CN115231708B - 一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，包括前置缓冲组件用于降低流入人工湿地处理的废水的流速；好氧微生物养殖组件设置在前置缓冲组件的下游，用于培育好氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；兼性微生物养殖组件用于组合式培育兼性微生物和厌氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；沉积种植沟设置在前置缓冲组件和兼性微生物养殖组件之间，用于将废水中的悬浮物沉降并栽培多种类型配置的植物，以使得沉积种植沟内的氧气浓度增高；稳定缓冲管设置在最后一个好氧微生物养殖组件之后，用于对富氧处理后的水质进行杀菌；本发明分别针对性提高不同种类微生物的活性以增强微生物作用。
Description
技术领域
本发明涉及人工湿地技术领域，具体涉及一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统。
背景技术
现有的人工湿地系统大多用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，填充一定深度的土壤或填料层，种植芦苇一类的维管束植物或根系发达的水生植物，污水由湿地的一端通过布水管渠进入，以推流方式与布满生物膜的介质表面和溶解氧进行充分的植物根区接触而获得净化。
因此现有的人工湿地系统大多为上下分层方式，且从上到下分为绿植层、填料层和土壤层，且在人工湿地系统的上层培育好氧微生物、中层培育兼性微生物且下层培育厌氧微生物。
其中，好氧微生物通过呼吸作用，将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水；厌氧微生物将有机物质分解成二氧化碳和甲烷，兼性微生物中的硝化细菌将铵盐硝化，反硝化细菌将硝态氮还原成氮气等等。通过这一系列的作用，污水中的主要有机污染物都能得到降解同化，成为微生物细胞的一部分，其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中。
但是现有人工湿地系统还存在的缺陷为：
为了实现好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物的共存，需要将水池或沟槽下挖很深，且为了上下分层的每种好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物都能发挥分解作用，则废水在人工湿地系统的停留时间长，降解净化水质效率慢，另外，如果为了提高好氧微生物的活性而向人工湿地内注入氧气时，则影响厌氧微生物的活性，而如果为了提高厌氧微生物的活性而使得人工湿地内的氧气含量低时，则影响好氧微生物的活性，因此不方便通过增温或者调控污水的氧气量来提高微生物活性。
发明内容
本发明提供一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，以解决现有技术中的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，包括：前置缓冲组件、沉积种植沟、兼性微生物养殖组件、稳定缓冲管以及好氧微生物养殖组件；
所述前置缓冲组件用于降低流入人工湿地处理的废水的流速；
所述沉积种植沟设置在所述前置缓冲组件的下游，用于将废水中的悬浮物沉降并栽培多种类型配置的植物，以使得所述沉积种植沟内的氧气浓度增高；
所述兼性微生物养殖组件设置在所述沉积种植沟的下游，用于组合式培育兼性微生物和厌氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；
所述好氧微生物养殖组件设置在所述兼性微生物养殖组件的下游，用于培育好氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；
所述稳定缓冲管设置在所述好氧微生物养殖组件的下游，用于对微生物作用处理后的水质进行杀菌。
