除COD、NH₄ ⁺-N等污染物指标；

然后，污水经自曝气人工湿地的第一出水系统、承压潮汐流生物滤池的第二进水系统，进入一级或多级承压潮汐流生物滤池单元21中；

通过计算机控制系统，在生物滤池涨潮周期内，控制其中一级或多级承压潮汐流生物滤池单元21中控制进水的第二电磁阀107和控制排气的第四电磁阀207打开、控制排水的第三电磁阀205和控制进气的第五电磁阀210关闭，由于上游侧不断进水，生物滤池填料床202内液面不断提升，压缩生物滤池填料床202上部空气，受气压提升的影响，上部空气通过排气系统注入自曝气人工湿地的曝气系统，实现人工湿地自曝气。在生物滤池退潮周期内，控制其中一级或多级承压潮汐流生物滤池单元21中控制进水的第二电磁阀107和控制排气的第四电磁阀207关闭、控制排水的第三电磁阀205和控制进气的第五电磁阀210开启，进行落潮排水操作。

类似地、通过计算机控制系统控制潮汐涨落过程对自曝气人工湿地进行曝气；如此重复直至系统出水。实现低能耗的自曝气、潮汐流方式强化人工湿地、生物滤池溶氧效果的功能。

该利用潮汐供氧的双层人工湿地按照潮汐涨落运行模式，以水体势能作为推动力，通过正压排气实现低能耗的、可持续的自曝气，将系统内溶解氧维持在较高水平，从而促进好氧微生物活性，提高有机物物去除率。

本发明还提供了一种利用潮汐供氧的双层人工湿地方法，应用于上述的所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，包括：

步骤S1，控制器控制第一电磁阀105开启，使外界的水流入至所述人工湿地填料床102中；

步骤S2依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元21中的目标级承压潮汐流生物滤池单元21向所述湿地主体101曝气的操作：控制器控制目标级承压潮汐流生物滤池单元21对应的第二电磁阀107和第四电磁阀207开启，并控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元21对应的第三电磁阀205和第五电磁阀210关闭；使该目标级承压潮汐流生物滤池单元21的上游侧持续进水，该目标级承压潮汐流生物滤池单元21中的生物滤池填料床202上部的空气被压缩，并在气压的作用下通过排气系统注入至所述曝气系统中进行自曝气；步骤S3，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元21排水操作：在该目标级承压潮汐流生物滤池单元21完成向所述湿地主体101曝气后，控制器控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元21对应的第二电磁阀107和第四电磁阀207关闭，并控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元21对应的第三电磁阀205和第五电磁阀210开启，以向该目标级承压潮汐流生物滤池单元21中通入空气，并将该目标级承压潮汐流生物滤池单元21中的污水排出；

该目标级承压潮汐流生物滤池单元21为多级承压潮汐流生物滤池单元21中的任意一级。

依次对每一级承压潮汐流生物滤池单元21依次进行步骤S2和步骤S3，直至在最后一级承压潮汐流生物滤池单元21中的水通过其内部的第二出水系统排出。

下层的某一级承压潮汐流生物滤池单元21在完成向上层的湿地主体101内进行曝气后，可以根据需要，在上层的人工湿地填料床102向下层的前一级或后一级承压潮汐流生物滤池单元21提供进水的时间段，选择合适的时间进行落潮排水操作。

其中，如图1和2，在该承压潮汐流生物滤池具有并联设置的三级承压潮汐流生物滤池单元21时，该方法具体包括：

步骤101，控制器控制所述第一电磁阀105开启，使水通过所述第一进水系统进入所述湿地主体101中；

步骤102，控制器控制所述第一电磁阀105保持开启，控制器控制第一级承压潮汐流生物滤池单元21中的所述第二电磁阀107和第四电磁阀207开启，并控制器第一级承压潮汐流生物滤池单元21中的第三电磁阀205和第五电磁阀210关闭，使所述湿地主体101中的污水进入至第一级承压潮汐流生物滤池单元21中的滤池主体201中；在水压作用下，第一级承压潮汐流生物滤池单元21中的生物滤池填料床202上部的空气排入至曝气系统中进行自曝气；

