CN112919733A - 一种人工湿地生态污水处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人工湿地生态污水处理设备，包括潜流池，潜流池的两侧设置有水道，两侧水道之间设置有基质层，基质层的表面种植有湿地植物，潜流池的尾端连接有水平高度低于潜流池的沉降槽，沉降槽的尾端通过堤板隔开设置有曝氧池，曝氧池内设置有种植板，种植板上水培有湿地植物，曝氧池内设置有水泵，水泵与种植板上方均匀分布的滴灌管连接向滴灌管内泵液，本发明将曝氧池与湿地进行结合，提高了对空间的利用率，且湿地植物的上半侧根茎暴露在空气之中，通过滴灌管滴灌，利用裸露的根茎形成更复杂的生态环境，利于更多种类微生物的繁育，同时裸露的更近能对滴灌的水流进行导流，形成水帘撞击曝氧池液面，增加曝氧效果，具有良好的发展前景。

Description

一种人工湿地生态污水处理设备
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体为一种人工湿地生态污水处理设备。
背景技术
人工湿地是在自然湿地降解污水的基础上发展起来的一种生态处理技术，利用生态系统中物理、化学、生物、生化等作用来实现对污染物净化去除。该技术目前被广泛地应用在生活污水和生产废水净化处理、江河湖库微污染水处理、生态系统恢复与重建等领域。
传统的人工湿地系统往往是将生物脱氮除磷与对水体的曝氧分开进行，先利用湿地植物对水体中的氮磷进行吸收，后通过额外设置的曝氧区域与曝氧设备对水体进行曝氧，提高水体含氧量，加速微生物对污水的分解，但是曝氧区域的额外设置增加了人工湿地系统的整体面积，却又没有对曝氧区域所占空间进行合理利用，导致了空间上的浪费。
发明内容
本发明的目的旨在于提供一种高空间利用率的人工湿地生态污水处理设备。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种人工湿地生态污水处理设备，包括潜流池，潜流池的两侧设置有水道，两侧水道之间设置有基质层，基质层的表面种植有湿地植物，潜流池的尾端连接有水平高度低于潜流池的沉降槽，沉降槽的尾端通过堤板隔开设置有曝氧池，曝氧池内设置有种植板，种植板上水培有湿地植物，曝氧池内设置有水泵，水泵与种植板上方均匀分布的滴灌管连接向滴灌管内泵液。
作为本发明进一步的方案：水道远离沉降槽的一侧设置有进水口，另一端直接连通沉降槽，水道的两端均设置有闸门，分别用于封闭出水口与切断水道、沉降槽之间的连通。
作为本发明进一步的方案：进水口设置在水道底部1/3位置处，水道内位于进水口上方的位置设置有沿水道延伸的沉降板，沉降板为倾斜的面板，远离基质层的一侧向下倾斜设置，沉降板远离基质层的一侧留有缺口连通水道的上下两侧。
作为本发明进一步的方案：水道的底面为向远离基质层侧的斜下方倾斜的斜面结构，斜面倾斜角度大于水道内沉降板的倾斜角度。
作为本发明进一步的方案：堤板的上表面为从潜流池侧到曝氧池侧高度由高到低的斜面结构，斜面靠近曝氧池一侧设置有突出的飞檐结构，飞檐结构的尾端设置有沿飞檐边缘横向排列的浪板。
作为本发明进一步的方案：浪板整体呈向上卷曲弯曲角度逐渐增大的螺旋状，浪板横向的直径与弯曲角度呈反比，随弯曲角度的增大逐渐减小，以浪板的最高点所在位置为分界点，浪板分为两部分，其中弯曲角度大的一部分为中间高、两侧沿弧面向斜下方延伸的隆起结构，弯曲角度小的一部分为中间凹陷，两侧向上卷曲的凹面结构。
作为本发明进一步的方案：种植板上设置有阵列排布的种植孔，种植孔内种植有湿地植物，湿地植物的根系通过种植孔从种植板底部探出，种植孔的底部外沿设置有爬架供湿地植物根茎攀附。
