CN111517476A - 浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统 - Google Patents
浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型一体化人工湿地尾水处理系统,系统可根据需要切换成浸润度可控型人工湿地、落干人工湿地和叶面喷灌型湿地;浸润度可控湿地通过多孔布水花墙和湿地基质层后,由出水管出水,根据需要控制装置液位;当切换为落干人工湿地时,通过穿孔布水管进水,下流到湿地主体,经过淹没时间后排空,经过闲置时间后再次进水;当切换为喷灌型湿地时,使用加装喷嘴的布水管进水,进行喷灌;当运行多级湿地时可将内部的多个湿地进行串联;该污水处理系统通过将多种运行方式集成到一个装置中,实现了多种湿地类型和运行方式切换的功能,提高了对污水处理的适应和湿地的资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域,具体涉及浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统。
背景技术
人工湿地不同于自然湿地系统,是由人为建设的模拟自然湿地系统的一种污水收集处理系统。人工湿地主要由基质、植物、微生物和水体几个部分组成,通过物种共生、物质循环,减少环境的污染,对污水进行处理和资源化。人工湿地相较于传统污水处理系统,具有缓冲容量大、处理效果较好、节省投资、运行维护方便的优点;同时按照当地的生态环境和地理位置选择相适应的湿地植物,也能在处理污水的同时美化城市或农村环境。目前,在广大城镇农村,人工湿地因其优势已经得到了广泛的应用并取得了一定的处理效果。按照水力流态的分类,人工湿地可以分为以下三种湿地:表面流人工湿地、水平流潜流人工湿地、垂直流潜流人工湿地。
叶面施肥作为一种农业上已经广泛应用的技术,其原理主要是将富含营养元素的肥料配置成肥料溶液,针对性地对作物的叶面进行喷灌。作物叶片的表面主要由气孔和角质层组成,肥料溶液会通过角质层和气孔进入叶片内部,促进植物体的吸收。叶面喷灌有以下几个优势:1.肥料利用率高,叶面吸收肥料的利用率较高。2.营养物质从叶面向其他部位转运较快。3.可以增强植物的代谢功能。叶面施肥主要的喷施肥料品种大量的有氮、磷、钾,其中氮以硝态氮为主,铵态氮和尿素氮为辅,这与人工湿地的进水中的元素较为类似。将叶面喷灌应用到污水处理领域中,可以改善湿地床体的运行方式,促进湿地中植物的生长效果。
发明内容
本发明的目的是解决传统人工湿地对于实际运用中污水流量的高低变化适应性的不足以及人工湿地资源化利用和经济效益不足的问题,提供一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统。通过灵活地改变湿地运行方式,应对不同水量的冲击,实现对于进水的最优处理;同时,借鉴农业上的优秀经验,将叶面喷灌的方法应用到水处理领域,进水用喷嘴直接对作物叶片进行喷灌,或是将部分出水回流进行喷灌,由叶片吸收部分污水,改善作物的生长状况,提高污水处理效果。
技术方案:为了解决上述技术问题,本发明提供的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,包括浸润度可控型人工湿地系统、落干人工湿地系统和植物叶面喷灌系统;
所述浸润度可控型人工湿地系统包括沿水流方向顺序设置的进水管、进水集水布水区、进水多孔布水花墙、无纺布、湿地床体、无纺布、出水多孔布水花墙、出水集水布水区以及出水管;
所述植物叶面喷灌系统包括穿孔布水管,穿孔布水管设置在湿地床体的上方,穿孔布水管一端与进水管相连,所述进水管另一端与出水管相连;其中穿孔布水管用于控制进水方式和进水流量;
所述落干人工湿地系统包括取水管,进水集水布水区与取水管相连,所述出水集水布水区与取水管相连。所述取水管上设有水位控制阀。水位控制阀设置了不同高度方便控制床体水位。
进水管上设有进水阀门,用于进水和控制进水流量,出水管上设有电磁阀,用于定时排空床体。
其中,所述湿地床体内填充基质填料,基质填料上种植湿地植物。所述湿地系统的两种填充基质从下至上依次设置的石灰石、沸石。
其中,所述石灰石的粒径为30-50mm,沸石的粒径为10-15mm。石灰石一方面吸附磷素效果较好,另一方面因其吸附饱和度大,可以在一定程度上延长更换湿地基质的周期。在石灰石层上的沸石粒径较小,便于植物根系和湿地微生物的附着生长,此外沸石可缓冲固定进水中的氨氮并提供给植物吸收。由于选用的基质密度均大于水,因此不需要额外添加重物防止基质颗粒漂浮于水面上。
其中,所述湿地系统的湿地植物可以为空心菜、水芹、豆瓣菜、水稻、小麦。根据温度和季节不同选择适宜的植物,在植物收获之后还可以产生一定的经济效益,有助于在农村地区的应用推广。
其中,所述湿地系统中落干人工湿地的进水穿孔布水管采用PVC材质。穿孔布水管架设于湿地床体的板材上,穿孔布水管上圆孔分设两排,孔径在2-4mm均可,根据进水流量需要可更换不同孔径大小的穿孔布水管。
其中,所述进水多孔布水花墙、出水多孔布水花墙上布有四排等间距的圆孔,孔径10mm,主要用于湿地内的布水,使污水均匀进出湿地主体部分,促进植物的吸收;还可以进一步防止基质颗粒逸出堵住入水口和出水口,保证湿地的平稳运行。
