CN112919622A - 垂直流人工湿地污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种垂直流人工湿地污水处理装置，包括湿地池体以及布置在湿地池体内的通气结构；湿地池体内设置有填料基质，填料基质的上方设置有布水管，填料基质的底部设置有集水管，集水管的一端贯穿湿地池体的侧壁并延伸至湿地池体的外部，以使经填料基质处理过的污水通过集水管排出；通气结构包括连通的第一通气管和第二通气管，第一通气管布置在填料基质内，第一通气管为各段位于同一平面内的螺旋通气管，螺旋通气管的侧壁上开设有进气口和第一排气孔；第二通气管的一端与进气口连通，第二通气管的另一端延伸至填料基质的外部且与空气连通。基于此，填料基质内能够实现氧的传输，提高了污水中的溶解氧含量，强化了有机物、氮和磷等的去除效果。

Description

垂直流人工湿地污水处理装置

技术领域

本公开涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种垂直流人工湿地污水处理装置。

背景技术

人工湿地是近几年兴起的污水生态处理技术，可用于对污水厂尾水进行深度净化，近几年在我国得到广泛的应用。其利用透水性的填料基质、水生或沼生的植物和依附于填料基质生长的微生物所组成的复合生态系统，通过物理(吸附、过滤、沉淀)、化学(离子交换)、生物(植物生长提取营养物质、微生物新陈代谢)三者之间的有机结合净化污水。

然而，现有的人工湿地内部氧气含量不足，填料基质内的氧气传输能力有限，从而无法为微生物提供好氧、缺氧、厌氧多种生存环境，极大影响人工湿地污水处理功能的发挥，导致污染物去除效果不佳。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种垂直流人工湿地污水处理装置。

本公开提供了一种垂直流人工湿地污水处理装置，包括湿地池体以及布置在所述湿地池体内的通气结构；

所述湿地池体内设置有填料基质，所述填料基质的上方设置有用于向所述填料基质配水的布水管，所述填料基质的底部设置有集水管，所述集水管的一端贯穿所述湿地池体的侧壁并延伸至所述湿地池体的外部，以使经所述填料基质处理过的污水通过所述集水管排出；

所述通气结构包括连通的第一通气管和第二通气管，所述第一通气管布置在所述填料基质内，所述第一通气管为螺旋通气管，所述螺旋通气管的侧壁上开设有进气口和第一排气孔；所述第二通气管的一端与所述进气口连通，所述第二通气管的另一端延伸至所述填料基质的外部且与空气连通。

可选择地，所述第一排气孔为多个；所有所述第一排气孔中，至少有两个所述第一排气孔沿所述螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布。

可选择地，所有所述第一排气孔中，至少有两个所述第一排气孔沿所述螺旋通气管的周向间隔排布。

可选择地，所述进气口为多个，多个所述进气口沿所述螺旋通气管的延伸方向间隔设置；所述第二通气管为多个，一个所述第二通气管对应一个所述进气口，多个所述第二通气管在水平面上的投影之间的连线形成为螺旋状。

可选择地，所述填料基质上设置有支撑结构，所述支撑结构沿朝向远离所述填料基质的方向延伸，所述布水管固定在所述支撑结构的远离所述填料基质的一端；所述布水管包括主管道和支管道，所述主管道的进水口与尾水的排放口连接，所述主管道的出水口与所述支管道的进水口连接；所述支管道靠近所述填料基质的一侧开设有多个喷水口，部分所述喷水口沿所述支管道的周向间隔设置，部分所述喷水口沿所述支管道的轴向间隔设置。

可选择地，所述填料基质的下方设置有细砂垫层，所述集水管布置在所述细砂垫层和所述填料基质之间；所述集水管靠近所述填料基质的一侧开设有多个集水口，部分所述集水口沿所述集水管的周向间隔设置，部分所述集水口沿所述集水管的轴向间隔设置。