作为本发明进一步的方案：爬架由横向爬架与竖向爬架组成，横向爬架设置在竖向爬架的上侧，横向爬架为倒置的漏斗形网格结构，倾斜角度为5-10°，竖向爬架为倒置漏斗结构与圆筒结构的组合成网格结构，倒置漏斗结构的外沿连接有向下延伸圆筒结构，竖向爬架的漏斗结构的直径小于横向爬架的漏斗结构直径，倾斜角度为10-15°。
作为本发明进一步的方案：曝氧池的尾端设置有用于拦截水流的挡板，挡板最高点高度低于种植板底部爬架的最低点高度。
有益效果
1.本发明的曝氧池的上方通过种植板水培有湿地植物，将曝氧池与湿地结构进行结合，提高了对空间的利用率，减少了整体占地面积，且湿地植物种植于水面之上，植物的上半侧根茎暴露在空气之中，通过滴灌管滴灌，利用裸露的根茎形成更复杂的生态环境，利于更多种类微生物的繁育，同时裸露的更近能对滴灌的水流进行导流，形成水帘撞击曝氧池液面，增加曝氧效果。
2.本发明种植板底部外沿设置有爬架供湿地植物根茎攀附，爬架由横向爬架与竖向爬架组成，横向爬架设置在竖向爬架的上侧，横向爬架为倒置的漏斗形网格结构，倾斜角度为5-10°，竖向爬架为倒置漏斗结构与圆筒结构的组合成网格结构，倒置漏斗结构的外沿连接有向下延伸圆筒结构，竖向爬架的漏斗结构的直径小于横向爬架的漏斗结构直径，倾斜角度为10-15°，通过横向爬架的设置使得植物根茎在种植板的下侧形成横向的密集根茎层，通过密集的植物根茎起到均匀滴灌管内滴落的水滴的作用，保证种植板上湿地植物生长的均匀度，也通过密集交错的根茎起到固定湿地植物的作用，提高植物的抗风抗倒伏能力，而横向爬架下侧的竖向爬架通过更大的倾斜角度与底部圆筒结构，使下端的植物根茎分散更加均匀发散，且根茎之间留有更多空隙，便于微生物的生存繁育，也通过根茎对滴灌管滴管的水液进行导流，在散布的根茎尾端形成水滴，通过滴落的水滴滴落碰撞曝氧池液面加速空气中养分的溶解。
3.本发明水道远离沉降槽的一侧设置有进水口，水道内位于进水口上方的位置设置有沿水道延伸的沉降板，水道的另一端直接连通沉降槽，水道的两端均设置有闸门，分别用于封闭出水口与切断水道、沉降槽之间的连通，通过将进水口设置在底部与进水口上侧的沉降板，能在污水进入基质层之前对污水中的非可溶性杂质进行一次先行沉降，减少污水中的非可溶性杂质，减少基质层侧面进水处有大量的非可溶性杂质堆积影响水流量，两侧设置的水道与四角的闸门，通过轮流开启单组对角的闸门，能反转水流的流进方向，通过反向的水流对基质层两侧过滤污水堆积的杂质进行冲洗，防止杂质堵塞基质层影响水流流量，冲刷后掉落的杂质则水水流流进沉降槽内被收集。
4.本发明堤板的尾端设置有浪板，浪板整体呈向上卷曲弯曲角度逐渐增大的螺旋状，浪板横向的直径与弯曲角度呈反比，随弯曲角度的增大逐渐减小，以浪板的最高点所在位置为分界点，浪板分为两部分，其中弯曲角度大的一部分为中间高、两侧沿弧面向斜下方延伸的隆起结构，弯曲角度小的一部分为中间凹陷，两侧向上卷曲的凹面结构，通过螺旋状的浪板，水流进过浪板处时会依附浪板解耦股表面运动卷起，随浪板结构直径的减小逐渐从两侧形成水滴飞出，与两侧浪板同样形成的水滴碰撞，增大水体与空气的接触，提高水体内的含氧量，最后从浪板间间隙掉落至曝氧池内与曝氧池内水体再次碰撞进行曝氧，而浪板尾端的隆起结构起到切割水流的作用，将残余的水流导向两侧相邻浪板间隙处，防止残余水流顺浪板尾端结构流动后直接与下方浪板结构内水流碰撞影响水流流动。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的潜流池结构示意图。
图3为本发明的潜流池水道结构示意图。
图4为本发明的堤板结构示意图。
图5为本发明的浪板结构示意图。
图6为本发明的浪板结构剖视图。
图7为本发明的种植板结构剖视图。