作为本发明的一种优选方案，所述兼性微生物养殖组件的数量为至少两个；所述好氧微生物养殖组件的数量为至少两个，且所述兼性微生物养殖组件的数量与所述好氧微生物养殖组件的数量相同；
其中，首个所述兼性微生物养殖组件设置于所述沉积种植沟的下游，首个所述好氧微生物养殖组件设置与首个所述兼性微生物养殖组件的下游，至少两个所述兼性微生物养殖组件与至少两个所述好氧微生物养殖组件交替设置；
所述稳定缓冲管设置在最后一个所述好氧微生物养殖组件的下游。
作为本发明的一种优选方案，所述沉积种植沟从上游到下游依次划分为砾石填区、石英砂填区和纤维沉淀区，所述砾石填区与所述石英砂填区之间设置有第一挡板，所述石英砂填区与所述纤维沉淀区之间设置有第二挡板；所述第一挡板固定在底部，所述第一挡板的上端供水流出；所述第二挡板固定在上部，所述第二挡板的下端可供水流出；
所述砾石填区和石英砂填区内均设有漂浮浸水层板，所述漂浮浸水层板的下表面朝向进水方向设有多个交叉分布的V形拦截板，所述V形拦截板的内部设有多个设置在两板之间的筑根连杆，所述漂浮浸水层板上对应每个所述V形拦截板的位置设有第二种植孔，所述第二种植孔内设有深根丛生型植物，且所述漂浮浸水层板的每两个夹层之间设有浮游植物。
作为本发明的一种优选方案，所述漂浮浸水层板的两侧通过固定绳栓钉在所述沉积种植沟的沟堤上，所述漂浮浸水层板为透明板材，且所述浮浸水层板从上到下分为多层面板，每两层面板之间形成容纳浮游植物生长的空间，且所述沉积种植沟的水从所述第二种植孔进入每两层面板的空间内。
作为本发明的一种优选方案，所述好氧微生物养殖组件包括透明盛水筒，以及设置在所述透明盛水筒内的倒三角基质塔，所述倒三角基质塔利用层叠分布的基质层培养好氧微生物以净化水质；
其中，所述倒三角基质塔包括设置在所述透明盛水筒内的第一中心立柱，以及设置在所述第一中心立柱上的多个层叠分布的第一承载面板，每个所述第一承载面板的下表面均安装有多个第一基质栽盆，两个相邻的所述第一承载面板之间的间距相同，且所述第一承载面板的面积从下到上依次增大以形成倒三角状。
作为本发明的一种优选方案，所述第一承载面板上设有多圈呈圆形分布的安装切孔，所述第一基质栽盆的顶端挂扣在所述安装切孔内，每个所述第一承载面板上的所述第一基质栽盆呈环形分布且占满整个所述第一承载面板的表面；
所述第一基质栽盆从底部到开口依次分为基质填充层、隔离层以及镂空网板层，所述隔离层与镂空网板层之间通过多根均匀分布的顶柱连接，所述隔离层与镂空网板层之间形成根系发展区域，所述第一承载面板上对应第一基质栽盆的开口位置设有第一种植孔。
作为本发明的一种优选方案，所述基质填充层内的基质为沸石、页岩、碎瓦片和砾石的其中一种或多种；
所述镂空网板层内设有浅根型水生植物，所述浅根型水生植物的根系攀附在所述顶柱上，所述浅根型水生植物通过根系向所述基质填充层供氧。
作为本发明的一种优选方案，所述第一基质栽盆为上下窄中间宽的鼓形盆，且所述第一基质栽盆的表面设有密集分布的依附穿孔，所述依附穿孔的孔径小于所述基质填充层内的基质尺寸。
作为本发明的一种优选方案，多个所述第一承载面板的外周设有均匀分布的除藻板，所述除藻板紧贴所述透明盛水筒的内壁，所述透明盛水筒的上端设有驱动组件，所述驱动组件通过带动所述第一中心立柱旋转，以带动所述第一承载面板和所述除藻板同步旋转。
作为本发明的一种优选方案，所述兼性微生物养殖组件包括半遮光立体筒，以及设置在所述半遮光立体筒内部的正三角基质塔，所述半遮光立体筒的上半段半透光且下半段全遮光，所述正三角基质塔利用层叠分布的基质层培养兼性微生物和厌氧微生物以净化水质。
所述正三角基质塔包括第二中心立柱，以及设置在所述第二中心立柱上层叠分布的第二承载面板，处于半透光段的所述第二承载面板的上表面均设置有多个第一基质栽盆，且处于全遮光段的所述第二承载面板的上表面设置有多个第二基质球盆，两个相邻的所述第二承载面板之间的间距相同，且所述第二承载面板的面积从上到下依次增大以形成正三角状；