可选择地，所述填料基质包括从上至下层叠设置的第一填料层、第二填料层以及第三填料层；所述第一填料层、所述第二填料层、所述第三填料层均为向下凹陷的曲面填料层。

可选择地，所述第一填料层和所述第二填料层之间设置有第一空气层，所述第二填料层和所述第三填料层之间设置有第二空气层，第一空气层内和所述第二空气层内均设置有所述螺旋通气管；所述第一空气层和所述第二空气层内均包括多组架空支撑部，多组所述架空支撑部沿所述螺旋通气管的延伸方向间隔设置，所述螺旋通气管通过多组所述架空支撑部分别固定在所述第一空气层内和所述第二空气层内。

可选择地，所述第一填料层、所述第二填料层、所述第三填料层的厚度之比为1:2:1；所述第一填料层、所述第二填料层、所述第三填料层的填料粒径分别为10-20mm、15-30mm、40-60mm。

可选择地，所述第一填料层、所述第二填料层、所述第三填料层均采用建筑废砌块。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的垂直流人工湿地污水处理装置，通过在湿地池体的填料基质内设置通气结构，其中，通气结构包括连通的第一通气管和第二通气管，将第一通气管布置在填料基质内，第一通气管形成为螺旋通气管，该螺旋通气管的各段位于同一平面内，且螺旋通气管的侧壁上开设有进气口和第一排气孔，第一排气孔用于向填料基质内传输氧气，螺旋通气管与填料基质接触更加均匀，从而实现均匀充氧。第二通气管的一端与进气口连通，第二通气管的另一端延伸至填料基质的外部且与空气连通。如此设计，进入至第二通气管内的空气，沿第二通气管的轴向流动并通过第一通气管上的进气口进入至第一通气管，空气沿第一通气管的延伸方向流动并通过第一排气孔释放排出，由于第一通气管布置在填料基质内，此时，外部的氧气即被传输进入至填料基质内，也就是说，填料基质内能够实现氧的传输，从而提高了湿地内部污水中的溶解氧含量，进而提高了本公开提供的人工湿地污水处理装置对污水中有机物、氮和磷等污染物的去除效果。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述垂直流人工湿地污水处理装置的结构示意图；

图2为本公开实施例所述垂直流人工湿地污水处理装置中填料基质的另一结构示意图；

图3为本公开实施例所述垂直流人工湿地污水处理装置中通气结构的示意图；

图4为本公开实施例所述垂直流人工湿地污水处理装置中第一通气管的结构示意图；

图5为本公开实施例所述垂直流人工湿地污水处理装置中第一通气管的径向剖面图；

图6为本公开实施例所述垂直流人工湿地污水处理装置中布水管的结构示意图；

图7为本公开实施例所述垂直流人工湿地污水处理装置中支管道的径向剖面图。

其中，10-湿地池体；20-通气结构；21-第一通气管；211-第一排气孔；212-进气口；22-第二通气管；221-保护盖；30-填料基质；31-第一填料层；32-第二填料层；33-第三填料层；40-布水管；41-主管道；42-支管道；421-喷水口；50-集水管；60-支撑结构；70-细砂垫层；81-第一空气层；82-第二空气层；90-防渗层。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考图1至图7中所示，本公开提供一种垂直流人工湿地污水处理装置，包括湿地池体10以及布置在湿地池体10内的通气结构20；湿地池体10内设置有填料基质30，填料基质30的上方设置有用于向填料基质30配水的布水管40，填料基质30的底部设置有集水管50，集水管50的一端贯穿湿地池体10的侧壁并延伸至湿地池体10的外部，以使经填料基质30处理过的污水通过集水管50排出；通气结构20包括连通的第一通气管21和第二通气管22，第一通气管21布置在填料基质30内，第一通气管21为螺旋通气管，螺旋通气管的侧壁上开设有进气口212和第一排气孔211；第二通气管22的一端与进气口212连通，第二通气管22的另一端延伸至填料基质30的外部且与空气连通。

