CN116395833B - 一种基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法。所述基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置包括土体；人工湿地；光纤；布水机构；增氧机构；连通机构，所述增氧机构的侧壁安装所述滤网和所述连接管，所述连接管的侧壁倾斜安装多根所述水管；连接管的内部安装所述第一导板和所述第二导板，所述第一导板的一端伸入所述水管的内部，且所述第一导板和所述第二导板的侧壁设有所述滑槽；冲洗机构，所述筒体的侧壁安装所述第一喷头、所述增氧机构和所述冲洗管，所述冲洗管连接所述连接管的底端；密封机构。本发明提供的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法具有准确定位上层填料堵塞位置、并有效缓解填料空隙堵塞的优点。
Description
技术领域
本发明涉及人工湿地技术领域，尤其涉及一种基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法。
背景技术
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
在人工湿地的使用过程中，污水中的污泥开始在湿地填料表面和孔隙中聚集，人工湿地的污泥累积主要发生在表面和深度约 100 mm以上的填料层，从而堵塞上层填料孔隙；由于大量微生物在基质表面生长，并形成网状结构生物膜，当填料上层堵塞阻挡水和空气进入基质层中，基质层局部的氧化还原电位下降并开始形成厌氧微环境，氧化还原电位高则反映了基质层中微生物的氧化能力强，胞外聚合物的蓄积较缓慢，反之，则还原水平高，由于填料空隙中的污泥越来越多，从下到上填料孔隙堵塞情况越来越严重，空气越难从上到下进入基质层中，基质层中厌氧菌越来越多，造成微生物产生的胞外聚合物在填料孔隙内越聚越多，胞外聚合物会使污水中不同粒径的悬浮物或胶体状态的底物凝聚和吸附在微生物表面，在生物膜内部形成含水率极高的大颗粒絮团状累积物，从而造成有机物和无机物的共同积累，导致湿地渗透系数不断缩小。
因此，有必要提供一种新的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种准确定位上层填料堵塞位置、并有效缓解填料空隙堵塞的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置包括：土体；人工湿地，所述人工湿地设置于所述土体的内部；光纤，多根所述光纤纵横交错安装于所述人工湿地的顶端，且所述光纤的侧壁安装多个光纤传感器；布水机构，所述布水机构固定于所述人工湿地的表面；增氧机构，所述增氧机构安装于所述人工湿地的内部；连通机构，所述连通机构包括滤网、连接管、水管、固定网、第一导板、第二导板和滑槽，所述增氧机构的侧壁安装所述滤网和所述连接管，所述连接管的侧壁倾斜安装多根所述水管，所述水管的底端安装所述固定网；所述连接管的内部安装多个所述第一导板和所述第二导板，所述第一导板的一端伸入所述水管的内部，且所述第一导板和所述第二导板的侧壁设有所述滑槽；冲洗机构，所述冲洗机构包括安装管、增压泵、喷管、筒体、电磁阀、第一喷头、隔板和冲洗管，所述土体的表面设置所述增压泵，所述增压泵的侧壁安装所述安装管，所述安装管的顶端安装多根所述喷管，所述喷管的侧壁安装所述电磁阀；所述喷管的侧壁固定连接所述筒体和所述隔板，且所述隔板固定于所述筒体的内部；所述筒体的侧壁安装所述第一喷头、所述增氧机构和所述冲洗管，所述冲洗管连接所述连接管的底端；密封机构，所述密封机构安装于所述筒体的内部。
优选的，所述人工湿地包括第一填料层、第二填料层、第三填料层、收集管和排水泵，所述土体的内部安装所述排水泵，所述排水泵连通所述收集管，所述第一填料层的底端安装所述收集管；所述第一填料层、所述第二填料层和所述第三填料层在所述土体的内部从下到上依次设置。
优选的，所述第二填料层内部孔隙的大小大于所述第一填料层内部孔隙的大小，且所述光纤设置于所述第二填料层的顶端。
优选的，所述布水机构包括布水泵、布水管和排水管，所述土体的表面设置所述布水泵，所述布水泵连接多根所述布水管，且所述布水管的侧壁安装多根所述排水管。