所述第二基质球盆按照环形分布在所述第二承载面板的上表面，且所述第二基质球盆内填充有附着基质填充层，所述第二基质球盆的表面也设有密集分布的依附穿孔。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明利用水平流动水体分别培育三类微生物，分别利用好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物分解废水中的有机物，在系统内可实现一个区域沿深度方向不同氧气浓度；沿水平方向强化了好氧、兼性空间；多个好氧-缺氧微环境的复合作用，从而达到净化水质的目的，且本实施方式可以分别独立提高好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物的生物活性，通过对好氧微生物的培育环境增加氧气含量以及水体温度，来增强微生物作用，且通过兼性微生物吸收水体中残留的氧气来增强微生物作用，最后利用厌氧微生物分解含氧量极低的水体中的残留有机物，依次独立提高水体中的微生物活性，避免三种微生物集成在一个垂直水体中造成活性相互排斥的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供的人工湿地系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的沉积种植沟的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的好氧微生物养殖组件的整体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第一基质栽盆的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第一基质栽盆的外表面结构示意图；
图6为本发明实施例提供的兼性微生物养殖组件的整体结构示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-前置缓冲组件；2-好氧微生物养殖组件；3-兼性微生物养殖组件；4-沉积种植沟；5-稳定缓冲管；6-基质填充层；7-隔离层；8-镂空网板层；9-顶柱；10-依附穿孔；11-第一种植孔；
21-透明盛水筒；22-倒三角基质塔；
221-第一中心立柱；222-第一承载面板；223-第一基质栽盆；224-安装切孔；225-除藻板；226-驱动组件；
31-半遮光立体筒；32-正三角基质塔；
321-第二中心立柱；322-第二承载面板；323-第二基质球盆；
41-砾石填区；42-石英砂填区；43-纤维沉淀区；44-漂浮浸水层板；45-V形拦截板；46-筑根连杆；47-第二种植孔；48-固定绳栓；
431-纤维多孔毡；432-弹性编织网；433-插孔。
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。
如图1所示，本发明提供了一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，按照上下游依次分为：
前置缓冲组件1、沉积种植沟4、兼性微生物养殖组件3、稳定缓冲管5以及好氧微生物养殖组件2；
所述前置缓冲组件1用于降低流入人工湿地处理的废水的流速；
所述沉积种植沟4设置在所述前置缓冲组件1的下游，用于将废水中的悬浮物沉降并栽培多种类型配置的植物，以使得所述沉积种植沟4内的氧气浓度增高；
所述兼性微生物养殖组件3设置在所述沉积种植沟4的下游，用于组合式培育兼性微生物和厌氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；
所述好氧微生物养殖组件2设置在所述兼性微生物养殖组件3的下游，用于培育好氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；
所述稳定缓冲管5设置在所述兼所述好氧微生物养殖组件2的下游，用于对微生物作用处理后的水质进行杀菌。
具体的，前置缓冲组件1用于降低建造人工湿地所用的废水的流速，方便废水中的污泥沉淀物在沉积种植沟内下沉形成种植区，还需要特别说明的是，前置缓冲组件1实现降低废水流速的功能可以为通过过滤废水的方式来实现，前置缓冲组件1利用多级的过滤处理，可以过滤到废水中的大体量杂质，同时还可以降低废水的流速，以方便在沉积种植沟4的滞留沉积工作。