图1-7中：1-潜流池，101-基质层，102-水道，103-进水口，104-闸门，105-沉降板，2-沉降槽，3-堤板，4-浪板，5-曝氧池，501-种植板，502-种植孔，503-爬架，5031-横向爬架，5032-竖向爬架，504-挡板，6-水泵，7-滴灌管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
请参阅图1-7，本发明实施例中，一种人工湿地生态污水处理设备，包括潜流池1，基质层101，水道102，进水口103，闸门104，沉降板105，沉降槽2，堤板3，浪板4，曝氧池5，种植板501，种植孔502，爬架503，横向爬架5031，竖向爬架5032，挡板504，水泵6，滴灌管7，潜流池1的两侧设置有水道102，两侧水道102之间设置有基质层101，基质层101的表面种植有湿地植物，潜流池1的尾端连接有水平高度低于潜流池1的沉降槽2，沉降槽2的尾端通过堤板3隔开设置有曝氧池5，曝氧池5内设置有种植板501，种植板501上水培有湿地植物，曝氧池5内设置有水泵6，水泵6与种植板501上方均匀分布的滴灌管7连接向滴灌管7内泵液。
其中：水道102远离沉降槽2的一侧设置有进水口103，另一端直接连通沉降槽2，水道102的两端均设置有闸门104，分别用于封闭出水口103与切断水道102、沉降槽2之间的连通，通过两侧设置的水道102与四角的闸门104，通过轮流开启单组对角位置的闸门104，能反转水流的流进方向，通过反向的水流对基质层101单侧过滤污水堆积的杂质进行冲洗，防止杂质堵塞基质层101影响水流流量，冲刷后掉落的杂质则水水流流进沉降槽2内被收集。
其中：进水口103设置在水道102底部1/3位置处，水道102内位于进水口103上方的位置设置有沿水道延伸的沉降板105，沉降板105为倾斜的面板，远离基质层101的一侧向下倾斜设置，沉降板105远离基质层的一侧留有缺口连通水道102的上下两侧，通过将进水口103设置在水道102底部与进水口103上侧的沉降板105，能在污水进入基质层101之前对污水中的非可溶性杂质进行一次先行沉降，减少污水中的非可溶性杂质，减少基质层101侧面进水处有大量的非可溶性杂质堆积影响水流量。
其中：水道102的底面为向远离基质层101侧的斜下方倾斜的斜面结构，斜面倾斜角度大于水道102内沉降板105的倾斜角度，通过斜面结构便于对污水中沉降的杂质进行收集，斜面的倾斜角度大于水道102内沉降板105的倾斜角度，使得在水道102斜面的尾端留有收集杂质的空间，防止杂质堆积后堵塞沉降板105的缺口。
其中：堤板3的上表面为从潜流池1侧到曝氧池5侧高度由高到低的斜面结构，斜面靠近曝氧池5一侧设置有突出的飞檐结构，飞檐结构的尾端设置有沿飞檐边缘横向排列的浪板4，通过堤板3的斜面结构形成高度落差，提高水流速度配合浪板4结构扬起水流使水体之间碰撞起到曝氧效果，突出的飞檐结构则起到导流作用，防止水流沿堤板3侧壁流下，保证了水流落下的速度，保证了水流碰撞保曝氧池5液面时的曝氧效果。
其中：浪板4整体呈向上卷曲弯曲角度逐渐增大的螺旋状，浪板4横向的直径与弯曲角度呈反比，随弯曲角度的增大逐渐减小，以浪板4的最高点所在位置为分界点，浪板4分为两部分，其中弯曲角度大的一部分为中间高、两侧沿弧面向斜下方延伸的隆起结构，弯曲角度小的一部分为中间凹陷，两侧向上卷曲的凹面结构，通过螺旋状的浪板4，水流经过浪板4处时会依附浪板4结构表面运动卷起，随浪板4结构直径的减小逐渐从两侧形成水滴飞出，与两侧浪板4同样形成的水滴碰撞，提高水体与空气的接触时间与面积，增加水体内的含氧量，最后从浪板4间间隙掉落至曝氧池5内与曝氧池5内水体再次碰撞进行曝氧，而浪板4尾端的隆起结构起到切割水流的作用，将残余的水流导向两侧相邻浪板4间隙处，防止残余水流顺浪板4尾端结构流动后直接与下方浪板4结构内水流碰撞影响水流流动。