通过上述技术方案，本公开提供的垂直流人工湿地污水处理装置，通过设置湿地池体10，湿地池体10内具有填料基质30，填料基质30的上方设置有用于向填料基质30配水的布水管40，在填料基质30的底部设置有集水管50，该集水管50的一端贯穿湿地池体10的侧壁并延伸至湿地池体10的外部，以使经填料基质30处理过的污水通过集水管50排出。与此同时，该湿地池体10内布置通气结构20，通气结构20包括连通的第一通气管21和第二通气管22。具体实现时，第一通气管21布置在填料基质30内，第一通气管21形成为螺旋通气管，且螺旋通气管的侧壁上开设有进气口212和第一排气孔211，第一排气孔211用于向填料基质30内传输氧气，螺旋通气管与填料基质30接触更加均匀，从而布气均匀。第二通气管22的一端与进气口212连通，第二通气管22的另一端延伸至填料基质30的外部且与空气连通。如此设计，进入至第二通气管22内的氧气，沿第二通气管22的轴向流动并通过第一通气管21上的进气口212进入至第一通气管21，氧气沿第一通气管21的延伸方向流动并通过第一排气孔211释放排出，由于第一通气管21布置在填料基质30内，此时，外部的氧气即被释放传输至填料基质30内，也就是说，填料基质30之间能够实现氧传输，从而提高了人工湿地内部的溶解氧含量，进而提高了本公开提供的人工湿地污水处理装置对污水中有机物、氮和磷等污染物的去除效果。

在此需要说明的是，通气结构20可以以任意合适的方式设置，能够向填料基质30内部传输氧气以实现填料基质30内的氧传输即可，在此不做过多限制。

作为一种可选的实施方式，参考图1至图4中所示，填料基质30为平面层，第一通气管21为螺旋通气管，螺旋通气管布置在填料基质30内且各段位于同一平面。螺旋通气管对填料基质30内空间的利用率较高，在填料基质30内有限的布置空间内，螺旋通气管一方面可提供较长的氧气传输通道，另一方面使氧气传输通道在填料基质30内布置更加均匀，从而在填料基质30内部形成丰富均匀的氧传输，提高了人工湿地内部的溶解氧含量，强化了有机物去除、磷吸附以及深度硝化功能，进而提高了污水处理效果。

作为一种可选的实施方式，参考图2至图4中所示，填料基质30的各层可以是曲面层，与此同时，布置在填料基质30内的的螺旋通气管的各段位于不同的平面，也就是说，螺旋通气管为与填料基质30形状匹配的螺旋上升通气管或螺旋下降通气管。

其中，螺旋通气管能够在任意位置处随意变形但不会断裂，方便施工，使用寿命高，可以补偿装配误差。

另外，沿填料基质30的厚度方向，在填料基质30内可以布设一层螺旋通气管，也可以布设两侧或多层通气管，根据具体的湿地结构和施工条件而定，在此不做过多限制。

作为另一种可选的实施方式，第一通气管21为弧形通气管，弧形通气管为多个，多个弧形通气管沿周向围合布设，具体的是，多个弧形通气管的一端均沿靠近填料基质30中心处的方向周向间隔布置在填料基质30的中心处附近，多个弧形通气管的另一端均沿靠近填料基质30外缘的方向周向间隔布置在填料基质30的外缘处，所有弧形通气管的弧形面同侧设置。各弧形通气管的侧壁上均开设有进气口212和第一排气孔211，各弧形通气管分别连通有至少一个第二通气管22，至少一个第二通气管22的一端与对应的弧形通气管的进气口212连通，至少一个第二通气管22的另一端延伸至填料基质30的外部且与空气连通。

