CN110963580A - 一种适用于低温环境的模块化人工湿地及污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于低温环境的模块化人工湿地，包括模块箱，所述模块箱内设置有将其内部分隔的第一隔板和第二隔板，所述模块箱从左到右通过第一隔板和第二隔板依次形成第一湿地池、第二湿地池以及与第二湿地池连通的出水池，所述第一隔板底部与模块箱底板之间形成有过水空间，所述第一湿地池和第二湿地池内部分别设置有填料，所述第一湿地池远离第一隔板的一侧于填料的上方开设有进水口，所述第一湿地池于进水口的下方开设有出泥口，所述第二隔板上于进水口和出泥口之间开设有出水口，所述出水口下方与出泥口位于同一高度处开设有排水口。本发明具有不受寒冷季节冰冻原因的影响，能够使人工湿地持续稳定运行的优点。
Description
技术领域
本发明涉及人工湿地的技术领域，尤其是涉及一种适用于低温环境的模块化人工湿地及污水处理方法。
背景技术
人工湿地作为20世纪70年代发展起来的一种新型污水处理生态系统，以其建设运营成本低、去污能力强、使用寿命长、工艺简单、组合多样化等优势，在世界各地得到了广泛的应用。人工湿地的设计及建造周期较长，且湿地设计参数对于出水水质稳定性产生重要影响。
模块化人工湿地作为一种新型人工湿地，具有处理量灵活、构造简单，操作方便，运行成本低等特点，近年来备受青睐。
现有的，申请号为CN201510963536.8的一种模块化人工湿地水封性与水流均匀性控制方法，该方法所介绍的模块化人工湿地由若干个模块通过串联、并联或串并联组合的方式组成。模块间不设置进出水管，减小了对污水在湿地基质横断面上布水均匀性的干扰，模块间的止水橡胶圈可防止污水在模块与基质单元之间的缝隙流动，提高系统断面布水的有效性；溢水板可实现污水在模块间的再分配，保证下游模块的水流均匀性不受上游模块干扰，无纺布可阻断水在缝隙间流动。
申请号为CN201721075220.6的一种模块化人工湿地集成装置，该装置包括带有进、出水口的箱体，还包括设于箱体内底部若干个固定插槽；对应与固定插槽插接连接的人工湿地模块以及设于箱体内的曝气装置。本实用新型从快速组装、简易操作、灵活移动、强化去污等多方面对传统的人工湿地技术进行改进，以利用人工湿地智能化、模块化、规模化、产业化生产和推广，提供一种模块化人工湿地集成装置及用于处理污水的方法。
申请号为CN201711195914.8的一种模块化人工湿地一体化设备，该设备包括碳钢池体，所述碳钢池体内设置有进水渠和污水收集池。本模块化人工湿地一体化设备的碳钢池体由氧乙炔焊接加工方式精致而成，即埋即填，降低了费用，缩短了施工周期；设计的竖向通气管及锯齿形的细长形出水孔可防止堵塞；通过将进水渠分为三段，延缓了进水流速，保障了出水水质；整体人工费用低、施工周期短，不易堵塞，出水水质佳。
申请号CN201510128495.0的模块化人工湿地处理装置，该装置包括池体，池体内按水流依次流入方向隔开设置的预处理间、过滤和生物降解间、排水控制间等部分。本发明提供的模块化人工湿地处理装置是可移动的一体化污水处理器，安放布置不受场地限制。污水经过过滤孔后进入滤芯，防止大颗粒物进入系统，高效去除固体颗粒物，污水进入系统，经过滤芯过滤后，再进入过滤和生物降解间内的填料进行过滤和生物降解，从而将水质改善后进行排放。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在北方寒冷地区，由于冰冻原因的影响，人工湿地很难持续稳定运行。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种适用于低温环境的模块化人工湿地，具有不受寒冷季节冰冻原因的影响，能够使人工湿地持续稳定运行的优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种适用于低温环境的模块化人工湿地，包括模块箱，所述模块箱内设置有将其内部分隔的第一隔板和第二隔板，所述模块箱从左到右通过第一隔板和第二隔板依次形成第一湿地池、第二湿地池以及与第二湿地池连通的出水池，所述第一隔板底部与模块箱底板之间形成有过水空间，所述第一湿地池和第二湿地池内部分别设置有填料，所述第一湿地池远离第一隔板的一侧于填料的上方开设有进水口，所述第一湿地池于进水口的下方开设有出泥口，所述第二隔板上于进水口和出泥口之间开设有出水口，所述出水口下方与出泥口位于同一高度处开设有排水口。