其中：种植板501上设置有阵列排布的种植孔502，种植孔502内种植有湿地植物，湿地植物的根系通过种植孔502从种植板501底部探出，种植孔501的底部外沿设置有爬架503供湿地植物根茎攀附，通过设置爬,503，便于湿地植物的根茎攀附生长，起到支撑根茎的作用，促进根茎的生长发育。
其中：爬架503由横向爬架5031与竖向爬架5032组成，横向爬架5031设置在竖向爬架5032的上侧，横向爬架5031为倒置的漏斗形网格结构，倾斜角度为5-10°，竖向爬架5032为倒置漏斗结构与圆筒结构的组合成网格结构，倒置漏斗结构的外沿连接有向下延伸圆筒结构，竖向爬架5032的漏斗结构的直径小于横向爬架5031的漏斗结构直径，倾斜角度为10-15°，通过横向爬架5031的设置使得植物根茎在种植板501的下侧形成横向的密集根茎层，通过密集的植物根茎起到均匀滴灌管7内滴落的水滴的作用，保证种植板501上湿地植物生长的均匀度，也通过密集交错的根茎起到固定湿地植物的作用，提高植物的抗风抗倒伏能力，而横向爬架5031下侧的竖向爬架5032通过更大的倾斜角度与底部圆筒结构，使下端的植物根茎分散更加均匀发散，且根茎之间留有更多空隙，便于微生物的生存繁育，也通过根茎对滴灌管7流出的水液进行导流，在散布的根茎尾端形成水滴，通过滴落的水滴滴落碰撞曝氧池6液面加速空气中养分的溶解。
其中：曝氧池5的尾端设置有用于拦截水流的挡板504，挡板504最高点高度低于种植板501底部爬架503的最低点高度，通过设置较矮的挡板504限制曝氧池5的液面高度，与堤板3、种植板501之间形成高度差，通过高度差形成水体的碰撞达到曝氧效果。
在使用本发明的过程中，开启单组对角侧的闸门104，污水通过潜流池1的进水口103流入单侧水道102内，由于沉降板105的阻碍作用，污水中的非可溶性杂质经过一次沉降在水道102的底部斜面处堆积，沉降后的污水横向流过基质层101，通过基质层101与基质层101表面种植的湿地植物对污水中的氮磷进行吸收，以及通过湿地环境的微生物对污水中的有机物进行分解，实现对污水的净化，经过基质层101过滤净化的污水通过另一侧水道102流入沉降槽2内，通过沉降槽2进行二次沉降，后顺堤板3的斜面流向堤板3尾端的浪板4，水流经过浪板4处时会依附浪板4结构表面运动卷起，随浪板4结构直径的减小逐渐从两侧形成水滴飞出，与两侧浪板4同样形成的水滴碰撞，提高水体与空气的接触时间与面积，增加水体内的含氧量，最后从浪板4间间隙掉落至曝氧池5内与曝氧池5内水体再次碰撞进行曝氧，曝氧池5内的污水通过种植板501上种植的湿地植物的根茎进行二次的净化，同时水泵6泵取曝氧池5内的水体通过滴灌管7滴灌在种植板501的表面，水液通过种植孔502流下后顺湿地植物的根茎滴落，与曝氧池6液面碰撞加速空气中养分的溶解，最后从挡板504的上侧流出曝氧池5；
当基质层101侧面由于过滤污水堆积的不可溶性杂质堆积过多时，杂质堵塞基质层101侧面影响污水的流通率，通过切换所有闸门104启闭状态，可以对污水流向进行改变，使污水反流，对堵塞的基质层101侧表面进行冲洗，恢复污水的流通率，并对水道102内一次沉降的杂质进行冲洗，将杂质全部导入沉降槽2内进行沉降收集，便于杂质的清理。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于，包括潜流池(1)，潜流池(1)的两侧设置有水道(102)，两侧水道(102)之间设置有基质层(101)，基质层(101)的表面种植有湿地植物，潜流池(1)的尾端连接有水平高度低于潜流池(1)的沉降槽(2)，沉降槽(2)的尾端通过堤板(3)隔开设置有曝氧池(5)，曝氧池(5)内设置有种植板(501)，种植板(501)上水培有湿地植物，曝氧池(5)内设置有水泵(6)，水泵(6)与种植板(501)上方均匀分布的滴灌管(7)连接向滴灌管(7)内泵液。