步骤103，在第一级承压潮汐流生物滤池单元21中完成向人工湿地填料床102提供气体后，控制器控制第一级承压潮汐流生物滤池单元21中的所述第二电磁阀107和第四电磁阀207开启，并控制并控制器第一级承压潮汐流生物滤池单元21中的第三电磁阀205和第五电磁阀210开启，进入至第一级承压潮汐流生物滤池单元21中的滤池主体201中的污水排出；

步骤104，重复步骤102和103，直至第三级承压潮汐流生物滤池单元21中的生物滤池填料床202上部的空气排入至曝气系统中进行自曝气。

本发明的上述方案，利用潮汐供氧的双层人工湿地按照潮汐运作模式，以水体势能为动力，在下层密封的生物滤池填料床202中通过正压送气到上层人工湿地填料床102进行曝气，负压通气排水，实现能耗低、可持续的微曝气，从而提高上层有机物去除率和硝化程度，然后再通过下层潮汐区和厌氧区进一步作用，实现高效脱氮。

本发明以要求不高的水体势能为动力，在占地面积小的同时，将水平流和垂直流联用，在能耗低的同时，能够实现上层的人工湿地填料床102的微曝气，在下层潮汐运作的同时，保证上层连续进水和持续曝气。将上层水平流湿地溶氧维持在一定水平，促进好氧分解有机物，增强硝化，在下层最上部跌水充氧，中部潮汐运行，下部形成厌氧区，增强反硝化，从而增强整体脱氮效果。同时该装置的曝气作用有效减少堵塞，下层并联的运行模式应对堵塞时使湿地不必停车，以及下层密闭和较高埋深具有较好的适应低温能力。

上述实施例只对其中一些本发明的一个或多个实施例进行了描述， 但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各 权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (9)

1.一种利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，由控制器、位于上层的自曝气人工湿地和位于下层的承压潮汐流生物滤池组成，所述承压潮汐流生物滤池由多级承压潮汐流生物滤池单元（21）并联组成；所述自曝气人工湿地包括：

湿地主体（101），所述湿地主体（101）内设置有人工湿地填料床（102），所述人工湿地填料床（102）内种植有湿地植物（103）；

用于向所述湿地主体（101）提供污水的第一进水系统，其布置在所述湿地主体（101）的上游侧，所述第一进水系统内设置有用于控制进水流量的第一电磁阀（105）；

用于将所述湿地主体（101）内的污水排出的第一出水系统，其布置在所述湿地主体（101）的下游侧；

曝气系统；

多级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）均包括：

滤池主体（201），所述滤池主体（201）内设置有生物滤池填料床（202）；所述生物滤池填料床（202）设置在所述滤池主体（201）内的最高潮汐液面（213）的下方；

用于向所述滤池主体（201）内提供污水的第二进水系统，其布置在所述滤池主体（201）内的上游侧，并和所述第一出水系统连通，所述第二进水系统内设置有用于控制进入所述滤池主体（201）的进水量的第二电磁阀（107）；

用于将所述滤池主体（201）内的污水排出的第二出水系统（204），其布置在所述滤池主体（201）的下游侧，所述第二出水系统（204）内设置有用于控制出水流量的第三电磁阀（205）；

用于将所述滤池主体（201）的空气排出的排气系统，其设置在所述生物滤池填料床（202）的顶部，所述排气系统通过排气管（212）和所述曝气系统连通，所述排气管（212）上设置有用于控制排气流量的第四电磁阀（207）；所述滤池主体（201）内的最高潮汐液面（213）位于所述排气系统的下方；

用于向所述滤池主体（201）内提供进气的进气管（209），所述进气管（209）设置在所述滤池主体（201）内的最高潮汐液面（213）的上方，且其部分伸出至所述滤池主体（201）的外部，所述进气管（209）上设置有用于控制进气流量的第五电磁阀（210）；

