CN201952332U

CN201952332U - 自充氧潜流人工湿地污水净化装置

Info

Publication number: CN201952332U
Application number: CN2011200303650U
Authority: CN
Inventors: 李迎军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-01-28

Abstract

本实用新型涉及一种自充氧潜流人工湿地污水净化装置，它通过依次设置多个垂直潜流湿地池及相应的集水池，垂直潜流湿地池之间的高度依次降低，通过垂直潜流湿地池之间的高度差和倒“U”型虹吸配水器使垂直潜流湿地池内水体液面按照一定的规律，上下起伏波动。随着内部液面的上升和下降，外部空气被抽吸进入垂直潜流湿地池内部，从而实现大气的复氧。该充氧方式中，空气直接与垂直潜流湿地池内填料上附着的微生物以及填料表面形成的液膜直接进行传氧输送，复氧效率高且无外加能源消耗，解决人工湿地技术由于溶解氧不足而限制系统污染物降解能力的问题，同时通过合理布局湿地结构和填料配伍，达到提高人工湿地系统运行能力，延缓湿地堵塞的目的。

Description

自充氧潜流人工湿地污水净化装置

技术领域：

本实用新型属于污水净化处理技术领域，具体涉及一种利用水位差势能和虹吸原理对人工湿地进行自动复氧的新型垂直潜流人工湿地污水净化装置。

背景技术：

人工湿地技术是20世纪七十年代发展开来的一种新型污水处理工艺，具有高效、低耗、低成本及运行管理简便等特点。目前已经广泛应用于生活污水处理、农村面源污染治理以及垃圾渗滤液处理等方面。

人工湿地技术去除污染物的主要机理是利用湿地内部微生物降解有机污染物，植物截流和填料吸附等方面作用相对有限。其除氮机理主要是利用湿地内部微生物的硝化和反硝化作用，通过硝化作用将氨态氮（NH₄ ⁺-N）转化为硝态氮和亚硝态氮（N0₃-N和N0₂-N），这个过程是氧化过程，需要氧气参与；通过反硝化作用将N0₃-N和N0₂-N转化为N₂，这个过程需要厌氧环境。已有的研究表明，传统湿地技术脱氮效果不能令人满意的主要原因在于湿地内部好氧环境不足限制了硝化反应。

目前已有的人工湿地增氧方式有以下几种：1）预处理阶段进行曝气充氧；2）采用空气压缩机通过管道向湿地内部充氧；3）湿地内部安装配气管路，进行自然通气。这三种方式实际工程应用中均有不足，主要表现在效率不高，机械增氧增加了成本，设备工艺复杂，工艺难以实现稳定高效运行。

实用新型内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本实用新型提供了一种自充氧潜流人工湿地污水净化装置，它通过垂直潜流湿地池之间的高度差和倒“U”型虹吸配水器使垂直潜流湿地池内水体液面按照一定的规律，上下起伏波动。随着内部液面的上升和下降，外部空气被抽吸进入垂直潜流湿地池内部，从而实现大气的复氧。该充氧方式中，空气直接与垂直潜流湿地池内的填料上附着的微生物以及填料表面形成的液膜直接进行传氧输送，复氧效率高且无外加能源消耗，从而解决人工湿地技术由于溶解氧不足而限制系统污染物降解能力的问题，同时通过合理布局湿地结构，达到提高人工湿地系统运行能力，延缓湿地堵塞的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种自充氧潜流人工湿地污水净化装置，其特征在于：它包括进水管、厌氧池、沉淀池、垂直潜流湿地池Ⅰ、垂直潜流湿地池Ⅱ、垂直潜流湿地池Ⅲ、垂直潜流湿地池Ⅳ及出水管，进水管的出水端设置在厌氧池的底部，厌氧池内填充有厌氧挂膜填料，厌氧池与沉淀池相邻，沉淀池与垂直潜流湿地池Ⅰ通过第一配水管连接，垂直潜流湿地池Ⅰ与集水池Ⅰ通过第一集水管连接，集水池Ⅰ通过第二配水管与垂直潜流湿地池Ⅱ连接，垂直潜流湿地池Ⅱ与集水池Ⅱ通过第二集水管连接，集水池Ⅱ与垂直潜流湿地池Ⅲ通过第三配水管连接，垂直潜流湿地池Ⅲ与集水池Ⅲ通过第三集水管连接，集水池Ⅲ与垂直潜流湿地池Ⅳ通过第四配水管连接，垂直潜流湿地池Ⅳ通过第四集水管与集水池Ⅳ连接，集水池Ⅳ内设置有出水管，垂直潜流湿地池Ⅰ、垂直潜流湿地池Ⅱ、垂直潜流湿地池Ⅲ及垂直潜流湿地池Ⅳ结构相同，均从池底到池顶依次设置底层填料层、中层填料层及表层填料层，从垂直潜流湿地池Ⅰ到垂直潜流湿地池Ⅳ，高度依次降低；第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管结构相同，均为倒“U”型虹吸配水管，倒“U”型虹吸配水管的进水口为喇叭口，进水口上设置有虹吸破坏口，出水管的进水口为喇叭口，其上设置有虹吸破坏孔。