2.根据权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：水道(102)远离沉降槽(2)的一侧设置有进水口(103)，另一端直接连通沉降槽(2)，水道(102)的两端均设置有闸门(104)，分别用于封闭出水口(103)与切断水道(102)、沉降槽(2)之间的连通。
3.根据权利要求2所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：进水口(103)设置在水道(102)底部1/3位置处，水道(102)内位于进水口(103)上方的位置设置有沿水道延伸的沉降板(105)，沉降板(105)为倾斜的面板，远离基质层(101)的一侧向下倾斜设置，沉降板(105)远离基质层的一侧留有缺口连通水道(102)的上下两侧。
4.根据权利要求3所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：水道(102)的底面为向远离基质层(101)侧的斜下方倾斜的斜面结构，斜面倾斜角度大于水道(102)内沉降板(105)的倾斜角度。
5.根据权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：堤板(3)的上表面为从潜流池(1)侧到曝氧池(5)侧高度由高到低的斜面结构，斜面靠近曝氧池(5)一侧设置有突出的飞檐结构，飞檐结构的尾端设置有沿飞檐边缘横向排列的浪板(4)。
6.根据权利要求5所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：浪板(4)整体呈向上卷曲弯曲角度逐渐增大的螺旋状，浪板(4)横向的直径与弯曲角度呈反比，随弯曲角度的增大逐渐减小，以浪板(4)的最高点所在位置为分界点，浪板(4)分为两部分，其中弯曲角度大的一部分为中间高、两侧沿弧面向斜下方延伸的隆起结构，弯曲角度小的一部分为中间凹陷，两侧向上卷曲的凹面结构。
7.根据权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：种植板(501)上设置有阵列排布的种植孔(502)，种植孔(502)内种植有湿地植物，湿地植物的根系通过种植孔(502)从种植板(501)底部探出，种植孔(501)的底部外沿设置有爬架(503)供湿地植物根茎攀附。
8.根据权利要求7所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：爬架(503)由横向爬架(5031)与竖向爬架(5032)组成，横向爬架(5031)设置在竖向爬架(5032)的上侧，横向爬架(5031)为倒置的漏斗形网格结构，倾斜角度为5-10°，竖向爬架(5032)为倒置漏斗结构与圆筒结构的组合成网格结构，倒置漏斗结构的外沿连接有向下延伸圆筒结构，竖向爬架(5032)的漏斗结构的直径小于横向爬架(5031)的漏斗结构直径，倾斜角度为10-15°。
9.根据权利要求7所述的一种人工湿地生态污水处理设备，其特征在于：曝氧池(5)的尾端设置有用于拦截水流的挡板(504)，挡板(504)最高点高度低于种植板(501)底部爬架(503)的最低点高度。
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