沉积种植沟4的深度需求低，沉积种植沟4按照上下游划分绿植种植区，沉积种植沟4能够在一定使用范围内容纳沉积的污泥沉淀物即可，而绿植种植区一方面实现更好的固土，另一方面可以向沉积种植沟4的水体内输入氧气，由于沉积种植沟4的深度低，沉积种植沟4内的微生物含量相对传统的立式沟槽来说较低，从而沉积种植沟4水体中的氧气含量较高，进而使得输入至好氧微生物养殖组件2的水体内富含氧气，从而方便提高好氧微生物养殖组件2内的好氧微生物的分解作用活性。
可选的，对于沉积种植沟4内沉积的杂质，可以通过水泵抽取的方式去除，本实施例对此不做限定。
湿地系统中的微生物是降解水体中污染物的主力军，好氧微生物通过呼吸作用，将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水，在本实施方式中，沉积种植沟4内的水体输入至好氧微生物养殖组件2内，此时水体内的氧气含量高，从而好氧微生物的活性也比较高，可以实现快速的分解污水中的污染物。
稳定缓冲管5用于对微生物作用处理后的水质进行杀菌，其中稳定缓冲管5为透光材质的管道，可以在稳定缓冲管5外套设UV杀菌灯，以消除稳定缓冲管5内的有害病毒。
人工湿地的主要作用是为了将废水通过吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、杀菌转化为可用水，而前置缓冲组件1、沉积种植沟4、好氧微生物养殖组件2和兼性微生物养殖组件3起到了吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀和微生物分解工作，而稳定缓冲管5主要起到杀菌作用。
需要特别说明的是，兼性微生物养殖组件3内培养两个种类的微生物，分别为兼性微生物和厌氧微生物，其中厌氧微生物可以在有氧和无氧的环境中生存，而厌氧微生物仅在无氧的环境中生存。
由于好氧微生物养殖组件2利用好氧微生物降解废水中的有机物和含氮污染物，将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水，而好氧微生物通过呼吸作用也吸收了大量的氧气，并产生二氧化碳，导致好氧微生物养殖组件2输出的水体中的二氧化碳含量增加，而氧气含量降低。
因此兼性微生物养殖组件3的上半段内培育兼性微生物，进一步的利用水体中的氧气分解废水中的有机物，进一步降低水体中的氧气含量，而兼性微生物养殖组件3的下半段内培育厌氧微生物，此时水体中几乎没有氧气了，厌氧微生物将有机物质分解成二氧化碳和甲烷，通过这一系列的作用，污水中的主要有机污染物都能得到降解同化，成为微生物细胞的一部分，其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中，从而本实施方式能够实现溶解氧供应与微生物培育的较好匹配，因而可实现较好的氧化还原反应，且提高了每种微生物的活性，以增强微生物作用。
可选的，所述兼性微生物养殖组件3的数量为至少两个；所述好氧微生物养殖组件2的数量为至少两个，且所述兼性微生物养殖组件3的数量与所述好氧微生物养殖组件2的数量相同；其中，首个所述兼性微生物养殖组件3设置于所述沉积种植沟4的下游，首个所述好氧微生物养殖组件2设置与首个所述兼性微生物养殖组件3的下游，至少两个所述兼性微生物养殖组件3与至少两个所述好氧微生物养殖组件2交替设置。所述稳定缓冲管5设置在最后一个所述好氧微生物养殖组件2的下游。
基于上述结构设计，水体经过至少两个缺氧-好氧-缺氧-好氧的环境，使得湿地系统更加丰富立体，且可以保证经过好氧微生物养殖组件2可以流出含氧量较高的水。
根据上述可知，本实施方式的人工湿地系统区别于现有的人工湿地装置，现有的人工湿地装置大多为立体分层结构，且不同种类的微生物也为分层式的结构分布在人工湿地的水体内，如果为了提高好氧微生物的活性而向人工湿地内注入氧气时，则影响厌氧微生物的活性，而如果为了提高厌氧微生物的活性而使得人工湿地内的氧气含量低时，则影响好氧微生物的活性，因此为了达到不同种类的微生物活性平衡，则现有的人工湿地装置中的微生物作用效果比较差。
