CN112607866B - 湿地污水净化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了湿地污水净化装置,包括:湿地模块阵列,湿地模块包括筒体和填充在筒体内部的人工湿地基质,外筒外壁设置有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口;第一连接管和第二连接管,第一连接管的两端分别将相邻两个湿地模块的第一出水口和第一进水口连通,第二连接管的两端分别将相邻两个湿地模块的第二出水口和第二进水口连通;第一布水管和第二布水管,第一布水管沿着行方向延伸,第一布水管的侧壁上间隔设置有多个第一布水口。本发明还提供了污水处理方法。本发明通过切换污水在湿地模块内的流动方向,能够改善湿地基质的堵塞情况,提升污水处理能力。

Description

湿地污水净化装置及方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域。更具体地说,本发明涉及一种湿地污水净化装置及方法。
背景技术
人工湿地是人工建造的湿地系统,用于通过化学、生物作用处理污水。目前的人工湿地存在一大问题是湿地基质易堵塞,影响人工湿地的污水处理能力。因此,亟需设计一种能够一定程度克服上述缺陷的技术方案。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种湿地污水净化装置及方法,通过切换污水在湿地模块内的流动方向,能够改善湿地基质的堵塞情况,提升污水处理能力。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,根据本发明的一个方面,本发明提供了湿地污水净化装置,包括:
湿地模块阵列,其包括多行多列湿地模块,所述湿地模块包括筒体和填充在所述筒体内部的人工湿地基质,所述外筒外壁设置有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口,所述第一进水口与所述第一出水口相对,并且沿着列方向,所述第二进水口与所述第二出水口相对,并且沿着行方向;
第一连接管和第二连接管,所述第一连接管的两端分别将相邻两个所述湿地模块的第一出水口和所述第一进水口连通,所述第二连接管的两端分别将相邻两个所述湿地模块的第二出水口和所述第二进水口连通,所述第一连接管和所述第二连接管上分别设置有第一阀门和第二阀门;
第一布水管和第二布水管,所述第一布水管沿着所述行方向延伸,所述第一布水管的侧壁上间隔设置有多个第一布水口,多个所述第一布水口分别与最外一行的所述湿地模块的第一进水口连通,所述第二布水管沿着所述列方向延伸,所述第二布水管的侧壁上间隔设置有多个第二布水口,多个所述第二布水口分别与最外一列的所述湿地模块的第二进水口连通,所述第一布水管和所述第二布水管分别与污水源连通,所述第一布水管和所述第二布水管上分别设置有第一总阀门和第二总阀门。
进一步地,所述的湿地污水净化装置,所述湿地污水净化装置至少包括第一工作模式和第二工作模式,当处于所述第一工作模式时,所述第一总阀门和所述第一阀门开启,所述第二总阀门和所述第二阀门关闭,当处于所述第二工作模式时,所述第二总阀门和所述第二阀门开启,所述第一总阀门和所述第一阀门关闭。
进一步地,所述的湿地污水净化装置,间隔第一预定时间段在所述第一工作模式和所述第二工作模式间切换。
进一步地,所述的湿地污水净化装置,所述第一总阀门、所述第一阀门、所述第二总阀门及所述第二阀门均为电磁阀。
进一步地,所述的湿地污水净化装置,所述第一布水管上设置有第一总流量计,所述第二布水管上设置有第二总流量计,所述第一连接管上设置有第一流量计,所述第二连接管上设置有第二流量计;
将第二预定时间段内所述第一总流量计的流量值、所述第一流量计的流量值输入、所述第二总流量计的流量值和所述第二流量计的流量值输入神经网络模型,输出各所述湿地模块的堵塞值;