进一步，所述的第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管分别设置在垂直潜流湿地池Ⅰ、垂直潜流湿地池Ⅱ、垂直潜流湿地池Ⅲ及垂直潜流湿地池Ⅳ的中层填料层内，第一集水管、第二集水管、第三集水管及第四集水管分别设置在垂直潜流湿地池Ⅰ、垂直潜流湿地池Ⅱ、垂直潜流湿地池Ⅲ及垂直潜流湿地池Ⅳ的底层填料层内。。

进一步，所述的第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管上均设置有配水孔。

进一步，所述的第一集水管、第二集水管、第三集水管及第四集水管结构相同，其上均设置有集水孔。

进一步，所述的第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管上均设置有配水调节阀。

进一步，所述的垂直潜流湿地池Ⅰ与垂直潜流湿地池Ⅱ之间的高度差、垂直潜流湿地池Ⅱ与垂直潜流湿地池Ⅲ之间的高度差、垂直潜流湿地池Ⅲ及垂直潜流湿地池Ⅳ之间的高度差均为600～800mm。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型是通过垂直潜流湿地池之间的高度差和倒“U”型虹吸配水器及虹吸破坏口使垂直潜流湿地池内水体液面按照一定的规律，上下起伏波动。随着内部液面的上升和下降，外部空气被抽吸进入垂直潜流湿地池内部，从而实现大气的复氧。该充氧方式中，空气直接与垂直潜流湿地池内的填料上附着的微生物以及填料表面形成的液膜直接进行传氧输送，复氧效率高且无外加能源消耗，从而解决人工湿地技术由于溶解氧不足而限制系统污染物降解能力的问题，同时通过合理布局湿地结构，达到提高人工湿地系统运行能力，延缓湿地堵塞的目的。

2、本实用新型的多个垂直潜流湿地池依次串联布置，且垂直潜流湿地池之间存在高度差，这样污水在本实用新型中经过多次厌氧和好氧环境更替，提高了本实用新型的脱氮能力，不同的垂直潜流湿地池内可填充不同的填料，增加人工湿地的污水处理能力。

3、本实用新型可根据污水内包含的污染物负荷及污染物特征进行灵活调整，通过增加垂直潜流湿地池的数量，在垂直潜流湿地池内填充不同的填料来增强人工湿地的净化能力，提高净化后水体质量。具有结构简单，适应性强的特征。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型图1的俯视示意图；