而本实施方式的人工湿地系统为水平连接构造而成，将植物种植区、好氧微生物培育区和厌氧微生物培育区分为上下游的顺次连接方式，能够实现溶解氧供应与微生物培育的较好匹配，因而可实现较好的氧化还原反应，且提高了每种微生物的活性，以增强微生物作用，来提高人工湿地系统对废水处理的工作效率。
沉积种植沟4根据上述可知，其主要目的是使得废水中的沉淀物下沉，并以沉淀物为营养源种植植物，从而实现固土和供氧的作用，以提高输入至好氧微生物养殖组件2的水体内的氧气含量。
如图2所示，沉积种植沟4从上游到下游依次划分为砾石填区41、石英砂填区42和纤维沉淀区43，所述砾石填区41与所述石英砂填区42之间设置有第一挡板411，所述石英砂填区42与所述纤维沉淀区43之间设置有第二挡板421；所述第一挡板固定在底部，所述第一挡板的上端供水流出，且第一挡板的高度可以根据水体深度进行自由调节；所述第二挡板固定在上部，所述第二挡板的下端可供水流出，且第二挡板的高度可以根据水体深度进行自由调节；通过设置第一挡板以及第二挡板，使水体沿着折流方向形成溶解氧浓度不断变化的环境。
砾石填区41和石英砂填区42内均设有漂浮浸水层板44，漂浮浸水层板44的下表面朝向进水方向设有多个交叉分布的V形拦截板45，V形拦截板45的内部设有多个设置在两板之间的筑根连杆46，漂浮浸水层板44上对应每个V形拦截板45的位置设有第二种植孔47，第二种植孔47内设有深根丛生型植物，且漂浮浸水层板44的每两个夹层之间设有浮游植物。
漂浮浸水层板44的两侧通过固定绳栓48钉在沉积种植沟4的沟堤上，漂浮浸水层板44为透明板材，且漂浮浸水层板44从上到下分为多层面板，每两层面板之间形成容纳浮游植物生长的空间，且沉积种植沟4的水从第二种植孔47进入每两层面板的空间内。
纤维沉淀区43包括设置在沉积种植沟4底部的纤维多孔毡431，以及设置在纤维多孔毡431上方的弹性编织网432，且弹性编织网432上形成多个插孔433，在插孔433内种植深根散生型植物，深根散生型植物的根系伸入纤维多孔毡431的孔网内以进行固根。
沉积种植沟4主要依靠砾石填区41、石英砂填区42和纤维沉淀区43来滞留沉淀废水中的污泥等沉淀物，具体的实现方式为：
漂浮浸水层板44下端的V形拦截板45用于拦截废水中的沉淀物，且利用正对V形拦截板45的深根丛生型植物进行固土，根丛生型植物的根系缠绕在筑根连杆46上，可以提高根系的生长稳定性，以使得V形拦截板45内的沉淀物越来越多，而砾石和石英砂也可以促进废水中的沉淀物滞留。
另外，漂浮浸水层板44从上到下分为多层面板，每两层面板之间形成容纳浮游植物生长的空间，漂浮浸水层板44可以提高深根丛生型植物和浮游植物的生长稳定性，使得深根丛生型植物和浮游植物不受水流速度影响，因此浮游植物在漂浮浸水层板44的每层空间内生长，从而深根丛生型植物和浮游植物还可以为废水提供氧气，从而沉积种植沟4内生长好氧微生物，一方面深根丛生型植物和浮游植物的生长根区的溶解氧增加，生成布满生物膜的介质表面，从而对废水进行预先净化，另外，微生物可以分解沉淀物中的养分，从而为深根丛生型植物和浮游植物提供营养物质，来提高深根丛生型植物和浮游植物的生长速度。
纤维沉淀区43设置纤维多孔毡431和弹性编织网432，纤维多孔毡431可以进一步的加快废水中的沉淀物滞留，而弹性编织网432作为固定深根散生型植物的工具，可以提高深根散生型植物的稳定性，避免深根散生型植物受到水流影响而降低固土能力。
根据上述可知，沉积种植沟4的主要作用是种植绿植，绿植为废水的水体提供氧气，从而为流入好氧微生物养殖组件2中的水体提供氧气，来提高好氧微生物的活性，另外也通过种植绿植来促进废水中的沉淀剂直流沉积，以净化废水，废水从浑浊状态改为清水状态。
如图3所示，好氧微生物养殖组件2包括透明盛水筒21，以及设置在透明盛水筒21内的倒三角基质塔22，倒三角基质塔22利用层叠分布的基质层培养好氧微生物以净化水质。
其中，倒三角基质塔22包括设置在透明盛水筒21内的第一中心立柱221，以及设置在第一中心立柱221上的多个层叠分布的第一承载面板222，每个第一承载面板222的下表面均安装有多个第一基质栽盆223，两个相邻的第一承载面板222之间的间距相同，且第一承载面板222的面积从下到上依次增大以形成倒三角状。