根据堵塞值确定是否更换人工湿地基质;
其中,所述神经网络模型根据历史数据训练获得。
进一步地,所述的湿地污水净化装置,所述行方向与所述列方向呈60度角。
进一步地,所述的湿地污水净化装置,所述筒体内可拆卸设置有网筒,所述网筒内设置有人工湿地基质,所述人工湿地基质由下至上依次包括砾石层、煤矸石层和土壤层,所述砾石层的平均粒径为2~4厘米,所述煤矸石层的平均粒径为7~10毫米,所述土壤层内种植有挺水植物。
进一步地,所述的湿地污水净化装置,所述湿地模块阵列中,每行所述湿地模块的高度位置依次降低,每列所述湿地模块的高度位置依次降低。
根据本发明的另一个方面,还提供了湿地污水净化方法,使用所述的湿地污水净化装置对污水进行处理。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明的湿地污水净化装置通过包括多个湿地模块的湿地模块阵列组成,在单个湿地模块堵塞后,即可进行单独更换,可以避免因局部堵塞造成湿地污水净化装置全部无法使用。本发明通过湿地模块阵列,切换污水在各湿地模块内的流动方向,利用污水自行对湿地基质进行冲洗,改善湿地基质的堵塞情况,提升湿地污水净化装置的持续污水处理能力。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明湿地模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示,本申请的实施例提供了湿地污水净化装置,包括:湿地模块阵列,其包括多行多列湿地模块,所述湿地模块4包括筒体和填充在所述筒体内部的人工湿地基质406,所述外筒外壁设置有第一进水口401、第二进水口403、第一出水口402和第二出水口404,所述第一进水口401与所述第一出水口402相对,并且沿着列方向,所述第二进水口403与所述第二出水口404相对,并且沿着行方向;第一连接管5和第二连接管6,所述第一连接管5的两端分别将相邻两个所述湿地模块4的第一出水口402和所述第一进水口401连通,所述第二连接管6的两端分别将相邻两个所述湿地模块4的第二出水口404和所述第二进水口403连通,所述第一连接管5和所述第二连接管6上分别设置有第一阀门和第二阀门;第一布水管2和第二布水管3,所述第一布水管2沿着所述行方向延伸,所述第一布水管2的侧壁上间隔设置有多个第一布水口,多个所述第一布水口分别与最外一行的所述湿地模块4的第一进水口401连通,所述第二布水管3沿着所述列方向延伸,所述第二布水管3的侧壁上间隔设置有多个第二布水口,多个所述第二布水口分别与最外一列的所述湿地模块4的第二进水口403连通,所述第一布水管2和所述第二布水管3分别与污水源连通,优选设置污水进管1,与第一布水管2和第二布水管3连通,所述第一布水管2和所述第二布水管3上分别设置有第一总阀门和第二总阀门。
在上述实施例中,人工湿地基质可以采用现有的人工湿地基质,能够实现基本的污水处理功能即可。筒体可采用混凝土制造,内部添加人工湿地基质,形成湿地模块,湿地模块具有沿着列方向的第一进水口401和第一出水口402,以及沿着行方向的第二进水口403和第二出水口404。多个湿地模块沿着行方向和列方向排布,组成湿地模块阵列,湿地模块阵列中的湿地模块有第一连接管5和第二连接管6连接起来,位于最外两行的湿地模块,相邻的湿地模块只有第二出水口404与第二进水口403通过第二连接管6连通,位于最外两列的湿地模块,相邻的湿地模块只有第一出水口402与第一进水口401通过第一连接管5连通,其它湿地模块中,相邻的湿地模块的第二出水口404与第二进水口403通过第二连接管6连通,且第一出水口402与第一进水口401通过第一连接管5连通。最外两行湿地模块中的一行的第一进水口401与第一布水管2的第一布水口连通,最外两列湿地模块中的一列的第二进水口403与第二布水管3的第二布水口连通,最外两行湿地模块中的另一行的第一出水口402与第一集水管8连通,最外两列湿地模块中的另一列的第二出水口与第二集水管7连通,第一集水管8和第二集水管7与污水排管9连通。