其中,所述无纺布设置两块,防止基质填料从多孔布水花墙的圆孔中漏到布水区以致造成阀门的堵塞,保证湿地的平稳运行。
其中,水位控制阀设置了不同的高度位置,以便在使用浸润度可控型人工湿地时改变浸润线高度,适宜植物在不同时期的生长发育;在使用落干人工湿地时也可控制排水高度,强化湿地下层的反硝化过程,配合时间控制装置(时控计)以一定的周期将湿地内部的水排出进行复氧。
其中,所述进水管上设有进水阀门、时间控制装置(时控计)以及蠕动泵,蠕动泵设置在进水阀门前端,时间控制装置(时控计)与蠕动泵相连。进水管上设有进水阀门,可以通过设置时间控制装置(时控计)的星期、时间来具体控制断电与否进而控制进水。
其中,每次切换湿地类型时,需要一定时间来稳定湿地运行;当从浸润度可控型人工湿地切换到落干人工湿地时,预运行几个运行周期即可开始以设定的周期来运行;当从落干人工湿地切换到浸润度可控型湿地时,预运行同样几个运行周期的时间长度即可开始持续的连续流进水运行。
在需要运行浸润度可控型人工湿地或落干人工湿地时,只需使用相应的阀门和设施,互不干扰。当需要运行下流式湿地时,可将穿孔布水管放置在装置上方的孔位中,当需要喷灌时,可将装置上部的管道更换。
当运行浸润度可控型人工湿地时,采用连续进水的方式,通过控制水位优化湿地运行效果;当运行落干人工湿地时,采用间歇进水的方式,在停留一段时间后由电磁阀排空;当运行植物喷灌系统时,可采用喷灌进水或是出水回流喷灌,提高充氧效果,优化植物生长。
在整个湿地装置中,集成了浸润度可控型人工湿地、落干人工湿地和喷灌技术三种功能。当需要使用浸润度可控型潜流人工湿地时,污水直接经进水管进入进水集水布水区,通过进水多孔布水花墙进入湿地床体,再通过出水多孔布水花墙、出水集水布水区后,最后进入出水管排出湿地系统。当需要使用落干人工湿地时,污水经由进水管上的时间控制装置(时控计)定时进行进水,经过穿孔布水管下流,经过一定的淹没时间后,由出水管上的电磁阀定时进行排空。当需要进一步强化植物生长和处理效果时,可选择用蠕动泵将进水污水送至装置上部的穿孔布水管进行喷灌,装置上部的穿孔布水管可以根据需要进行更换,选择通过普通孔道进行喷灌或使用低压雾化喷头将污水进行雾化喷灌,同时适用于两种人工湿地类型。
在需要运行浸润度可控型人工湿地或落干人工湿地时,只需使用相应的阀门和设施,互不干扰。当需要运行下流式湿地时,可将穿孔布水管放置在装置上部的孔位中,当需要喷灌时,可将管道更换。
本发明中由于湿地床体可以设立数条独立湿地,因此当需要构建多级串联湿地系统时,可以将内部的数个湿地进行多级串联,构建成多级湿地使用,浸润度可控型湿地和落干人工湿地两种湿地类型均可。
本发明的浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统出水浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18919-2002)一级排放标准。
上述的浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统在强化污水处理方面的应用。
本发明和现有技术相比,具有以下优点和有益效果:
1.整个系统结合了浸润度可控型人工湿地系统和落干人工湿地系统的结构特点,将两种湿地类型的功能集成在了一套湿地处理系统中。当需要运行其中某一种湿地类型时,可以便捷地调整阀门和湿地的运作,较为快速地切换湿地,湿地的内部各条独立湿地也能同时以不同的湿地类型运行。
2.在湿地系统中加入了植物叶面喷灌系统,借鉴农业中常见的叶面施肥技术引入到人工湿地处理污水中来,将污水中的营养元素作为肥料喷施到湿地植物的叶面上,达到叶面施肥的效果。根据实际应用需要,可以使用打有不同孔径的穿孔布水管来实现喷灌,适应不同叶面大小植物和相同植物不同时期的生长需要。
3.该装置系统造价较低,运行方便,易于管理维护,适用于农村生活污水的处理。
附图说明
图1为浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统的剖面图;
图2为浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统的俯视图;
图3为多孔布水花墙的结构图;
图4为穿孔布水管的结构图;
图中:1、时间控制装置;2、蠕动泵;3、进水管;4、进水集水布水区;5、进水多孔布水花墙;6、无纺布;7、湿地植物;8、穿孔布水管;9、基质填料;10、出水多孔布水花墙;11、取水管;12、出水集水布水区;13、电磁阀;14、出水管;15、水位控制阀,16、进水阀门。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明
一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,主要包括进水管3、进水集水布水区4、湿地床体、出水集水布水区12和出水管14;根据图1、2所示,在湿地床体的前部是进水管3,与湿地床体外框部分相连,通过进水多孔布水花墙5和无纺布6后连接湿地主要处理部分(湿地床体),然后通过无纺布6和出水多孔布水花墙10后,到达出水管14;进水管3上设有蠕动泵2、时间控制装置(时控计)1以及进水阀门16,当需要时设置时间控制湿地的进水;如图3所示,进水多孔布水花墙5、出水多孔布水花墙10的结构设计相同,板上设置了等距的四排圆孔,用于湿地内部的均匀布水;在湿地的进出水两侧(即进水集水布水区4外侧以及出水集水布水区12外侧)设置了不同的水位控制阀15以及取水管11,便于控制水位以及当需要串联多级湿地时在内部将不同池子串联;在湿地的出水管14上设置电磁阀13,当需要时配合时间控制装置(时控计)1控制出水时间,最后通过出水管14出水;当使用植物叶面喷灌系统时,改由穿孔布水管8配合喷嘴进水,也可将出水部分回流进行喷灌。