优选的，所述增氧机构包括连通管、固定管、曲柄连杆、拉杆、支撑管、橡胶垫、支撑架、扇叶、转轴和第二喷头，所述第一填料层的内部安装所述固定管，所述固定管的顶端安装顶端弯曲的所述连通管；所述固定管的内部转动连接所述曲柄连杆，所述曲柄连杆固定连接所述转轴；所述转轴和所述扇叶转动连接所述布水管的内部，且所述转轴的侧壁安装多块所述扇叶；所述固定管的内部固定连接所述支撑架，所述支撑架的内部滑动连接所述拉杆，所述拉杆与所述曲柄连杆之间转动连接；所述支撑管的两端分别固定连接所述固定管和所述筒体，所述筒体的顶端侧壁倾斜安装所述第二喷头；所述支撑管的内部滑动连接中空圆台形的所述橡胶垫，且具有弹性的所述橡胶垫与所述拉杆之间固定连接。
优选的，所述固定管的顶端安装所述滤网和所述连接管，侧壁为弧形的所述滤网设置与所述连接管的顶端。
优选的，所述第一导板和所述第二导板分别安装于所述连接管的两侧，且多根所述水管与所述连接管之间的锐角沿着所述连接管底端向着所述连接管顶端的方向逐渐减小，所述水管设置与所述第三填料层的内部。
优选的，所述密封机构包括卡塞、活塞、弹簧、限位块、磁环和橡胶套，所述筒体的内部滑动连接所述活塞，所述活塞的两端分别安装所述磁环；所述筒体的内部对称安装铁制所述限位块，所述限位块吸附所述磁环；所述弹簧的两端分别固定连接所述活塞和所述隔板，所述活塞的内部对称安装多个所述橡胶套，具有弹性的所述橡胶套与所述冲洗管之间滑动连接。
优选的，纵横交错的所述光纤将所述第三填料层分隔成一格格的小单元，且所述筒体位于每个小单元的正中央。
优选的，一种基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：所述布水机构将污水均匀喷射在所述第三填料层的表面，所述第三填料层表面种植水生植物，污水依次贯穿所述第三填料层、所述第二填料层和所述第一填料层，使污水依次经过不同的介质层，达到净化的目的，经过净化的污水经过所述收集管收集后再通过所述排水泵排出；
步骤二：在污水贯穿筒所述布水机构输送到所述第三填料层的表面时，污水推动所述增氧机构运作，将空气持续压缩进入所述第二填料层的内部，提高所述第二填料层和所述第一填料层内部水的含氧量，避免由于所述第三填料层堵塞造成所述第二填料层内部含氧量过低的问题，提高所述第二填料层和所述第一填料层内部微生物的氧化能力，使胞外聚合物的蓄积较缓慢，减缓所述第二填料层和所述第一填料层内部堵塞；
步骤三：在净化污水的过程中，所述第三填料层表面的孔隙逐渐堵塞，所述第三填料层内部的孔隙还没有被污泥堵塞；由于所述第三填料层上层堵塞，导致所述第三填料层表面积水，积水贯穿所述滤网进入所述连接管的内部；污水顺着所述连接管与最上方的所述第二导板和所述第一导板接触，使污水顺着所述第二导板和所述第一导板表面的所述滑槽运动，从而使污水流入最上方的一个所述水管的内部，污水顺着所述水管向下流动贯穿所述滤网进入所述第三填料层的顶端内部，从而使所述第三填料层继续过滤出料污水，同时加快污水贯穿所述第三填料层的速率；当污水中的污泥将此根所述水管周围的所述第三填料层堵塞后，污水留在所述水管的内部，污水将所述水管注满后进入所述连接管的内部继续向下流动，从而使污水进入下一个所述水管的内部；从而使污水逐层进入所述第三填料层的内部，即加快所述第三填料层过滤处理污水的速率，且合理利用各层所述第三填料层吸附污水中的污泥，缓解所述第三填料层的堵塞；
步骤四：在污水贯穿所述第三填料层的内部进入所述第二填料层时，水从所述光纤的侧壁流过，所述光纤的表面安装多个所述光纤传感器，所述光纤传感器对振动感应灵敏度很高、频率响应好，所述光纤纵横交错将所述第三填料层分隔成一个个小单元，所述光纤传感器内部的水流振动信息采集单元收集水流振动信息，当小单元若无堵塞现象，水体流动正常，水流与所述光纤接触产生的振动信号是连续的，则所述光纤传感器接受的振动信号是连续的；若其中一个小单元发生堵塞现象，堵塞处无水流，堵塞处不产生水体振动，则所述光纤传感器接受的振动信号是不连续的；所述光纤传感器内部的数据采集单元将信息传递给中央处理器，中央处理器收集处理信息，每个小单元周围有四根所述光纤，中央处理器通过四点点位法即可准确定位被堵塞的小单位在所述第三填料层中的位置；中央处理器运作打开所述增压泵和与此小单元对应的所述电磁阀；所述增压泵运作将水快速通过所述安装管输送到被堵塞单元下方中的所述筒体的内部，水推动所述密封机构运作打开所述第一喷头和所述冲洗管，大部分的水通过所述第一喷头向上快速喷向被堵塞的单元，另一部分的水通过所述冲洗管进入所述水管的内部，从所述第一喷头喷出的水推动被堵塞的第三填料层向上翻动，同时水有从所述水管冲入被堵塞所述第三填料层中，加快水快速翻动堵塞的所述第三填料层，使所述第三填料层内部颗粒重新分配，使所述第三填料层恢复过滤污水的性能；准确清理被堵塞的所述第三填料层，延长所述第三填料层的使用寿命。