在本实施例中，第二通气管22贯穿填料基质30，具体的是，第二通气管22的一端与第一通气管21上的进气口212连通，第二通气管22的另一端延伸至填料基质30的外部且与空气连通。也就是说，位于填料基质30内部的第一通气管21通过第二通气管22与外部空气连通，从而使外部空气比较方便的穿过填料基质30流动至第一通气管21内，以在填料基质30内部形成氧气传递环境，提高了湿地池体10内污水中的溶解氧含量，进而提高了污水处理效果。

其中，第二通气管22沿水流方向可以垂直或以任意合适的角度倾斜布置在填料基质30中。

另外，第二通气管22的位于填料基质30外部的一端设置有侧向开口的保护盖221，保护盖221可以具有多种实现形式，能够满足第二通气管22与空气连通的同时还可以避免雨水进入即可。例如，保护盖221可以由第二通气管22的位于填料基质30外部的一端沿朝向靠近填料基质30的方向弯折形成。

作为一种可选的实施方式，位于填料基质30内的第二通气管22的侧壁上开设有第二排气孔，第二排气孔的孔径小于第一排气孔211的孔径，如此设计，第二通气管22在给第一通气管21传输空气以通过第一通气管21在填料基质30的厚度方向实现氧传递的同时，还可以通过第二排气孔为填料基质30内部供气以在填料基质30的宽度方向和长度反向实现氧传输，从而在填料基质30之间形成丰富的氧气传递环境，提高了湿地池体10内污水中的溶解氧含量，进而提高了污水处理效果。

其中，第二排气孔为多个，部分第二排气孔沿第二通气管22的周向间隔设置，部分第二排气孔沿第二通气管22的轴向间隔设置，布气均匀。

在本实施例中，氧气通过第一排气孔211被传输在填料基质30内部，如此设计，靠近第一排气孔211处的污水进行好氧处理，同时，远离第一排气孔211处的污水进行厌氧处理，在湿地池体10内的同一平面内，厌氧处理和好氧处理同时进行，同时营造了微生物的硝化-反硝化环境，从而实现了本公开提供的垂直流人工湿地污水处理装置对尾水高效强化脱氮功能。

此外，在填料基质30内布置通气结构20，空气通过通气结构20上的第一排气孔211被传输在填料基质30内，一方面可以在填料基质30内实现氧传递，提高了污水中氧的传质速率，避免厌氧环境的生成。另一方面在填料基质30内，空气被释放的同时，第一排气孔211周围可以形成水环流，在一定程度上对污水进行了搅动，不仅使附着在填料基质30上的微生物可以与污水充分接触，提高有机物的去除效果，还可以防止填料基质30堵塞，延长人工湿地的生态过滤寿命，进而提高使用寿命。

进一步地，参考图3和图4中所示，为了均匀布气，螺旋通气管的侧壁上开设的第一排气孔211为多个，多个第一排气孔211可以以任意合适的方式布置，能够实现将螺旋通气管内流动的空气均匀流畅的传输至填料基质30之间即可，在此不作过多限制。

具体实现时，所有第一排气孔211中，至少有两个第一排气孔211沿螺旋通气管的延伸方向间隔设置，优选的，至少有两个第一排气孔211沿螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布，所有第一排气孔211中的另一部分第一排气孔211可以设置在螺旋通气管侧壁的任意合适位置。

其中，沿螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布的至少两个第一排气孔211的中心的连线可以位于同一条直线上，也可以分别位于不同的直线上。

示例性地，至少有两个第一排气孔211沿螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布，且沿螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布的第一排气孔211的中心的连线沿螺旋通气管的侧壁呈螺旋线。

进一步地，为了均匀布气，所有第一排气孔211中，至少有两个第一排气孔211沿螺旋通气管的周向间隔排布，也就是说，多个第一排气孔211中，至少有两个第一排气孔211沿螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布，且至少有两个第一排气孔211沿螺旋通气管的周向间隔排布，即，部分第一排气孔211沿螺旋通气管的周向间隔排布在螺旋通气管的侧壁上，部分第一排气孔211沿螺旋通气管的轴向间隔排布在螺旋通气管的侧壁上，布局均匀，从而在填料基质30之间实现氧气的均匀传输，提高了污水的处理效果。另外，所有第一排气孔211中的另一部分第一排气孔211可以设置在螺旋通气管侧壁的任意合适位置。