通过采用上述技术方案，在非寒冷季节时，污水从进水口进入第一湿地池，经过第一湿地池和第二湿地池的处理，通过出水口排进出水池中，保证污水处理效率；在寒冷冰冻的季节，使模块箱内的表层水结冰形成冰盖，将进水口和出水口关闭，将出泥口作为进水口，将排水口打开，调低模块箱内的水位，使水位位于冰盖底面以下10-20cm，在水面和冰盖之间形成空气隔离层，保证出泥口以下水的流动性，从而使模块化湿地在冰冻寒冷的季节也能够稳定持续的运行。
本发明进一步设置为：所述第一湿地内填料从上到下依次为悬浮填料、碎石和包埋有微生物载体的火山岩。
通过采用上述技术方案，同时对污水进行硝化和反硝化的过程，从而提高污水的处理效率和防堵性能。
本发明进一步设置为：所述第二湿地池内填料从下到上依次为碎石、火山岩以及活性炭。
通过采用上述技术方案，将经过第一湿地池处理后的水经过第二湿地池进一步的分解和过滤，提高处理完成的水质。
本发明进一步设置为：所述模块箱上端设置有盖板，所述盖板上间隔开设有放置孔，所述放置孔内设置有花盆，所述花盆内种植有植物，所述花盆内部通过吸水棉线与模块箱内的处理水连接。
通过采用上述技术方案，通过设置花盆，在春夏秋季时，在花盆内种植植物，促进污水的降解，提高湿地模块的处理能力，在冬季时，将花盆内的植物收割盖设在花盆上，与花盆内的土壤一同构成湿地模块的保温结构，为湿地模块内部提供保温条件，提高污水的降解效率。
本发明进一步设置为：所述花盆内种植有挺水植物。
通过采用上述技术方案，保证成活率，更好的对污水进行降解。
本发明进一步设置为：所述花盆底部位置高于进水口。
通过采用上述技术方案，能够避免模块箱内的污水与花盆接触，使花盆内部的泥土沉淀到模块箱内，造成湿地堵塞。
本发明进一步设置为：所述进水口和出水口分别连接有依次设置在第一湿地池、第二湿地池内部的输水管，所述输水管上间隔设置有支管，所述支管下部于两侧位置间隔开设有多个出水孔。
通过采用上述技术方案，便于污水均匀的输送到模块箱内，并且通过出水孔的孔径逐渐增大，使每个出水孔的出水量大致相同，不因距离输水管的远近而影响污水的分布。
本发明进一步设置为：所述过水空间高度为30-80mm。
通过采用上述技术方案，便于第一湿地池处理完成的水流入第二湿地池内，同时又能够避免两个湿地池内的污水处理介质通过过水空间进行交换。
本发明的第二个目的是提供一种适用于低温环境的模块化人工湿地污水处理方法，包括以下步骤：
S1、在春夏秋季，将排水口关闭，污水从进水口进入第一湿地池内，依次经过第一湿地池和第二湿地池的处理，经过出水口排入出水池；
S2、将盖板盖设在模块箱上端，花盆放置在放置孔内，并同时利用吸水棉线将花盆内部和模块箱内的待处理水进行连接，在花盆内种植挺水植物；
S3、在冬季冰冻季节时，取出悬浮填料，使模块箱内的表层水结冰形成冰盖，将进水口和出水口关闭，将出泥口作为进水口，排水口打开，降低模块箱内水位，并在降低后水位顶面与冰盖之间形成空气隔离层。
通过采用上述技术方案，结构简单，操作方便，根据季节的变化，通过调整模块箱内水位的高低，在模块箱内形成冰盖、空气隔离层的结构，保证下方水的正常流动性，使模块化湿地能够不因冰冻，持续稳定的运行。
本发明进一步设置为：在步骤S2之后，冬季，将挺水植物收割并铺设在花盆顶部。
通过采用上述技术方案，将花盆内的植物收割盖设在花盆上，与花盆内的土壤一同构成湿地模块的保温结构，为湿地模块内部提供保温条件，提高污水的降解效率。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.在非寒冷季节时，污水从进水口进入第一湿地池，经过第一湿地池和第二湿地池的处理，通过出水口排进出水池中，保证污水处理效率；在寒冷冰冻的季节，使模块箱内的表层水结冰形成冰盖，将进水口和出水口关闭，将出泥口作为进水口，将排水口打开，调低模块箱内的水位，使水位位于冰盖底面以下10-20cm，在水面和冰盖之间形成空气隔离层，保证出泥口以下水的流动性，从而使模块化湿地在冰冻寒冷的季节也能够稳定持续的运行；