与相关技术相比较，本发明提供的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法具有如下有益效果：
本发明提供一种基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法，当污水贯穿所述第三填料层时，污水中污泥逐渐留在所述第三填料层的表面，造成所述第三填料层表面的孔隙堵塞，所述第三填料层内部的孔隙还没有被污泥堵塞；由于所述第三填料层上层堵塞，导致所述第三填料层表面积水，积水贯穿所述滤网进入所述连接管的内部；污水顺着所述连接管与最上方的所述第二导板和所述第一导板接触，使污水顺着所述第二导板和所述第一导板表面的所述滑槽运动，从而使污水流入最上方的一个所述水管的内部，污水顺着所述水管向下流动贯穿所述滤网进入所述第三填料层的顶端内部，从而使所述第三填料层继续过滤出料污水，同时加快污水贯穿所述第三填料层的速率；当污水中的污泥将此根所述水管周围的所述第三填料层堵塞后，污水留在所述水管的内部，污水将所述水管注满后进入所述连接管的内部继续向下流动，从而使污水进入下一个所述水管的内部；从而使污水逐层进入所述第三填料层的内部，即加快所述第三填料层过滤处理污水的速率，且合理利用各层所述第三填料层吸附污水中的污泥，缓解所述第三填料层的堵塞；人工湿地的污泥累积主要发生在表面和深度约 100 mm以上的填料层，故而污泥注意积累在所述第三填料层的内部；在污水贯穿所述第三填料层的内部进入所述第二填料层时，水从所述光纤的侧壁流过，所述光纤的表面安装多个所述光纤传感器，所述光纤传感器对振动感应灵敏度很高、频率响应好，所述光纤纵横交错将所述第三填料层分隔成一个个小单元，所述光纤传感器内部的水流振动信息采集单元收集水流振动信息，当小单元若无堵塞现象，水体流动正常，水流与所述光纤接触产生的振动信号是连续的，则所述光纤传感器接受的振动信号是连续的；若其中一个小单元发生堵塞现象，堵塞处无水流，堵塞处不产生水体振动，则所述光纤传感器接受的振动信号是不连续的；所述光纤传感器内部的数据采集单元将信息传递给中央处理器，中央处理器收集处理信息，每个小单元周围有四根所述光纤，中央处理器通过四点点位法即可准确定位被堵塞的小单位在所述第三填料层中的位置；中央处理器运作打开所述增压泵和与此小单元对应的所述电磁阀；所述增压泵运作将水快速通过所述安装管输送到被堵塞单元下方中的所述筒体的内部，水推动所述密封机构运作打开所述第一喷头和所述冲洗管，大部分的水通过所述第一喷头向上快速喷向被堵塞的单元，另一部分的水通过所述冲洗管进入所述水管的内部，从所述第一喷头喷出的水推动被堵塞的第三填料层向上翻动，同时水有从所述水管冲入被堵塞所述第三填料层中，加快水快速翻动堵塞的所述第三填料层，使所述第三填料层内部颗粒重新分配，使所述第三填料层恢复过滤污水的性能；准确清理被堵塞的所述第三填料层，延长所述第三填料层的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提供的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法的结构示意图；
图2为图1所示的A处结构放大示意图；
图3为图2所示的B处结构放大示意图；
图4为图2所示的布水管和固定管内部结构俯视图；
图5为图2所示的C处结构放大示意图；
图6为图2所示的光纤分布示意图；
图7为本发明提供的电路结构示意图。
图中标号：1、光纤，11、光纤传感器，2、人工湿地，21、第一填料层，22、第二填料层，23、第三填料层，24、收集管，25、排水泵，3、土体，4、布水机构，41、布水泵，42、布水管，43、排水管，5、冲洗机构，51、安装管，52、增压泵，53、喷管，54、筒体，55、电磁阀，56、第一喷头，57、隔板，58、冲洗管，6、增氧机构，61、连通管，62、固定管，63、曲柄连杆，64、拉杆，65、支撑管，66、橡胶垫，67、支撑架，68、扇叶，69、转轴，610、第二喷头，7、连通机构，71、滤网，72、连接管，73、水管，74、固定网，75、第一导板，76、第二导板，77、滑槽，8、密封机构，81、卡塞，82、活塞，83、弹簧，84、限位块，85、磁环，86、橡胶套。