优选的，周向间隔排布的至少两个第一排气孔211的中心线分别与同侧的填料基质30的垂线之间的夹角呈锐角，也就是说，第一排气孔211避开水流方向开设，即，第一排气孔211与填料基质30非正对设置，可以避免第一排气孔211堵塞，提高使用寿命，进而提高了人工湿地生态过滤寿命，污水处理效果好。

示例性地，参考图4和图5中所示，螺旋通气管的侧壁上开设有四排第一排气孔211，四排第一排气孔211沿螺旋通气管的周向等间距设置，各排第一排气孔211均包括多个第一排气孔211，多个第一排气孔211沿螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布，螺旋通气管的整体性好，美观规则，能够在填料基质30内部均匀布气。

在本实施例中，第一排气孔211可以是矩形排气孔、圆形排气孔、菱形排气孔等任意合适的形状。

进一步地，为了减小空气在螺旋通气管中的传输路径，提高布气效率，参考图3中所示，在螺旋通气管的侧壁上开设的进气口212为多个，多个进气口212沿螺旋通气管的延伸方向间隔设置，与此同时，第二通气管22为多个，一个第二通气管22对应一个进气口212，多个第二通气管22的远离螺旋通气管的一端均延伸至填料基质30外部，且多个第二通气管22在水平面上的投影之间的连线形成为螺旋状。

在本实施例中，参考图1中所示，为了增大布水管40的出水喷射范围，保证湿地单位的均匀布水，填料基质30上设置有支撑结构60，支撑结构60沿朝向远离填料基质30的方向延伸，布水管40固定在支撑结构60的远离填料基质30的一端。

其中，支撑结构60可以具有多种实现形式，只要能够将布水管40稳定的支撑起来即可，具体结构根据实际的施工环境和要求而定，在此不做过多限制。例如，支撑结构60可以是支撑柱、支撑圆台、支撑墙等。

另外，布水管40可以通过任意合适的方式固定在支撑结构60的远离填料基质30的一端上，例如，布水管40可以采用结构胶、卡箍结构固定在支撑结构60上。

此外，本领域普通技术人员容易想到的是，还可以在支撑结构60的远离填料基质30的一端上向下形成用于容纳布水管40的凹槽，凹槽与布水管40的外径相适应，具体实现时，布水管40被固定在凹槽内，结构简单，容易实现，固定牢固。

在此需要说的是，优选的，布置在支撑结构60上的布水管40位于同一水平面上，水头损失小，保证均匀布水。

在本实施例中，参考图1和图6中所示，布水管40包括主管道41和支管道42，主管道41的进水口与尾水的排放口连接，主管道41的出水口与支管道42的进水口连接。

在此需要说明的是，应尽可能利用实际现有的尾水水头，在高度差允许的情况下，采用重力自流对本公开提供的垂直流人工湿地污水处理装置进行配水。若施工现场没有可利用水头，需采用泵站进行一次提升，然后再采用重力流进行配水。

其中，尾水可以是城镇生活污水的污水处理厂的出水，也可以是工业废水的污水处理厂的出水等。

另外，主管道41和支管道42可以选用任意合适材质制成的管道，例如不锈钢管、三型聚丙烯管(PPR)、聚乙烯管(PE)、聚氯乙烯管(PVC)等。

在本实施例中，主管道41布设于湿地基质的中心处，主管道41的四周通过多个支管道42进行连接，多个支管道42在主管道41周围可以以任意合适的方式围设，如此设计，采用中心布水，尾水经过主管道41并由中心的主管道41向四周的支管道42均匀分散配水，水头损失小，布水均匀。