在本实施方式中，透明盛水筒21的中心轴线为竖直状态，倒三角基质塔22的小体积处于透明盛水筒21的下端，且倒三角基质塔22的大体积处于透明盛水筒21的上端，本实施方式利用倒三角基质塔22立体基体搭作为培育好氧微生物的基质层，可以提高基质层的覆盖面积，提高好氧微生物的形成的生物膜面积。
另外，假设透明盛水筒21内部的第一承载面板222为多层面积相同的面板，虽然提供给好氧微生物的基质层面积变大，但是由于水体内的氧气含量一定，因此单体的好氧微生物的活性相对较小，整体的微生物作用相差不大。
因此本实施方式利用倒三角的基质堆叠方式，可以提高不同层第一承载面板222上的微生物与氧气的接触面积，同时不影响水体的流动，由于供氧充足，每层的第一基质栽盆223内的单体好氧微生物均达到较高的活性，从而增强微生物作用。
第一承载面板222上设有多圈呈圆形分布的安装切孔224，第一基质栽盆223的顶端挂扣在安装切孔224内，每个第一承载面板222上的第一基质栽盆223呈环形分布且占满整个第一承载面板222的表面。
如图4和图5所示，安第一基质栽盆223从底部到开口依次分为基质填充层6、隔离层7以及镂空网板层8，隔离层7与镂空网板层8之间通过多根均匀分布的顶柱9连接，隔离层7与镂空网板层8之间形成根系发展区域，第一承载面板222上对应第一基质栽盆223的开口位置设有第一种植孔11。
基质填充层6内的基质为沸石、页岩、碎瓦片和砾石的其中一种或多种，镂空网板层8内设有浅根型水生植物，浅根型水生植物的根系攀附在顶柱9上，浅根型水生植物通过根系向基质填充层6供氧。
第一基质栽盆223为上下窄中间宽的鼓形盆，且第一基质栽盆223的表面设有密集分布的依附穿孔10，依附穿孔10的孔径小于基质填充层6内的基质尺寸。
多个第一承载面板222的外周设有均匀分布的除藻板225，除藻板225紧贴透明盛水筒21的内壁，透明盛水筒21的上端设有驱动组件226，驱动组件226通过带动第一中心立柱221旋转，以带动第一承载面板222和除藻板225同步旋转。
本实施方式采用透明盛水筒21一方面可以使得浅根型水生植物接收阳光进行光合作用，从而产生大量的氧气，以供好氧微生物的生长需求，另一方面，可以接收外部加热温度，从而提高水温，来增强微生物作用。
由于透明盛水筒21内的微生物在分解水体时，很容易长藻，然后变得不透明，因此可以考虑添加除藻板225，可以利用除藻板225的旋转来刮除透明盛水筒21内壁上的藻类，从而保持透明盛水筒21的透光性。
作为本实施方式的优选方式，浅根型水生植物设置在第一基质栽盆223内，且作为无土生植物，其根系生长在隔离层7与镂空网板层8之间，由于光可以通过透明盛水筒21透过，因此浅根型水生植物可以在水体内进行光合作用，且通过根系向基质填充层6内附着的好氧微生物提供氧气，从而实现额外的辅助供氧。
如图6所示，兼性微生物养殖组件3包括半遮光立体筒31，以及设置在半遮光立体筒31内部的正三角基质塔32，半遮光立体筒31的上半段透光且下半段遮光，正三角基质塔32利用层叠分布的基质层培养好氧微生物和厌氧微生物以净化水质。
正三角基质塔32包括第二中心立柱321，以及设置在第二中心立柱321上层叠分布的第二承载面板322，处于透光段的第二承载面板322的上表面均设置有多个第一基质栽盆223，且处于遮光段的第二承载面板322的上表面设置有多个第二基质球盆323，两个相邻的第二承载面板322之间的间距相同，且第二承载面板322的面积从上到下依次增大以形成正三角状。
第二基质球盆323按照环形分布在第二承载面板322的上表面，且第二基质球盆323内填充有附着基质填充层6，第二基质球盆323的表面也设有密集分布的依附穿孔10。
作为本实施方式的优选，兼性微生物养殖组件3用于培育兼性微生物和厌氧微生物，其中，半遮光立体筒31也是立式结构，透光部分位于半遮光立体筒31的上端，遮光部分位于半遮光立体筒31的下端，透光部分通过第一基质栽盆223上的浅根型水生植物同样可以进行光合作用，从而进行供氧且提高微生物活性，而遮光部分则处于无氧环境内，利用厌氧微生物分解废水中的有机物。