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1～图7其中，图1为本发明提供的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置及其方法的结构示意图；图2为图1所示的A处结构放大示意图；图3为图2所示的B处结构放大示意图；图4为图2所示的布水管和固定管内部结构俯视图；图5为图2所示的C处结构放大示意图；图6为图2所示的光纤分布示意图；图7为本发明提供的电路结构示意图。基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置包括：土体3；人工湿地2，所述人工湿地2设置于所述土体3的内部；光纤1，多根所述光纤1纵横交错安装于所述人工湿地2的顶端，且所述光纤1的侧壁安装多个光纤传感器11；布水机构4，所述布水机构4固定于所述人工湿地2的表面；增氧机构6，所述增氧机构6安装于所述人工湿地2的内部；连通机构7，所述连通机构7包括滤网71、连接管72、水管73、固定网74、第一导板75、第二导板76和滑槽77，所述增氧机构6的侧壁安装所述滤网71和所述连接管72，所述连接管72的侧壁倾斜安装多根所述水管73，所述水管73的底端安装所述固定网74；所述连接管72的内部安装多个所述第一导板75和所述第二导板76，所述第一导板75的一端伸入所述水管73的内部，且所述第一导板75和所述第二导板76的侧壁设有所述滑槽77；冲洗机构5，所述冲洗机构5包括安装管51、增压泵52、喷管53、筒体54、电磁阀55、第一喷头56、隔板57和冲洗管58，所述土体3的表面设置所述增压泵52，所述增压泵52的侧壁安装所述安装管51，所述安装管51的顶端安装多根所述喷管53，所述喷管53的侧壁安装所述电磁阀55；所述喷管53的侧壁固定连接所述筒体54和所述隔板57，且所述隔板57固定于所述筒体54的内部；所述筒体54的侧壁安装所述第一喷头56、所述增氧机构6和所述冲洗管58，所述冲洗管58连接所述连接管72的底端；密封机构8，所述密封机构8安装于所述筒体54的内部。
所述人工湿地2包括第一填料层21、第二填料层22、第三填料层23、收集管24和排水泵25，所述土体3的内部安装所述排水泵25，所述排水泵25连通所述收集管24，所述第一填料层21的底端安装所述收集管24；所述第一填料层21、所述第二填料层22和所述第三填料层23在所述土体3的内部从下到上依次设置，所述第一填料层21主要由细沙组成，所述第二填料层22主要由砾石堆砌而成，所述第三填料层23主要由粗砂土壤混合而成，便于水生植物的生长；为了使污水依次贯穿所述第三填料层23、所述第二填料层22和所述第一填料层21，过滤分解污水中的污染物；所述第二填料层22内部孔隙的大小大于所述第一填料层21内部孔隙的大小，且所述光纤1设置于所述第二填料层22的顶端，为了使氧气更易进入述第二填料层22和所述第一填料层21的内部，提高所述第二填料层22和所述第一填料层21内部水的含氧量，从而提高所述第二填料层22和所述第一填料层21内部微生物的氧化能力，
所述布水机构4包括布水泵41、布水管42和排水管43，所述土体3的表面设置所述布水泵41，所述布水泵41连接多根所述布水管42，且所述布水管42的侧壁安装多根所述排水管43；所述增氧机构6包括连通管61、固定管62、曲柄连杆63、拉杆64、支撑管65、橡胶垫66、支撑架67、扇叶68、转轴69和第二喷头610，所述第一填料层21的内部安装所述固定管62，所述固定管62的顶端安装顶端弯曲的所述连通管61；所述固定管62的内部转动连接所述曲柄连杆63，所述曲柄连杆63固定连接所述转轴69；所述转轴69和所述扇叶68转动连接所述布水管42的内部，且所述转轴69的侧壁安装多块所述扇叶68；所述固定管62的内部固定连接所述支撑架67，所述支撑架67的内部滑动连接所述拉杆64，所述拉杆64与所述曲柄连杆63之间转动连接；所述支撑管65的两端分别固定连接所述固定管62和所述筒体54，所述筒体54的顶端侧壁倾斜安装所述第二喷头610；所述支撑管65的内部滑动连接中空圆台形的所述橡胶垫66，且具有弹性的所述橡胶垫66与所述拉杆64之间固定连接，为了便于所述布水泵41运作将污水输送进入所述布水管42的内部，通过所述排水管43均匀输送到所述第三填料层23的表面；当污水在所述布水管42的内部流动时，污水推动所述扇叶68和所述转轴69转动，所述转轴69推动无所述曲柄连杆63在所述固定管62的内部转动，从而推动所述拉杆64和所述橡胶垫66不断的上下运动；当所述橡胶垫66在所述支撑管65的内部向下运动时，所述橡胶垫66向下压缩所述支撑管65内部的空气，所述支撑管65内部的空气反向挤压所述橡胶垫66，使中空具有弹性的所述橡胶垫66撑开，所述橡胶垫66紧贴所述支撑管65的内侧壁向下运动，从而压缩所述支撑管65内部的空气，空气被压缩后通过所述第二喷头610进入所述第二填料层22的内部，当所述橡胶垫66向上运动时，所述支撑管65上方的空气挤压所述橡胶垫66，使所述橡胶垫66收缩与所述支撑管65内侧壁分开，便于外界空气通过所述连通管61进入所述支撑管65的内部，随着所述橡胶垫66的上下运动，空气持续被压入所述第二填料层22的内部，增加所述第二填料层22内部的含氧量，提高微生物处理污水的氧化能力。