2.通过在模块箱上盖设盖板，并在盖板上种植植物，在春夏秋季时，在花盆内种植植物，促进污水的降解，提高湿地模块的处理能力，在冬季时，将花盆内的植物收割盖设在花盆上，与花盆内的土壤一同构成湿地模块的保温结构，为湿地模块内部提供保温条件，提高污水的降解效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的突出输水管的结构示意图。
图中，1、模块箱；11、第一隔板；12、第二隔板；2、第一湿地池；21、过水空间；22、进水口；23、出泥口；3、第二湿地池；31、出水口；32、排水口；4、出水池；5、填料；51、悬浮填料；52、碎石；53、火山岩；54、活性炭；6、输水管；61、支管；62、出水孔；7、盖板；71、放置孔；72、花盆；73、吸水棉线；8；排空口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
参照图1，为本发明公开的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，以小型装置为主，包括模块箱1，模块箱1的尺寸为2240×1200×1220mm，采用硬塑料一次成型，在模块箱1内间隔设置有第一隔板11和第二隔板12，第一隔板11和第二隔板12为塑料板或者木板，通过卡接的方式固定在模块箱1内。模块箱1从左到右通过第一隔板11和第二隔板12将其内部依次分隔为第一湿地池2、第二湿地池3以及出水池4。进一步的，模块箱1设置多个，多个模块箱1通过并联的方式排列。
第一湿地池2和第二湿地池3内部设置有对污水进行处理的填料5。第一湿地池2内的填料5高度为80cm，从上到下依次为悬浮填料51、碎石52和火山岩53，其中，悬浮填料51给微生物提供生长附着点，同时尽可能降低微生物排泄物造成湿地堵塞的风险；碎石52为微生物提供生长环境，具有一定的过滤性能；火山岩53为多孔结构强化基质填料的脱氮除磷及吸附性能，增加过滤效果。悬浮填料51的厚度为20cm，规格1.5×1.5cm，碎石52厚30cm，粒径为8-16mm，火山岩53厚度为30cm，且火山岩53上包埋有微生物载体（硝化细菌（10g/m3））。其中，悬浮填料51为中空结构，内部生长厌氧菌，外部生长好氧菌，可以同时对污水进行硝化和反硝化的过程，从而提高污水的处理效率和防堵性能。
第二湿地池3内的填料5高度为70cm，从下到上依次碎石52、火山岩53和活性炭54，活性炭54可以进一步的吸收处理水中的污染物，提高处理完成水的水质。其中最下部20cm厚16-32mm包埋有微生物载体（硝化细菌（10g/m3））的碎石52，向上20cm厚8-16mm的碎石52，再上层为15cm厚8-16mm的火山岩53，火山岩53上设置一层15cm厚的活性炭54，从而对第一湿地池2内处理完成的水进行进一步的处理过滤，提高水处理质量。
第一隔板11底部与模块箱1底板之间形成有过水空间21，过水空间21的高度为30-80mm，优选50mm，从而便于第一湿地池2处理完成的水流入第二湿地池3内，同时又能够避免两个湿地池内的污水处理介质通过过水空间21进行交换。第一湿地池2远离第一隔板11的一侧于填料5的上方开设有进水口22，第一湿地池2于进水口22的下方开设有出泥口23，出泥口23开设在悬浮填料51和碎石52的交接处，从而便于污泥排出，出泥口23用于定时的将第一湿地池2内降解产生的污泥排出，防止堵塞。在第二隔板12上于进水口22和出泥口23之间开设有出水口31，出水口31与出水池4连通，将出水口31的高度低于进水口22，一方面保证模块箱1内的水位不高于进水口22的高度，防止倒灌，另一方面可以使第一湿地池2内的水位和第二湿地池3内的水位形成水位差，从而便于第一湿地池2内的水向第二湿地池3内流动。在出水口31的下方与出泥口23位于同一高度处开设有排水口32，通过设置排水口32从而控制模块箱1内水位的高低。