第一布水管2和第二布水管3上分别设置有第一总阀门和第二总阀门,第一连接管5上设置第一阀门,第二连接管6上设置第二阀门,第一布水管2和第二布水管3用于引入污水,通过第一总阀门、第二总阀门、第一阀门和第二阀门的开启、闭合,实现污水流动方向的改变。行方向和列方向的角度可根据需要任意选择,但第一进水口401和第二进水口403的轴线夹角不应过小,以更好地实现冲洗功能。各总阀门和阀门可根据需要选择手动阀、电动阀等。
本实施例在使用时,首先通过第一布水管2引入污水,污水依次从各湿地模块的第一进水口401进入,并从第一出水口402流出,使用一段时间后,通过使用阀门,使得污水从第二布水管3引入,此时污水依次从各湿地模块的第二进水口403进入,并从第二出水口404流出,实现对污水的处理,并同时实现对人工湿地基质的冲洗。如此循环,对人工湿地基质不断冲洗,降低人工湿地基质堵塞的可能性,并可以在第一个方向堵塞后,第二个方向的污水流动对第一个方向的堵塞情况造成扰动,促使堵塞情况的改善。可以看出,本实施例通过包括多个湿地模块的湿地模块阵列组成,在单个湿地模块堵塞后,即可进行单独更换,可以避免因局部堵塞造成整个湿地污水净化装置全部无法使用,并通过切换污水在各湿地模块内的流动方向,利用污水自行对湿地基质进行冲洗,改善湿地基质的堵塞情况,提升湿地污水净化装置的持续污水处理能力。
在另一些实施例中,所述湿地污水净化装置至少包括第一工作模式和第二工作模式,当处于所述第一工作模式时,所述第一总阀门和所述第一阀门开启,所述第二总阀门和所述第二阀门关闭,当处于所述第二工作模式时,所述第二总阀门和所述第二阀门开启,所述第一总阀门和所述第一阀门关闭。这些实施例提供了自动化运行湿地污水净化装置的方式,即在第一工作模式和第二工作模式间切换。
在另一些实施例中,间隔第一预定时间段在所述第一工作模式和所述第二工作模式间切换,即定时切换,第一预定时间段可根据实验统计或经验确定。
在另一些实施例中,所述第一总阀门、所述第一阀门、所述第二总阀门及所述第二阀门均为电磁阀,电磁阀方便设定程序使得湿地污水净化装置自动运行。
在另一些实施例中,所述第一布水管2上设置有第一总流量计,所述第二布水管3上设置有第二总流量计,所述第一连接管5上设置有第一流量计,所述第二连接管6上设置有第二流量计;将第二预定时间段内所述第一总流量计的流量值、所述第一流量计的流量值输入、所述第二总流量计的流量值和所述第二流量计的流量值输入神经网络模型,输出各所述湿地模块4的堵塞值;根据堵塞值确定是否更换人工湿地基质;其中,所述神经网络模型根据历史数据训练获得。这些实施例中,通过设置第一总流量计、第二总流量计、第一流量计和第二流量计实现对第一布水管2、第二布水管3、第一连接管5和第二连接管6内流量的检测,优选可采用无机械阻挡件的电磁流量计。堵塞值为量化堵塞程度的值,可根据污水流经湿地模块的速度确定,历史数据可根据实验获得,即获得各流量计的流量值,并针对各湿地模块测量堵塞值,利用多组流量值和堵塞值训练获得神经网络模型。在实际处理污水过程中,将各湿地模块编号,将第二预定时间段内的流量值输入神经网络模型,输出各编号的湿地模块的堵塞值,根据堵塞值确定湿地模块是否堵塞,若堵塞则可更换人工湿地基质。
在另一些实施例中,所述行方向与所述列方向呈60度角,即第一进水口401和第二进水口403的轴线夹角为120度,相比于其它角度,冲洗效果更好。
在另一些实施例中,所述筒体内可拆卸设置有网筒405,所述网筒405内设置有人工湿地基质406,所述人工湿地基质406由下至上依次包括砾石层、煤矸石层和土壤层,所述砾石层的平均粒径为2~4厘米,所述煤矸石层的平均粒径为7~10毫米,所述土壤层内种植有挺水植物,网筒405方便在不移动筒体的情况下,更换人工湿地基质406。