因此本实施方式利用水平水体分别培育三种微生物，分别利用好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物分解废水中的有机物，从而达到净化水质的目的，且本实施方式可以分别独立提高好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物的生物活性，通过对好氧微生物的培育环境增加氧气含量以及水体温度，来增强微生物作用，且通过兼性微生物吸收水体中残留的氧气来增强微生物作用，最后利用厌氧微生物分解含氧量极低的水体中的残留有机物，依次独立提高水体中的微生物活性，避免三种微生物集成在一个垂直水体中造成活性相互排斥的问题。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (8)
1.一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，包括：前置缓冲组件(1)、沉积种植沟(4)、兼性微生物养殖组件(3)、稳定缓冲管(5)以及好氧微生物养殖组件(2)；
所述前置缓冲组件(1)用于降低流入人工湿地处理的废水的流速；
所述沉积种植沟(4)设置在所述前置缓冲组件(1)的下游，用于将废水中的悬浮物沉降并栽培多种类型配置的植物，以使得所述沉积种植沟(4)内的氧气浓度增高；
所述兼性微生物养殖组件(3)设置在所述沉积种植沟(4)的下游，用于组合式培育兼性微生物和厌氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；
所述好氧微生物养殖组件(2)设置在所述兼性微生物养殖组件(3)的下游，用于培育好氧微生物，以降解废水中的有机物和含氮污染物；
所述稳定缓冲管(5)设置在所述好氧微生物养殖组件(2)的下游，用于对微生物作用处理后的水质进行杀菌；
所述沉积种植沟(4)从上游到下游依次划分为砾石填区(41)、石英砂填区(42)和纤维沉淀区(43)，所述砾石填区(41)与所述石英砂填区(42)之间设置有第一挡板，所述石英砂填区(42)与所述纤维沉淀区(43)之间设置有第二挡板；所述第一挡板固定在底部，所述第一挡板的上端供水流出；所述第二挡板固定在上部，所述第二挡板的下端可供水流出；
所述砾石填区(41)和石英砂填区(42)内均设有漂浮浸水层板(44)，所述漂浮浸水层板(44)的下表面朝向进水方向设有多个交叉分布的V形拦截板(45)，所述V形拦截板(45)的内部设有多个设置在两板之间的筑根连杆(46)，所述漂浮浸水层板(44)上对应每个所述V形拦截板(45)的位置设有种植孔(47)，所述种植孔(47)内设有深根丛生型植物，且所述漂浮浸水层板(44)的每两个夹层之间设有浮游植物；
所述漂浮浸水层板(44)的两侧通过固定绳栓(48)钉在所述沉积种植沟(4)的沟堤上，所述漂浮浸水层板(44)为透明板材，且所述漂浮浸水层板从上到下分为多层面板，每两层面板之间形成容纳浮游植物生长的空间，且所述沉积种植沟(4)的水从所述种植孔(47)进入每两层面板的空间内。
2.根据权利要求1所述的一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，所述兼性微生物养殖组件(3)的数量为至少两个；所述好氧微生物养殖组件(2)的数量为至少两个，且所述兼性微生物养殖组件(3)的数量与所述好氧微生物养殖组件(2)的数量相同；
其中，首个所述兼性微生物养殖组件(3)设置于所述沉积种植沟(4)的下游，首个所述好氧微生物养殖组件(2)设置与首个所述兼性微生物养殖组件(3)的下游，至少两个所述兼性微生物养殖组件(3)与至少两个所述好氧微生物养殖组件(2)交替设置；
所述稳定缓冲管(5)设置在最后一个所述好氧微生物养殖组件(2)的下游。
3.根据权利要求1所述的一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，
所述好氧微生物养殖组件(2)包括透明盛水筒(21)，以及设置在所述透明盛水筒(21)内的倒三角基质塔(22)，所述倒三角基质塔(22)利用层叠分布的基质层培养好氧微生物以净化水质；