湿地主要处理部分(湿地床体)包括湿地植物7和作为植物种植基础的基质填料9,湿地植物7根据需要和植物种类来控制植株的合理间距;所述湿地植物7为空心菜、水芹、豆瓣菜、水稻、小麦中任意一种;湿地基质9根据粒径大小从下到上分别是石灰石和沸石,其中石灰石粒径为30-50mm,沸石粒径10-15mm。
当运行浸润度可控型人工湿地时,选用整个装置系统中的蠕动泵2,进水管3,进水集水布水区4,进水多孔布水花墙5,出水多孔布水花墙10,取水管11,水位控制阀15,出水集水布水区12,电磁阀13和出水管14。湿地床体内部填充50cm高的两种不同基质填料9,从下到上依次是石灰石、沸石,其中石灰石粒径为25-40mm,沸石粒径10-15mm,根据季节和气温选择适宜的湿地植物7种植其上。
当运行浸润度可控型人工湿地时,工艺如下:
污水通过蠕动泵2进入进水管3,输送到湿地的进水集水布水区4,进入湿地主要处理部分,污水中的污染物在其中经过植物根系吸收拦截和微生物的反应后,污水通过出水集水布水区12最后到达出水管14出水;同时根据湿地内部种植的植物所处的生长时期的不同调整湿地的水位,植物在生长初期将湿地床体水位调整在高水位,促进植物根系生长,随着时间的推移和植物的生长,慢慢将床体水位控制在床体中上及中部的位置,促进植物的进一步生长。
当运行落干人工湿地时,工艺如下:
污水通过时间控制装置(时控计)1控制的蠕动泵2进入进水管3,输送到湿地上方的穿孔布水管8,从上而下进入湿地主要处理部分,经过一定的淹没时间,污水中的污染物在其中经过植物根系吸收拦截和微生物的反应后,污水通过出水集水布水区12最后到达出水管14,其中出水时刻和出水时长由时间控制装置(时控计)1控制电磁阀13出水;经过一定的闲置时间后,再由进水管3进水处的时间控制装置(时控计)1再次进水,以此为一个运行周期不断循环。
当需要在一个系统中进行多种湿地运行时,在不同的内部池体运行不同的湿地,可通过控制运行参数,实现同步运行;当需要实现多级浸润度可控型人工湿地或是多级落干人工湿地时,可以用管道将湿地系统中的两道或三道串联,实现多级的湿地运行,满足实际需要。
以上所述仅是本发明的实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:包括浸润度可控型人工湿地系统、落干人工湿地系统以及植物叶面喷灌系统;所述浸润度可控型人工湿地系统包括沿水流方向顺序设置的进水管、进水集水布水区、进水多孔布水花墙、湿地床体、出水多孔布水花墙、出水集水布水区以及出水管;
所述植物叶面喷灌系统包括穿孔布水管,穿孔布水管设置在湿地床体的上方,穿孔布水管一端与进水管相连,所述进水管另一端与出水管相连;
所述落干人工湿地系统包括取水管,进水集水布水区与取水管相连,所述出水集水布水区与取水管相连。
2.根据权利要求1所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述进水多孔布水花墙与湿地床体之间设有无纺布;所述湿地床体与出水多孔布水花墙之间设有无纺布。
3.根据权利要求1所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述湿地床体内填充基质填料,基质填料上种植湿地植物。
4.根据权利要求3所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述基质填料包括从下至上依次设置的石灰石以及沸石。
5.根据权利要求4所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述石灰石的粒径为30-50mm,沸石的粒径为10-15mm。
6.根据权利要求3所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述湿地植物为空心菜、水芹、豆瓣菜、水稻、小麦中任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述取水管上设有水位控制阀。
8.根据权利要求1所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述进水管上设有进水阀门、时间控制装置以及蠕动泵,所述蠕动泵设置在进水阀门前端,所述时间控制装置与蠕动泵相连。
9.根据权利要求8所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述时间控制装置为时控计。
10.根据权利要求1所述的一种浸润度可控、落干、喷灌可切换型人工湿地尾水处理系统,其特征在于:所述出水管上设有电磁阀。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200811 |