在另一些实施例中,所述湿地模块4阵列中,每行所述湿地模块4的高度位置依次降低,每列所述湿地模块4的高度位置依次降低,即利用重力作用促进污水流动,优选地,湿地模块阵列可设置在斜面上。
根据本申请的实施例还提供了湿地污水净化净化方法,使用所述的湿地污水净化装置对污水进行处理,可参考污水处理装置部分的描述,通过第一布水管2引入污水,污水依次从各湿地模块的第一进水口401进入,并从第一出水口402流出,使用一段时间后,通过使用阀门,使得污水从第二布水管3引入,此时污水依次从各湿地模块的第二进水口403进入,并从第二出水口404流出,实现对污水的处理,并同时实现对人工湿地基质的冲洗。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明湿地污水净化装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.湿地污水净化装置,其特征在于,包括:
湿地模块阵列,其包括多行多列湿地模块,所述湿地模块包括筒体和填充在所述筒体内部的人工湿地基质,外筒外壁设置有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口,所述第一进水口与所述第一出水口相对,并且沿着列方向,所述第二进水口与所述第二出水口相对,并且沿着行方向;
第一连接管和第二连接管,所述第一连接管的两端分别将相邻两个所述湿地模块的第一出水口和所述第一进水口连通,所述第二连接管的两端分别将相邻两个所述湿地模块的第二出水口和所述第二进水口连通,所述第一连接管和所述第二连接管上分别设置有第一阀门和第二阀门;
第一布水管和第二布水管,所述第一布水管沿着所述行方向延伸,所述第一布水管的侧壁上间隔设置有多个第一布水口,多个所述第一布水口分别与最外一行的所述湿地模块的第一进水口连通,所述第二布水管沿着所述列方向延伸,所述第二布水管的侧壁上间隔设置有多个第二布水口,多个所述第二布水口分别与最外一列的所述湿地模块的第二进水口连通,所述第一布水管和所述第二布水管分别与污水源连通,所述第一布水管和所述第二布水管上分别设置有第一总阀门和第二总阀门;
所述湿地污水净化装置至少包括第一工作模式和第二工作模式,当处于所述第一工作模式时,所述第一总阀门和所述第一阀门开启,所述第二总阀门和所述第二阀门关闭,当处于所述第二工作模式时,所述第二总阀门和所述第二阀门开启,所述第一总阀门和所述第一阀门关闭;
间隔第一预定时间段在所述第一工作模式和所述第二工作模式间切换;所述第一布水管上设置有第一总流量计,所述第二布水管上设置有第二总流量计,所述第一连接管上设置有第一流量计,所述第二连接管上设置有第二流量计;
将第二预定时间段内所述第一总流量计的流量值、所述第一流量计的流量值输入、所述第二总流量计的流量值和所述第二流量计的流量值输入神经网络模型,输出各所述湿地模块的堵塞值;
根据堵塞值确定是否更换人工湿地基质;
其中,所述神经网络模型根据历史数据训练获得。
2.如权利要求1所述的湿地污水净化装置,其特征在于,所述第一总阀门、所述第一阀门、所述第二总阀门及所述第二阀门均为电磁阀。
3.如权利要求1所述的湿地污水净化装置,其特征在于,所述行方向与所述列方向呈60度角。
4.如权利要求1所述的湿地污水净化装置,其特征在于,所述筒体内可拆卸设置有网筒,所述网筒内设置有人工湿地基质,所述人工湿地基质由下至上依次包括砾石层、煤矸石层和土壤层,所述砾石层的平均粒径为2~4厘米,所述煤矸石层的平均粒径为7~10毫米,所述土壤层内种植有挺水植物。
5.如权利要求1所述的湿地污水净化装置,其特征在于,所述湿地模块阵列中,每行所述湿地模块的高度位置依次降低,每列所述湿地模块的高度位置依次降低。
6.湿地污水净化方法,其特征在于,使用权利要求1~5任一所述的湿地污水净化装置对污水进行处理。
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