所述固定管62的顶端安装所述滤网71和所述连接管72，侧壁为弧形的所述滤网71设置与所述连接管72的顶端，为了便于所述第三填料层23表面的积水通过所述滤网71进入所述连接管72的内部。
所述第一导板75和所述第二导板76分别安装于所述连接管72的两侧，为了便于所述连接管72内部的水流入所述第一导板75和所述第二导板76的内部；且多根所述水管73与所述连接管72之间的锐角沿着所述连接管72底端向着所述连接管72顶端的方向逐渐减小，所述水管73设置与所述第三填料层23的内部，为了当污水通过所述水管73进入所述第三填料层23的内部时，避免污水贯穿所述第三填料层23时的高度过小，件污水中的污泥留在所述第三填料层23的内部。
所述密封机构8包括卡塞81、活塞82、弹簧83、限位块84、磁环85和橡胶套86，所述筒体54的内部滑动连接所述活塞82，所述活塞82的两端分别安装所述磁环85；所述筒体54的内部对称安装铁制所述限位块84，所述限位块84吸附所述磁环85；所述弹簧83的两端分别固定连接所述活塞82和所述隔板57，所述活塞82的内部对称安装多个所述橡胶套86，具有弹性的所述橡胶套86与所述冲洗管58之间滑动连接；当水通过所述喷管53快速进入所述筒体54的内部后，水通过所述活塞82和所述卡塞81在所述筒体54内部向上运动，所述活塞82带动所述橡胶套86向上运动，使所述冲洗管58贯穿所述橡胶套86，打开所述冲洗管58，同时所述活塞82带动所述卡塞81运动将所述支撑管65封闭后，所述活塞82继续向下运输，使所述活塞82将所述筒体54内部的空气通过所述第二喷头610快速喷出，对所述第二喷头610进行冲洗；且所述活塞82向上运动使所述磁环85吸附抵触所述限位块84，将所述活塞82固定，打开所述冲洗管58和所述第一喷头56。
纵横交错的所述光纤1将所述第三填料层23分隔成一格格的小单元，且所述筒体54位于每个小单元的正中央，为了便于所述第二喷头56冲洗被堵塞的单元。
一种基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将本装置外接电源；中央处理器运作打开所述布水泵41；所述布水泵41运作将污水输送进入所述布水管42的内部，通过所述排水管43均匀输送到所述第三填料层23的表面；所述第三填料层23表面种植水生植物，污水依次贯穿所述第三填料层23、所述第二填料层22和所述第一填料层21，使污水依次经过不同的介质层，达到净化的目的，经过净化的污水经过所述收集管24收集后再通过所述排水泵25排出。
步骤二：当污水在所述布水管42的内部流动时，污水推动所述扇叶68和所述转轴69转动，所述转轴69推动无所述曲柄连杆63在所述固定管62的内部转动，从而推动所述拉杆64和所述橡胶垫66不断的上下运动；当所述橡胶垫66在所述支撑管65的内部向下运动时，所述橡胶垫66向下压缩所述支撑管65内部的空气，所述支撑管65内部的空气反向挤压所述橡胶垫66，使中空具有弹性的所述橡胶垫66撑开，所述橡胶垫66紧贴所述支撑管65的内侧壁向下运动，从而压缩所述支撑管65内部的空气，空气被压缩后通过所述第二喷头610进入所述第二填料层22的内部，当所述橡胶垫66向上运动时，所述支撑管65上方的空气挤压所述橡胶垫66，使所述橡胶垫66收缩与所述支撑管65内侧壁分开，便于外界空气通过所述连通管61进入所述支撑管65的内部，随着所述橡胶垫66的上下运动，空气持续被压入所述第二填料层22的内部，提高所述第二填料层22和所述第一填料层21内部水的含氧量，避免由于所述第三填料层23堵塞造成所述第二填料层22内部含氧量过低的问题，提高所述第二填料层22和所述第一填料层21内部微生物的氧化能力，使胞外聚合物的蓄积较缓慢，减缓所述第二填料层22和所述第一填料层21内部堵塞；