参照图1和图2，在第一湿地池2和第二湿地池3内部分别设置有输水管6，第一湿地池2内部的输水管6一端与进水口22连接，另一端封闭设置，第二湿地内部的输水管6一端与出水口31连接，另一端进行封闭。在输水管6上连接有水平设置的多个支管61，支管61的一端与输水管6连通，另一端封闭，支管61沿着输水管6的长度方向间隔均匀的设置多对。支管61下部于两侧的位置对称开设有多个出水孔62，出水孔62沿着支管61的长度方向间隔的开设有多对，相邻出水孔62之间的孔距从靠近输水管的一端朝向另一端逐渐减小，从而便于位于远端的污水及时的排出支管61，从而防止污水在支管61内发生堵塞，并且出水孔62从靠近输水管6的一端朝向另一端直径逐渐增大，孔径5-8mm。从而便于污水均匀的输送到模块箱1内，并且通过出水孔62的孔径逐渐增大，使每个出水孔62的出水量大致相同，不因距离输水管6的远近而影响污水的分布。
在非寒冷季节时，污水从进水口22进入第一湿地池2，经过第一湿地池2和第二湿地池3的处理，通过出水口31排进出水池4中。
在寒冷冰冻的季节，取出悬浮填料51，模块箱1内的表层水结冰形成冰盖，将进水口22和出水口31关闭，将出泥口23作为进水口22，将排水口32打开，调低模块箱1内的水位，使水位位于冰盖底面以下10-20cm，在水面和冰盖之间形成空气隔离层，保证出泥口23以下水的流动性，从而使模块化湿地在冰冻寒冷的季节也能够稳定持续的运行。
参照图1，进一步的，在模块箱1上端盖设有盖板7，盖板7上间隔均匀的开设有放置孔71，放置孔71的直径为200mm，放置孔71内放置有花盆72，花盆72通过自身顶端向外的翻边固定架设在放置孔71上，花盆72的底部位置高于进水口22，能够避免模块箱1内的污水与花盆72接触，使花盆72内部的泥土沉淀到模块箱1内，造成湿地堵塞。花盆72内种植有植物，植物为挺水植物，保证成活率，优选芦苇、再力花、黄菖蒲等植物，植物可以单独一类种植，也可以混合种植，优选混合种植，从而能够更好的对污水进行降解，植物的种植密度优选5株/m2，花盆72内部的土壤通过吸水棉线73与模块箱1内的处理水连接，吸水棉线73能够不断的将模块箱1内的处理水传输到花盆72内供植物吸收生长，既能保证植物的成活，又能够通过植物对处理水进行降解。
通过设置花盆72，在春夏秋季时，在花盆72内种植植物，促进污水的降解，提高湿地模块的处理能力，在冬季时，将花盆72内的植物收割盖设在花盆72上，与花盆72内的土壤一同构成湿地模块的保温结构，为湿地模块内部提供保温条件，提高污水的降解效率。
进一步的，在第二湿地池3底部于远离第一湿地池2的一端设置有排空口8，并且，模块箱1的底部设置有由第一湿地池2朝向第二湿地池3逐渐降低的坡度，在模块箱1不使用时，可以通过打开排空口8将模块箱1内残留的水全部排出。
实施例二：
一种适用于低温环境的模块化人工湿地污水处理方法，包括以下步骤：
S1、在春夏秋季，将排水口32关闭，污水从进水口22进入第一湿地池2内，依次经过第一湿地池2和第二湿地池3的处理，经过出水口31排入出水池4。
S2、将盖板7盖设在模块箱1上端，花盆72放置在放置孔71内，并同时利用吸水棉线73将花盆72内部和模块箱1内的待处理水进行连接，在花盆72内种植挺水植物。
S3、在冬季冰冻季节时，将挺水植物收割并铺设在花盆72顶部，使至与花盆72中的土壤一同形成对人工湿地进行保温的结构，取出悬浮填料51，使模块箱1内的表层水结冰形成冰盖，将进水口22和出水口31关闭，将出泥口23作为进水口22，排水口32打开，降低模块箱1内水位，并在降低后水位顶面与冰盖之间形成空气隔离层。