进一步地，参考图1、图6和图7中所示，支管道42靠近填料基质30的一侧开设有多个喷水口421，部分喷水口421沿支管道42的周向间隔设置，部分喷水口421沿支管道42的轴向间隔设置，也就是说，支管道42的侧壁上沿其周向和轴向均分散配水，布水均匀。

示例性地，支管道42的侧壁上开设有两排喷水口421，两排喷水口421沿支管道42的周向间隔设置，且两排喷水口421均布置在支管道42的靠近填料基质30的一侧，两排喷水口421均包括多个沿支管道42的轴向间隔排布的喷水口421。

优选的，两排喷水口421布置在靠近填料基质30一侧的支管道42的竖直垂线的两侧，例如，各排喷水口421与竖直垂线之间的夹角为45°，布水均匀。

其中，与主管道41连通的多个支管道42位于同一水平面，保证布水均匀，水头损失小。

另外，在进水水头满足条件的情况下，多个支管道42与填料基质30之间可以留有任意合适的配置距离，能够保证喷水口421排出的污水均匀喷洒在填料基质30上即可，示例性的，支管道42与填料基质30之间的间隔距离是10cm，喷水口421的喷水范围较均匀。

此外，喷水口421可以是矩形喷水口、圆形喷水口、菱形喷水口等任意合适的形状。

在本实施例中，参考图1中所示，填料基质30的下方设置有细砂垫层70，集水管50布置在细砂垫层70和填料基质30之间，一方面可以减少集水管50在填料基质30内的占据空间，使得湿地池体10内的污水能够与填料基质30充分接触，污水处理效果好。另一方面，在一定程度上可以避免填料基质30内的小粒径填料堵塞集水管50，提高集水管50的使用寿命。

进一步地，集水管50靠近填料基质30的一侧开设有多个集水口，部分集水口沿集水管50的周向间隔设置，部分集水口沿集水管50的轴向间隔设置，也就是说，集水管50的靠近填料基质30的侧壁上沿其周向和轴向都开设有集水口，在湿地池体10的底部可以均匀收水并排出，保证良好的水力条件。

示例性的，集水管50的侧壁上开设有两排集水口，两排集水口沿集水管50的周向间隔设置，且两排集水口均布置在集水管50的靠近填料基质30的一侧，两排集水口均包括多个沿集水管50的轴向间隔排布的集水口。

优选的，两排集水口布置在靠近填料基质30一侧的集水管50的竖直垂线的两侧，例如，各排集水口与竖直垂线之间的夹角为45°，集水均匀。

其中，在细砂垫层70和填料基质30之间可以布置有多个集水管50，集水管50可以是圆柱形集水管或环形集水管，容易获得，多个圆柱形集水管或环形集水管位于同一平面且水平间隔设置。当然，在细砂垫层70和填料基质30之间还可以仅布置一个螺旋形集水管，该螺旋形集水管在湿地池体10内的空间利用率较高，在有限的布置空间内，螺旋形集水管可以形成较均匀的集水通道。

此外，集水口可以是矩形集水口、圆形集水口、菱形集水口等任意合适的形状。

进一步地，细砂垫层70下方还布置有防渗层90，防渗层90可以采用膨润土防水毯或两布一膜(HDPE)形成的防渗膜。

在此需要说明的是，细砂垫层70宜采用质地均匀，表面光滑的结构，不宜使用菱角锋利的碎石等坚硬材料，避免刺破底层防渗膜。

参考图1和图2中所示，填料基质30包括从上至下层叠设置的第一填料层31、第二填料层32以及第三填料层33，第一填料层31、第二填料层32、第三填料层33均为向下凹陷的曲面填料层。

其中，曲面填料层设计，一方面在湿地池体10结构不变的情况下，可以增大污水与填料基质30的接触面积，从而提高污水的过滤、吸附能力，污水处理效果好。另一方面，通过控制布水管40的进水量，曲面填料层的凹面部分使少量污水在一定时间段内的停留聚集，提高水力停留时间，营造厌氧缺氧的微生物反硝化环境，实现尾水的深度脱氮，污水处理效果好。