步骤三：在净化污水的过程中，所述第三填料层23表面的孔隙逐渐堵塞，所述第三填料层23内部的孔隙还没有被污泥堵塞；由于所述第三填料层23上层堵塞，导致所述第三填料层23表面积水，积水贯穿所述滤网71进入所述连接管72的内部；污水顺着所述连接管72与最上方的所述第二导板76和所述第一导板75接触，使污水顺着所述第二导板76和所述第一导板75表面的所述滑槽77运动，从而使污水流入最上方的一个所述水管73的内部，污水顺着所述水管73向下流动贯穿所述滤网71进入所述第三填料层23的顶端内部，从而使所述第三填料层23继续过滤出料污水，同时加快污水贯穿所述第三填料层23的速率；当污水中的污泥将此根所述水管73周围的所述第三填料层23堵塞后，污水留在所述水管73的内部，污水将所述水管73注满后进入所述连接管72的内部继续向下流动，从而使污水进入下一个所述水管73的内部；从而使污水逐层进入所述第三填料层23的内部，即加快所述第三填料层23过滤处理污水的速率，且合理利用各层所述第三填料层23吸附污水中的污泥，缓解所述第三填料层23的堵塞；
步骤四：在污水贯穿所述第三填料层23的内部进入所述第二填料层22时，水从所述光纤1的侧壁流过，所述光纤1的表面安装多个所述光纤传感器11，所述光纤传感器11对振动感应灵敏度很高、频率响应好，所述光纤1纵横交错将所述第三填料层23分隔成一个个小单元（如附图6所示），所述光纤传感器11内部的水流振动信息采集单元收集水流振动信息，当小单元若无堵塞现象，水体流动正常，水流与所述光纤1接触产生的振动信号是连续的，则所述光纤传感器11接受的振动信号是连续的；若其中一个小单元发生堵塞现象，堵塞处无水流，堵塞处不产生水体振动，则所述光纤传感器11接受的振动信号是不连续的；所述光纤传感器11将信息传递给中央处理器，中央处理器中的数据收集储存单元收集信息，中央处理器内部的数据分析单元分析信息，由于每个小单元周围有四根所述光纤1，中央处理器根据分析的数据和四点点位法即可准确定位被堵塞的小单位在所述第三填料层23中的位置；中央处理器中的管理单元和发送单元运作打开所述增压泵52和与此小单元对应的所述电磁阀55；所述增压泵52运作将水快速通过所述安装管51输送到被堵塞单元下方中的所述筒体54的内部，水通过所述喷管53快速进入所述筒体54的内部后，水通过所述活塞82和所述卡塞81在所述筒体54内部向上运动拉长所述弹簧83，所述活塞82带动所述橡胶套86向上运动，使所述冲洗管58贯穿所述橡胶套86，打开所述冲洗管58，同时所述活塞82带动所述卡塞81运动将所述支撑管65封闭后，所述活塞82继续向下运输，使所述活塞82将所述筒体54内部的空气通过所述第二喷头610快速喷出，对所述第二喷头610进行冲洗；且所述活塞82向上运动使所述磁环85吸附抵触所述限位块84，将所述活塞82固定，打开所述冲洗管58和所述第一喷头56；大部分的水通过所述第一喷头56向上快速喷向被堵塞的单元，另一部分的水通过所述冲洗管58进入所述水管73的内部，从所述第一喷头56喷出的水推动被堵塞的第三填料层23向上翻动，同时水有从所述水管73冲入被堵塞所述第三填料层23中，加快水快速翻动堵塞的所述第三填料层23，使所述第三填料层23内部颗粒重新分配，使所述第三填料层23恢复过滤污水的性能；准确清理被堵塞的所述第三填料层23，延长所述第三填料层23的使用寿命；冲洗结束后，所述弹簧83收缩带动所述活塞83和所述橡胶套86复位，使所述活塞83抵触所述筒体54底端的所述限位块84，使所述活塞83将所述第一喷头56封闭，所述橡胶套86将所述冲洗管58的底端封闭，防止所述冲洗管58漏水。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，包括：
土体（3）；
人工湿地（2），所述人工湿地（2）设置于所述土体（3）的内部；所述人工湿地（2）包括第一填料层（21）、第二填料层（22）、第三填料层（23）、收集管（24）和排水泵（25），所述土体（3）的内部安装所述排水泵（25），所述排水泵（25）连通所述收集管（24），所述第一填料层（21）的底端安装所述收集管（24）；所述第一填料层（21）、所述第二填料层（22）和所述第三填料层（23）在所述土体（3）的内部从下到上依次设置；
光纤（1），多根所述光纤（1）纵横交错安装于所述人工湿地（2）的顶端，且所述光纤（1）的侧壁安装多个光纤传感器（11）；
布水机构（4），所述布水机构（4）固定于所述人工湿地（2）的表面；
增氧机构（6），所述增氧机构（6）安装于所述人工湿地（2）的内部；