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：包括模块箱(1)，所述模块箱(1)内设置有将其内部分隔的第一隔板(11)和第二隔板(12)，所述模块箱(1)从左到右通过第一隔板(11)和第二隔板(12)依次形成第一湿地池(2)、第二湿地池(3)以及与第二湿地池(3)连通的出水池(4)，所述第一隔板(11)底部与模块箱(1)底板之间形成有过水空间(21)，所述第一湿地池(2)和第二湿地池(3)内部分别设置有填料(5)，所述第一湿地池(2)远离第一隔板(11)的一侧于填料(5)的上方开设有进水口(22)，所述第一湿地池(2)于进水口(22)的下方开设有出泥口(23)，所述第二隔板(12)上于进水口(22)和出泥口(23)之间开设有出水口(31)，所述出水口(31)下方与出泥口(23)位于同一高度处开设有排水口(32)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：所述第一湿地内填料(5)从上到下依次为悬浮填料(51)、碎石(52)和包埋有微生物载体的火山岩(53)。
3.根据权利要求1任一所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：所述第二湿地池(3)内填料(5)从下到上依次为碎石(52)、火山岩(53)以及活性炭(54)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：所述模块箱(1)上端设置有盖板(7)，所述盖板(7)上间隔开设有放置孔(71)，所述放置孔(71)内设置有花盆(72)，所述花盆(72)内种植有植物，所述花盆(72)内部通过吸水棉线(73)与模块箱(1)内的处理水连接。
5.根据权利要求4所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：所述花盆(72)内种植有挺水植物。
6.根据权利要求4所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：所述花盆(72)底部位置高于进水口(22)。
7.根据权利要求1所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：所述进水口(22)和出水口(31)分别连接有依次设置在第一湿地池(2)、第二湿地池(3)内部的输水管(6)，所述输水管(6)上间隔设置有支管(61)，所述支管(61)下部于两侧位置间隔开设有多个出水孔(62)。
8.根据权利要求1所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地，其特征在于：所述过水空间(21)高度为30-80mm。
9.一种适用于低温环境的模块化人工湿地污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在春夏秋季，将排水口(32)关闭，污水从进水口(22)进入第一湿地池(2)内，依次经过第一湿地池(2)和第二湿地池(3)的处理，经过出水口(31)排入出水池(4)；
S2、将盖板(7)盖设在模块箱(1)上端，花盆(72)放置在放置孔(71)内，并同时利用吸水棉线(73)将花盆(72)内部和模块箱(1)内的待处理水进行连接，在花盆(72)内种植挺水植物；
S3、在冬季冰冻季节时，取出悬浮填料(51)(5)，使模块箱(1)内的表层水结冰形成冰盖，将进水口(22)和出水口(31)关闭，将出泥口(23)作为进水口(22)，排水口(32)打开，降低模块箱(1)内水位，并在降低后水位顶面与冰盖之间形成空气隔离层。
10.根据权利要求9所述的一种适用于低温环境的模块化人工湿地污水处理方法，其特征在于：在步骤S2之后，冬季，将挺水植物收割并铺设在花盆(72)顶部。
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| CN201911235853.2A CN110963580A (zh) | 2019-12-05 | 2019-12-05 | 一种适用于低温环境的模块化人工湿地及污水处理方法 |
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