其中，所述倒三角基质塔(22)包括设置在所述透明盛水筒(21)内的第一中心立柱(221)，以及设置在所述第一中心立柱(221)上的多个层叠分布的第一承载面板(222)，每个所述第一承载面板(222)的下表面均安装有多个第一基质栽盆(223)，两个相邻的所述第一承载面板(222)之间的间距相同，且所述第一承载面板(222)的面积从下到上依次增大以形成倒三角状。
4.根据权利要求3所述的一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，
所述第一承载面板(222)上设有多圈呈圆形分布的安装切孔(224)，所述第一基质栽盆(223)的顶端挂扣在所述安装切孔(224)内，每个所述第一承载面板(222)上的所述第一基质栽盆(223)呈环形分布且占满整个所述第一承载面板(222)的表面；
所述第一基质栽盆(223)从底部到开口依次分为基质填充层(6)、隔离层(7)以及镂空网板层(8)，所述隔离层(7)与镂空网板层(8)之间通过多根均匀分布的顶柱(9)连接，所述隔离层(7)与镂空网板层(8)之间形成根系发展区域，所述第一承载面板(222)上对应第一基质栽盆(223)的开口位置设有种植孔(11)。
5.根据权利要求4所述的一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，
所述基质填充层(6)内的基质为沸石、页岩、碎瓦片和砾石的其中一种或多种；
所述镂空网板层(8)内设有浅根型水生植物，所述浅根型水生植物的根系攀附在所述顶柱(9)上，所述浅根型水生植物通过根系向所述基质填充层(6)供氧。
6.根据权利要求4所述的一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，
所述第一基质栽盆(223)为上下窄中间宽的鼓形盆，且所述第一基质栽盆(223)的表面设有密集分布的依附穿孔(10)，所述依附穿孔(10)的孔径小于所述基质填充层(6)内的基质尺寸。
7.根据权利要求3所述的一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，
多个所述第一承载面板(222)的外周设有均匀分布的除藻板(225)，所述除藻板(225)紧贴所述透明盛水筒(21)的内壁，所述透明盛水筒(21)的上端设有驱动组件(226)，所述驱动组件(226)通过带动所述第一中心立柱(221)旋转，以带动所述第一承载面板(222)和所述除藻板(225)同步旋转。
8.根据权利要求1所述的一种分区强化功能微生物作用的立体潜流人工湿地系统，其特征在于，
所述兼性微生物养殖组件(3)包括半遮光立体筒(31)，以及设置在所述半遮光立体筒(31)内部的正三角基质塔(32)，所述半遮光立体筒(31)的上半段半透光且下半段全遮光，所述正三角基质塔(32)利用层叠分布的基质层培养兼性微生物和厌氧微生物以净化水质；
所述正三角基质塔(32)包括第二中心立柱(321)，以及设置在所述第二中心立柱(321)上层叠分布的第二承载面板(322)，处于半透光段的所述第二承载面板(322)的上表面均设置有多个第一基质栽盆(223)，且处于全遮光段的所述第二承载面板(322)的上表面设置有多个第二基质球盆(323)，两个相邻的所述第二承载面板(322)之间的间距相同，且所述第二承载面板(322)的面积从上到下依次增大以形成正三角状；
所述第二基质球盆(323)按照环形分布在所述第二承载面板(322)的上表面，且所述第二基质球盆(323)内填充有附着基质填充层(6)，所述第二基质球盆(323)的表面也设有密集分布的依附穿孔(10)。
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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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| GR01 | Patent grant | ||
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