连通机构（7），所述连通机构（7）包括滤网（71）、连接管（72）、水管（73）、固定网（74）、第一导板（75）、第二导板（76）和滑槽（77），所述增氧机构（6）的侧壁安装所述滤网（71）和所述连接管（72），所述连接管（72）的侧壁倾斜安装多根所述水管（73），所述水管（73）的底端安装所述固定网（74）；所述连接管（72）的内部安装多个所述第一导板（75）和所述第二导板（76），所述第一导板（75）的一端伸入所述水管（73）的内部，且所述第一导板（75）和所述第二导板（76）的侧壁设有所述滑槽（77）；
冲洗机构（5），所述冲洗机构（5）包括安装管（51）、增压泵（52）、喷管（53）、筒体（54）、电磁阀（55）、第一喷头（56）、隔板（57）和冲洗管（58），所述土体（3）的表面设置所述增压泵（52），所述增压泵（52）的侧壁安装所述安装管（51），所述安装管（51）的顶端安装多根所述喷管（53），所述喷管（53）的侧壁安装所述电磁阀（55）；所述喷管（53）的侧壁固定连接所述筒体（54）和所述隔板（57），且所述隔板（57）固定于所述筒体（54）的内部；所述筒体（54）的侧壁安装所述第一喷头（56）、所述增氧机构（6）和所述冲洗管（58），所述冲洗管（58）连接所述连接管（72）的底端；
密封机构（8），所述密封机构（8）安装于所述筒体（54）的内部。
2.根据权利要求1所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，所述第二填料层（22）内部孔隙的大小大于所述第一填料层（21）内部孔隙的大小，且所述光纤（1）设置于所述第二填料层（22）的顶端。
3.根据权利要求2所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，所述布水机构（4）包括布水泵（41）、布水管（42）和排水管（43），所述土体（3）的表面设置所述布水泵（41），所述布水泵（41）连接多根所述布水管（42），且所述布水管（42）的侧壁安装多根所述排水管（43）。
4.根据权利要求3所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，所述增氧机构（6）包括连通管（61）、固定管（62）、曲柄连杆（63）、拉杆（64）、支撑管（65）、橡胶垫（66）、支撑架（67）、扇叶（68）、转轴（69）和第二喷头（610），所述第一填料层（21）的内部安装所述固定管（62），所述固定管（62）的顶端安装顶端弯曲的所述连通管（61）；所述固定管（62）的内部转动连接所述曲柄连杆（63），所述曲柄连杆（63）固定连接所述转轴（69）；所述转轴（69）和所述扇叶（68）转动连接所述布水管（42）的内部，且所述转轴（69）的侧壁安装多块所述扇叶（68）；所述固定管（62）的内部固定连接所述支撑架（67），所述支撑架（67）的内部滑动连接所述拉杆（64），所述拉杆（64）与所述曲柄连杆（63）之间转动连接；所述支撑管（65）的两端分别固定连接所述固定管（62）和所述筒体（54），所述筒体（54）的顶端侧壁倾斜安装所述第二喷头（610）；所述支撑管（65）的内部滑动连接中空圆台形的所述橡胶垫（66），且具有弹性的所述橡胶垫（66）与所述拉杆（64）之间固定连接。
5.根据权利要求4所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，所述固定管（62）的顶端安装所述滤网（71）和所述连接管（72），侧壁为弧形的所述滤网（71）设置与所述连接管（72）的顶端。
6.根据权利要求5所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，所述第一导板（75）和所述第二导板（76）分别安装于所述连接管（72）的两侧，且多根所述水管（73）与所述连接管（72）之间的锐角沿着所述连接管（72）底端向着所述连接管（72）顶端的方向逐渐减小，所述水管（73）设置与所述第三填料层（23）的内部。
7.根据权利要求6所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，所述密封机构（8）包括卡塞（81）、活塞（82）、弹簧（83）、限位块（84）、磁环（85）和橡胶套（86），所述筒体（54）的内部滑动连接所述活塞（82），所述活塞（82）的两端分别安装所述磁环（85）；所述筒体（54）的内部对称安装铁制所述限位块（84），所述限位块（84）吸附所述磁环（85）；所述弹簧（83）的两端分别固定连接所述活塞（82）和所述隔板（57），所述活塞（82）的内部对称安装多个所述橡胶套（86），具有弹性的所述橡胶套（86）与所述冲洗管（58）之间滑动连接。