图3为本实用新型的第一配水管结构示意图；

图4为本实用新型图3的A-A剖视示意图；

图5为本实用新型的第一集水管的结构示意图；

图6为本实用新型图5的B-B剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、2、3、4、5、6所示，一种自充氧潜流人工湿地污水净化装置，它包括进水管1、厌氧池3、沉淀池4、垂直潜流湿地池Ⅰ6、垂直潜流湿地池Ⅱ8、垂直潜流湿地池Ⅲ10、垂直潜流湿地池Ⅳ12及出水管15，垂直潜流湿地池Ⅰ6、垂直潜流湿地池Ⅱ8、垂直潜流湿地池Ⅲ10及垂直潜流湿地池Ⅳ12结构相同，均从池底到池顶依次设置底层填料层23、中层填料层24及表层填料层25，从垂直潜流湿地池Ⅰ6到垂直潜流湿地池Ⅳ12，高度依次降低，垂直潜流湿地池Ⅰ6与垂直潜流湿地池Ⅱ8之间的高度差、垂直潜流湿地池Ⅱ8与垂直潜流湿地池Ⅲ10之间的高度差、垂直潜流湿地池Ⅲ10及垂直潜流湿地池Ⅳ12之间的高度差均为600mm。进水管1的出水端设置在厌氧池3的底部，厌氧池3内填充有厌氧挂膜填料2，厌氧池3与沉淀池4相邻，沉淀池4与垂直潜流湿地池Ⅰ6通过第一配水管5连接，垂直潜流湿地池Ⅰ6与集水池Ⅰ21通过第一集水管22连接，第一配水管5设置在垂直潜流湿地池Ⅰ6的中层填料层24内，第一配水管5为倒“U”型虹吸配水管，其进水口为喇叭口，喇叭口上设置有虹吸破坏口26，虹吸破坏口26与喇叭口之间距离为200mm，第一配水管5上设置有配水调节阀27，第一配水管5的管道上设置有两排配水孔28，配水孔28的孔口朝下，且两排配水孔28与管道横截面纵轴线的夹角均为45°，第一集水管22设置在垂直潜流湿地池Ⅰ6的底层填料层23内，第一集水管22上设置有四排集水孔29，四排集水孔29在第一集水管22的横截面上均匀分布。

集水池Ⅰ21通过第二配水管7与垂直潜流湿地池Ⅱ8连接，垂直潜流湿地池Ⅱ8与集水池Ⅱ19通过第二集水管20连接，第二配水管7设置在垂直潜流湿地池Ⅱ8的中层填料层24内，第二配水管7与第一配水管5结构相同，第二集水管20设置在垂直潜流湿地池Ⅱ8的底层填料层23内，第二集水管20与第一集水管22结构相同；集水池Ⅱ19与垂直潜流湿地池Ⅲ10通过第三配水管9连接，垂直潜流湿地池Ⅲ10与集水池Ⅲ17通过第三集水管18连接，第三配水管9设置在垂直潜流湿地池Ⅲ10的中层填料层24内，第三配水管9与第一配水管5结构相同，第三集水管18设置在垂直潜流湿地池Ⅲ10的底层填料层23内，第三集水管18与第一集水管22结构相同；集水池Ⅲ17与垂直潜流湿地池Ⅳ12通过第四配水管11连接，垂直潜流湿地池Ⅳ12通过第四集水管16与集水池Ⅳ13连接，第四配水管11设置在垂直潜流湿地池Ⅳ12的中层填料层24内，第四配水管11与第一配水管5结构相同，第四集水管16设置在垂直潜流湿地池Ⅳ12的底层填料层23内，第四集水管16与第一集水管22结构相同；集水池Ⅳ13内设置有出水管15，出水管15的进水口为喇叭口，其上设置有虹吸破坏孔14。