所述第一电磁阀（105）、所述第二电磁阀（107）、所述第三电磁阀（205）、所述第四电磁阀（207）和所述第五电磁阀（210）均连接所述控制器；

所述曝气系统包括：

设置在所述人工湿地填料床（102）下部的多个曝气盘（1081）；

与多个所述曝气盘（1081）分别连通的多根导管（1082），一根所述导管（1082）和一级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的一根所述排气管（212）连通；

多根所述导管（1082）在所述湿地主体（101）内的高度均高于所述湿地主体（101）内的液面高度；

利用潮汐供氧的双层人工湿地水处理方法步骤包括：

步骤S1，控制器控制第一电磁阀（105）开启，使外界的水流入至所述人工湿地填料床（102）中；

步骤S2，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元（21）向所述湿地主体（101）曝气的操作：控制器控制目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第二电磁阀（107）和第四电磁阀（207）开启，并控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第三电磁阀（205）和第五电磁阀（210）关闭；使该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）的上游侧持续进水，该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的生物滤池填料床（202）上部的空气被压缩，并在气压的作用下通过排气系统注入至所述曝气系统中进行自曝气；

步骤S3，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元（21）排水操作：在该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）完成向所述湿地主体（101）曝气后，控制器控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第二电磁阀（107）和第四电磁阀（207）关闭，控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第三电磁阀（205）和第五电磁阀（210）开启，以向该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中通入空气，并将该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的污水排出；

该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）为多级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的任意一级。

2.根据权利要求1所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，多级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的多根所述导管（1082）两两相互连通。

3.一种利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，由控制器、位于上层的自曝气人工湿地和位于下层的承压潮汐流生物滤池组成，所述承压潮汐流生物滤池由多级承压潮汐流生物滤池单元（21）并联组成；所述自曝气人工湿地包括：

湿地主体（101），所述湿地主体（101）内设置有人工湿地填料床（102），所述人工湿地填料床（102）内种植有湿地植物（103）；

用于向所述湿地主体（101）提供污水的第一进水系统，其布置在所述湿地主体（101）的上游侧，所述第一进水系统内设置有用于控制进水流量的第一电磁阀（105）；

用于将所述湿地主体（101）内的污水排出的第一出水系统，其布置在所述湿地主体（101）的下游侧；

曝气系统；

多级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）均包括：

滤池主体（201），所述滤池主体（201）内设置有生物滤池填料床（202）；所述生物滤池填料床（202）设置在所述滤池主体（201）内的最高潮汐液面（213）的下方；

用于向所述滤池主体（201）内提供污水的第二进水系统，其布置在所述滤池主体（201）内的上游侧，并和所述第一出水系统连通，所述第二进水系统内设置有用于控制进入所述滤池主体（201）的进水量的第二电磁阀（107）；

用于将所述滤池主体（201）内的污水排出的第二出水系统（204），其布置在所述滤池主体（201）的下游侧，所述第二出水系统（204）内设置有用于控制出水流量的第三电磁阀（205）；

用于将所述滤池主体（201）的空气排出的排气系统，其设置在所述生物滤池填料床（202）的顶部，所述排气系统通过排气管（212）和所述曝气系统连通，所述排气管（212）上设置有用于控制排气流量的第四电磁阀（207）；所述滤池主体（201）内的最高潮汐液面（213）位于所述排气系统的下方；

用于向所述滤池主体（201）内提供进气的进气管（209），所述进气管（209）设置在所述滤池主体（201）内的最高潮汐液面（213）的上方，且其部分伸出至所述滤池主体（201）的外部，所述进气管（209）上设置有用于控制进气流量的第五电磁阀（210）；

所述第一电磁阀（105）、所述第二电磁阀（107）、所述第三电磁阀（205）、所述第四电磁阀（207）和所述第五电磁阀（210）均连接所述控制器；

所述曝气系统包括：

设置在所述人工湿地填料床（102）下部的一个曝气盘（1081）；

与所述曝气盘（1081）连通的一根导管（1082），所述导管（1082）分别和多级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的多根所述排气管（212）连通，且所述导管（1082）在所述湿地主体（101）内的高度高于所述湿地主体（101）内的液面高度；