8.根据权利要求7所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置，其特征在于，纵横交错的所述光纤（1）将所述第三填料层（23）分隔成一格格的小单元，且所述筒体（54）位于每个小单元的正中央。
9.根据权利要求8所述的基于水流变化的人工湿地堵塞定位缓解装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：所述布水机构（4）将污水均匀喷射在所述第三填料层（23）的表面，所述第三填料层（23）表面种植水生植物，污水依次贯穿所述第三填料层（23）、所述第二填料层（22）和所述第一填料层（21），使污水依次经过不同的介质层，达到净化的目的，经过净化的污水经过所述收集管（24）收集后再通过所述排水泵（25）排出；
步骤二：在污水贯穿筒所述布水机构（4）输送到所述第三填料层（23）的表面时，污水推动所述增氧机构（6）运作，将空气持续压缩进入所述第二填料层（22）的内部，提高所述第二填料层（22）和所述第一填料层（21）内部水的含氧量，避免由于所述第三填料层（23）堵塞造成所述第二填料层（22）内部含氧量过低的问题，提高所述第二填料层（22）和所述第一填料层（21）内部微生物的氧化能力，使胞外聚合物的蓄积较缓慢，减缓所述第二填料层（22）和所述第一填料层（21）内部堵塞；
步骤三：在净化污水的过程中，所述第三填料层（23）表面的孔隙逐渐堵塞，由于所述第三填料层（23）上层堵塞，导致所述第三填料层（23）表面积水，积水贯穿所述滤网（71）进入所述连接管（72）的内部；污水顺着所述连接管（72）与最上方的所述第二导板（76）和所述第一导板（75）接触，使污水顺着所述第二导板（76）和所述第一导板（75）表面的所述滑槽（77）运动，从而使污水流入最上方的一个所述水管（73）的内部，污水顺着所述水管（73）向下流动贯穿所述滤网（71）进入所述第三填料层（23）的顶端内部，从而使所述第三填料层（23）继续过滤出料污水，同时加快污水贯穿所述第三填料层（23）的速率；当污水中的污泥将此根所述水管（73）周围的所述第三填料层（23）堵塞后，污水留在所述水管（73）的内部，污水将所述水管（73）注满后进入所述连接管（72）的内部继续向下流动，从而使污水进入下一个所述水管（73）的内部；从而使污水逐层进入所述第三填料层（23）的内部，即加快所述第三填料层（23）过滤处理污水的速率，且合理利用各层所述第三填料层（23）吸附污水中的污泥，缓解所述第三填料层（23）的堵塞；
步骤四：在污水贯穿所述第三填料层（23）的内部进入所述第二填料层（22）时，水从所述光纤（1）的侧壁流过，所述光纤（1）的表面安装多个所述光纤传感器（11），所述光纤传感器（11）对振动感应灵敏度很高、频率响应好，所述光纤（1）纵横交错将所述第三填料层（23）分隔成一个个小单元，所述光纤传感器（11）内部的水流振动信息采集单元收集水流振动信息，当小单元若无堵塞现象，水体流动正常，水流与所述光纤（1）接触产生的振动信号是连续的，则所述光纤传感器（11）接受的振动信号是连续的；若其中一个小单元发生堵塞现象，堵塞处无水流，堵塞处不产生水体振动，则所述光纤传感器（11）接受的振动信号是不连续的；所述光纤传感器（11）将信息传递给中央处理器，中央处理器收集处理信息，每个小单元周围有四根所述光纤（1），中央处理器通过四点点位法即可准确定位被堵塞的小单位在所述第三填料层（23）中的位置；中央处理器运作打开所述增压泵（52）和与此小单元对应的所述电磁阀（55）；所述增压泵（52）运作将水快速通过所述安装管（51）输送到被堵塞单元下方中的所述筒体（54）的内部，水推动所述密封机构（8）运作打开所述第一喷头（56）和所述冲洗管（58），大部分的水通过所述第一喷头（56）向上快速喷向被堵塞的单元，另一部分的水通过所述冲洗管（58）进入所述水管（73）的内部，从所述第一喷头（56）喷出的水推动被堵塞的第三填料层（23）向上翻动，同时水有从所述水管（73）冲入被堵塞所述第三填料层（23）中，加快水快速翻动堵塞的所述第三填料层（23），使所述第三填料层（23）内部颗粒重新分配，使所述第三填料层（23）恢复过滤污水的性能；准确清理被堵塞的所述第三填料层（23），延长所述第三填料层（23）的使用寿命。
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