在本实施例中，为了提高填料基质30之间的氧传递，螺旋通气管在填料基质30内可以布置一层、两层或多层，各层螺旋通气管之间通过第二通气管22连通并与外部空气连通。

其中，各螺旋通气管可以直接铺设在对应的各填料层中间，也就是说，各螺旋通气管与对应的填料层的填料基质30融为一体，以为该层填料基质30内提供良好的氧传输环境。

另外，各螺旋通气管也可以布置在相邻的填料层之间，也就是说，在相邻的填料层之间构建空气层，将螺旋通气管布置在该对应的空气层中，以为相邻的填料层的填料基质30均提供良好的氧传输环境。

在本实施例中，第一填料层31可以是碎石或卵石层，第二填料层32可以是砾石层或火山岩层，第三填料层33可以是卵石层，其中，第一填料层31、第二填料层32以及第三填料层33的粒径从上之下依次增大。

进一步地，参考图1和图2中所示，第一填料层31和第二填料层32之间设置有第一空气层81，第二填料层32和第三填料层33之间设置有第二空气层82，第一空气层81内和第二空气层82内均设置有螺旋通气管，即，沿湿地池体10的厚度方向，三层填料基质30内布置有两层螺旋通气管，布气均匀，填料基质30之间的氧传输效率高，进而强化人工湿地系统的污水处理功能。

为了连接方便，第一空气层81和第二空气层82内均包括多组架空支撑部，多组架空支撑部沿螺旋通气管的延伸方向间隔设置，螺旋通气管通过多组架空支撑部分别固定在第一空气层81内和第二空气层82内。

其中，架空支撑部可以是砖块或废旧砌块围合形成的梅花状架空结构，该梅花状架空结构与螺旋通气管的外径相匹配。

参考图1和图2中所示，第一填料层31、第二填料层32、第三填料层33的厚度之比为1:2:1；第一填料层31、第二填料层32、第三填料层33的填料粒径分别为10-20mm、15-30mm、40-60mm。其中，第一填料层31和第二填料层32之间的第一空气层81、第二填料层32和第三填料层33之间的第二空气层82的厚度为70-90mm，第一空气层81和第二空气层82内均布置有螺旋通气管。即，本公开提供的池底池体从上之下共五层，依次为第一填料层31、第一空气层81、第二填料层32、第二空气层82、第三填料层33。

示例性地，第一填料层31可以是粒径为15mm、厚度为210mm的碎石层，第二填料层32可以是粒径为20mm、厚度为420mm的火山岩层，第三填料层33可以是粒径为50mm、厚度为210mm的卵石层，其中，第一空气层81和第二空气层82的厚度均为80mm，布置在第一空气层81和第二空气层82内的通气管的厚度不大于80mm。

本领域普通技术人员容易理解的是，填料基质30的上方还种植有湿地植物，湿地植物通常以当地适宜生长的植物为主，同时还可以考虑四季花色的搭配，例如美人蕉、花叶芦竹、再力花等。

进一步地，第一填料层31、第二填料层32、第三填料层33均采用经过破碎和筛分处理的建筑废砌块，例如红砖砌块，混凝土砌块，可以废物回收再利用，节约成本，绿色环保。

综上所述，本公开提供的垂直流人工湿地污水处理装置从上之下包括：湿地植物、布水管40、碎石或卵石层、螺旋通气管、砾石层或火山岩层、螺旋通气管、卵石层、集水管50以及防渗层90。填料基质30内的双层螺旋通气管的设计，可以使外部的空气传输至填料基质30内，也就是说，填料基质30内能够实现氧传输，从而提高了人工湿地内部的溶解氧含量，进而提高了本公开提供的人工湿地污水处理装置对污水中有机物、氮和磷等污染物的去除效果。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，包括湿地池体(10)以及布置在所述湿地池体(10)内的通气结构(20)；