本实施例中，表层填料层25主要以细粒碎石组成（粒径在5-8mm左右，厚度在300mm左右，主要便于植物植根过冬。

中层填料层24以透水性较好的粒径在10-15mm之间的沸石、米瓜石等填料组成，主要是提供微生物附着空间及条件，便于空气抽排。

底层填料层23以卵石为主，粒径在8-10mm间，便于出水和各个集水管的保护。

使用时，待净化的污水从进水管1进入本实用新型，从进水管1的出水端进入厌氧池3底部，在厌氧池3内填充柔性厌氧挂膜填料2对污水进行厌氧消化，经过厌氧消化后的污水从厌氧池3与沉淀池4之间的壁板上漫过，进入沉淀池4，在沉淀池4内沉淀，去除较大颗粒杂质。为后续工艺的稳定运行创造条件。

沉淀池4的液面不断升高，当液面高度高于第一配水管5的虹吸破坏口26时，第一配水管5的进水口发生虹吸，将经过沉淀后的水从第一配水管5进入垂直潜流湿地池Ⅰ6的中层填料层24，然后向垂直潜流湿地池Ⅰ6的底层填料层23渗透，最后从设置在底层填料层23的第一集水管22排向集水池Ⅰ21，污水在经过垂直潜流湿地池Ⅰ6的中层填料层24及底层填料层23时，污水中的污染物在填料及微生物的共同作用下被净化，沉淀池4内液面因第一配水管5将水吸走而下降，当液面高度低于虹吸破坏口26高度时，第一配水管5的进水口虹吸被破坏，停止吸水。

经过垂直潜流湿地池Ⅰ6净化后的污水在集水池Ⅰ21内累积，当集水池Ⅰ21的液面高度高于第二配水管7上的虹吸破坏口26后，第二配水管7的喇叭状进水口发生虹吸，将集水池Ⅰ21内的水输向垂直潜流湿地池Ⅱ8，垂直潜流湿地池Ⅱ8对污水的净化原理同垂直潜流湿地池Ⅰ6相同，当集水池Ⅰ21的液面高度低于第二配水管7的虹吸破坏口26的高度时，虹吸发生破坏，第二配水管7停止吸水，液面重新在集水池Ⅰ21内累积。

经过垂直潜流湿地池Ⅱ8净化后的污水在集水池Ⅱ19内累积，同样道理，被输送进垂直潜流湿地池Ⅲ10净化，经垂直潜流湿地池Ⅲ10净化后输送进垂直潜流湿地池Ⅳ12进行净化，经垂直潜流湿地池Ⅳ12净化后的水输送进集水池Ⅳ13进行存储，当集水池Ⅳ13内液面高于出水管15上的虹吸破坏孔14的高度时，出水管15进水口发生虹吸，将净化后的水输送走，液面下降，当液面高度低于虹吸破坏孔14的高度后，虹吸停止。

污水从进水管1开始，经垂直潜流湿地池Ⅰ6、垂直潜流湿地池Ⅱ8、垂直潜流湿地池Ⅲ10、垂直潜流湿地池Ⅳ12的净化，达到符合国家规定的排放标准，最后从出水管15排出。污水在逐级流动的过程中，主要依靠虹吸进行，在虹吸的发生及破坏的循环往复的过程中，各个垂直潜流湿地池内的污水液位也不断的上升下降，液位上升下降的过程中，外部空气被抽吸进入垂直潜流湿地池内部，从而实现大气的复氧。该充氧方式中，空气直接与垂直潜流湿地池内的填料上附着的微生物以及填料表面形成的液膜直接进行传氧输送，复氧效率高且无外加能源消耗，从而解决人工湿地技术由于溶解氧不足而限制系统污染物降解能力的问题，同时通过合理布局湿地结构，达到提高人工湿地系统运行能力，延缓湿地堵塞的目的。

本实用新型在实际使用过程中，垂直潜流湿地池及集水池的数量可以根据实际需要设置，同时，各个垂直潜流湿地池内的填料也可根据污水中污染物的成分进行有针对行的设置。

要说明的是，上述实施例是对本实用新型技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本实用新型技术方案的思路和范围，均应包含在本实用新型所要求的权利范围之内。