利用潮汐供氧的双层人工湿地水处理方法步骤包括：

步骤S1，控制器控制第一电磁阀（105）开启，使外界的水流入至所述人工湿地填料床（102）中；

步骤S2，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元（21）向所述湿地主体（101）曝气的操作：控制器控制目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第二电磁阀（107）和第四电磁阀（207）开启，并控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第三电磁阀（205）和第五电磁阀（210）关闭；使该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）的上游侧持续进水，该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的生物滤池填料床（202）上部的空气被压缩，并在气压的作用下通过排气系统注入至所述曝气系统中进行自曝气；

步骤S3，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元（21）排水操作：在该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）完成向所述湿地主体（101）曝气后，控制器控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第二电磁阀（107）和第四电磁阀（207）关闭，控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第三电磁阀（205）和第五电磁阀（210）开启，以向该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中通入空气，并将该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的污水排出；

该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）为多级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的任意一级。

4.根据权利要求1或3所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，所述第一进水系统包括：

布置在所述湿地主体（101）上游侧的配水槽（1011）；

配置在所述配水槽（1011）上游侧的主进水管（1012）；所述第一电磁阀（105）布置在所述主进水管（1012）上；

流入至所述配水槽（1011）中的污水通过配置在配水槽（1011）的下游侧的溢流板（1013）溢流至所述湿地主体（101）内。

5.根据权利要求1或3所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，多级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）的第二进水系统均包括：

进水管（211），所述进水管（211）的一端伸入至所述滤池主体（201）内，另一端连接所述第一出水系统，且所述第三电磁阀（205）设置在所述进水管（211）上。

6.根据权利要求5所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，所述第一出水系统包括：

设置至所述湿地主体（101）下游侧底部的第一出水管（1061）；

用于使所述湿地主体（101）内的液面高度保持特定高度的第一溢流管（1062），所述第一溢流管（1062）的一端连通所述第一出水管（1061），另一端和所述进水管（211）连通，且所述第一溢流管（1062）的高度与所述湿地主体（101）内的最高液面高度齐平。

7.根据权利要求1或3所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，每一级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的所述排气系统均包括：

设置在所述生物滤池填料床（202）上部的吸气盘（2061）；

所述吸气盘（2061）连通所述排气管（212）；

所述滤池主体（201）内的最高潮汐液面（213）位于所述吸气盘（2061）的下方。

8.根据权利要求1或3所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，每一级所述承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的所述第二出水系统均包括：

设置至所述滤池主体（201）下游侧底部的第二出水管（2041），所述第三电磁阀（205）设置在所述第二出水管（2041）上；

用于使所述滤池主体（201）内的潮汐最低液面（214）保持特定高度的第二溢流管（2042），所述第二溢流管（2042）连通所述第二出水管（2041），且所述第二溢流管（2042）的高度与所述滤池主体（201）内的潮汐最低液面（214）齐平。

9.一种利用潮汐供氧的双层人工湿地水处理方法，使用权利要求1至7任一项所述的利用潮汐供氧的双层人工湿地，其特征在于，包括：

步骤S1，控制器控制第一电磁阀（105）开启，使外界的水流入至所述人工湿地填料床（102）中；

步骤S2，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元（21）向所述湿地主体（101）曝气的操作：控制器控制目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第二电磁阀（107）和第四电磁阀（207）开启，并控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第三电磁阀（205）和第五电磁阀（210）关闭；使该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）的上游侧持续进水，该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的生物滤池填料床（202）上部的空气被压缩，并在气压的作用下通过排气系统注入至所述曝气系统中进行自曝气；

步骤S3，依次进行每级承压潮汐流生物滤池单元（21）排水操作：在该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）完成向所述湿地主体（101）曝气后，控制器控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第二电磁阀（107）和第四电磁阀（207）关闭，控制该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）对应的第三电磁阀（205）和第五电磁阀（210）开启，以向该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中通入空气，并将该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的污水排出；

该目标级承压潮汐流生物滤池单元（21）为多级承压潮汐流生物滤池单元（21）中的任意一级。