所述湿地池体(10)内设置有填料基质(30)，所述填料基质(30)的上方设置有用于向所述填料基质(30)配水的布水管(40)，所述填料基质(30)的底部设置有集水管(50)，所述集水管(50)的一端贯穿所述湿地池体(10)的侧壁并延伸至所述湿地池体(10)的外部，以使经所述填料基质(30)处理过的污水通过所述集水管(50)排出；

所述通气结构(20)包括连通的第一通气管(21)和第二通气管(22)，所述第一通气管(21)布置在所述填料基质(30)内，所述第一通气管(21)为螺旋通气管，所述螺旋通气管的侧壁上开设有进气口(212)和第一排气孔(211)；所述第二通气管(22)的一端与所述进气口(212)连通，所述第二通气管(22)的另一端延伸至所述填料基质(30)的外部且与空气连通。

2.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述第一排气孔(211)为多个；

所有所述第一排气孔(211)中，至少有两个所述第一排气孔(211)沿所述螺旋通气管的延伸方向等距离间隔排布。

3.根据权利要求2所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所有所述第一排气孔(211)中，至少有两个所述第一排气孔(211)沿所述螺旋通气管的周向间隔排布。

4.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述进气口(212)为多个，多个所述进气口(212)沿所述螺旋通气管的延伸方向间隔设置；

所述第二通气管(22)为多个，一个所述第二通气管(22)对应一个所述进气口(212)，多个所述第二通气管(22)在水平面上的投影之间的连线形成为螺旋状。

5.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述填料基质(30)上设置有支撑结构(60)，所述支撑结构(60)沿朝向远离所述填料基质(30)的方向延伸，所述布水管(40)固定在所述支撑结构(60)的远离所述填料基质(30)的一端；

所述布水管(40)包括主管道(41)和支管道(42)，所述主管道(41)的进水口与尾水的排放口连接，所述主管道(41)的出水口与所述支管道(42)的进水口连接；

所述支管道(42)靠近所述填料基质(30)的一侧开设有多个喷水口(421)，部分所述喷水口(421)沿所述支管道(42)的周向间隔设置，部分所述喷水口(421)沿所述支管道(42)的轴向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述填料基质(30)的下方设置有细砂垫层(70)，所述集水管(50)布置在所述细砂垫层(70)和所述填料基质(30)之间；

所述集水管(50)靠近所述填料基质(30)的一侧开设有多个集水口，部分所述集水口沿所述集水管(50)的周向间隔设置，部分所述集水口沿所述集水管(50)的轴向间隔设置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述填料基质(30)包括从上至下层叠设置的第一填料层(31)、第二填料层(32)以及第三填料层(33)；

所述第一填料层(31)、所述第二填料层(32)、所述第三填料层(33)均为向下凹陷的曲面填料层。

8.根据权利要求7所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述第一填料层(31)和所述第二填料层(32)之间设置有第一空气层(81)，所述第二填料层(32)和所述第三填料层(33)之间设置有第二空气层(82)，第一空气层(81)内和所述第二空气层(82)内均设置有所述螺旋通气管；

所述第一空气层(81)和所述第二空气层(82)内均包括多组架空支撑部，多组所述架空支撑部沿所述螺旋通气管的延伸方向间隔设置，所述螺旋通气管通过多组所述架空支撑部分别固定在所述第一空气层(81)内和所述第二空气层(82)内。

9.根据权利要求7所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述第一填料层(31)、所述第二填料层(32)、所述第三填料层(33)的厚度之比为1:2:1；

所述第一填料层(31)、所述第二填料层(32)、所述第三填料层(33)的填料粒径分别为10-20mm、15-30mm、40-60mm。

10.根据权利要求7所述的垂直流人工湿地污水处理装置，其特征在于，所述第一填料层(31)、所述第二填料层(32)、所述第三填料层(33)均采用建筑废砌块。

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