Claims

1.一种自充氧潜流人工湿地污水净化装置，其特征在于：它包括进水管（1）、厌氧池（3）、沉淀池（4）、垂直潜流湿地池Ⅰ（6）、垂直潜流湿地池Ⅱ（8）、垂直潜流湿地池Ⅲ（10）、垂直潜流湿地池Ⅳ（12）及出水管（15），进水管（1）的出水端设置在厌氧池（3）的底部，厌氧池（3）内填充有厌氧挂膜填料（2），厌氧池（3）与沉淀池（4）相邻，沉淀池（4）与垂直潜流湿地池Ⅰ（6）通过第一配水管（5）连接，垂直潜流湿地池Ⅰ（6）与集水池Ⅰ（21）通过第一集水管（22）连接，集水池Ⅰ（21）通过第二配水管（7）与垂直潜流湿地池Ⅱ（8）连接，垂直潜流湿地池Ⅱ（8）与集水池Ⅱ（19）通过第二集水管（20）连接，集水池Ⅱ（19）与垂直潜流湿地池Ⅲ（10）通过第三配水管（9）连接，垂直潜流湿地池Ⅲ（10）与集水池Ⅲ（17）通过第三集水管（18）连接，集水池Ⅲ（17）与垂直潜流湿地池Ⅳ（12）通过第四配水管（11）连接，集水池Ⅳ（13）内设置有出水管（15），垂直潜流湿地池Ⅰ（6）、垂直潜流湿地池Ⅱ（8）、垂直潜流湿地池Ⅲ（10）及垂直潜流湿地池Ⅳ（12）结构相同，均从池底到池顶依次设置底层填料层（23）、中层填料层（24）及表层填料层（25），从垂直潜流湿地池Ⅰ（6）到垂直潜流湿地池Ⅳ（12），高度依次降低；第一配水管（5）、第二配水管（7）、第三配水管（9）及第四配水管（11）结构相同，均为倒“U”型虹吸配水管，倒“U”型虹吸配水管的进水口为喇叭口，进水口上设置有虹吸破坏口（26），出水管（15）的进水口为喇叭口，其上设置有虹吸破坏孔（14）。

2.根据权利要求1所述的自充氧潜流人工湿地污水净化装置，其特征在于：所述的第一配水管（5）、第二配水管（7）、第三配水管（9）及第四配水管（11）分别设置在垂直潜流湿地池Ⅰ（6）、垂直潜流湿地池Ⅱ（8）、垂直潜流湿地池Ⅲ（10）及垂直潜流湿地池Ⅳ（12）的中层填料层（24）内，第一集水管（22）、第二集水管（20）、第三集水管（18）及第四集水管（16）分别设置在垂直潜流湿地池Ⅰ（6）、垂直潜流湿地池Ⅱ（8）、垂直潜流湿地池Ⅲ（10）及垂直潜流湿地池Ⅳ（12）的底层填料层（23）内。

3.根据权利要求1所述的自充氧潜流人工湿地污水净化装置，其特征在于：所述的第一配水管（5）、第二配水管（7）、第三配水管（9）及第四配水管（11）上均设置有配水孔（28）。

4.根据权利要求1所述的自充氧潜流人工湿地污水净化装置，其特征在于：所述的第一集水管（22）、第二集水管（20）、第三集水管（18）及第四集水管（16）结构相同，其上均设置有集水孔（29）。

5.根据权利要求1所述的自充氧潜流人工湿地污水净化装置，其特征在于：所述的第一配水管（5）、第二配水管（7）、第三配水管（9）及第四配水管（11）上均设置有配水调节阀（27）。

6.根据权利要求1所述的自充氧潜流人工湿地污水净化装置，其特征在于：所述的垂直潜流湿地池Ⅰ（6）与垂直潜流湿地池Ⅱ（8）之间的高度差、垂直潜流湿地池Ⅱ（8）与垂直潜流湿地池Ⅲ（10）之间的高度差、垂直潜流湿地池Ⅲ（10）及垂直潜流湿地池Ⅳ（12）之间的高度差均为600～800mm。