CN202988842U - 立体式串联型人工湿地 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种污水处理构筑物，由多层人工湿地单元串联而成，每一层人工湿地单元由布水槽、湿地主体和出水槽三部分组成，人工湿地单元置于由层面及梁柱组成的建筑中，形成楼层形式排列的立体结构，相邻楼层的人工湿地单元的布水槽和出水槽方向相反；所述湿地主体包括湿地植物和基质，本实用新型采用楼层的形式，将现有人工湿地以立体方式层叠构建，可以大幅度减少占地面积，也可以减少防渗面积的处理，降低人工湿地建造成本。本实用新型与现有人工湿地相比拥有更好的自然曝气功能，楼层间可采用瀑布式跌水形式，对污水进行很好的充氧。本建筑物可实现一定程度上的保温，从而解决传统人工湿地冬天因气温过低处理效果下降的难题。

Description

立体式串联型人工湿地

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理构筑物，具体地说是涉及一种立体式串联型人工湿地。

背景技术

人工湿地的定义为人工设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体，为废水的自然处理工艺之一（其他主要还有稳定塘系统和土地处理系统两类）。

目前人工湿地分为3种形式：表面流人工湿地（SFW），潜流人工湿地（SFS）和垂直流人工湿地（VCW）；潜流人工湿地是各国研究和应用最为广泛的类型。

人工湿地系统是一个半开放、半封闭的生态系统，它形成了良好的内部循环，投资少，建设、运营成本低廉约为传统污水处理厂成本的1/10至1/5左右，处理污水效果明显，操作简单、维护和运行费用低廉，在处理污水的同时还可以种草、养鱼，增加收益，节约资源，它具有较好的经济效益和生态效益，得到人们越来越多的关注、研究和发展应用。现已成为重要的污水处理实用新技术。

通过检索近十年的文献发现，人工湿地占地面积较大的问题到目前为止尚没有得到有效的解决。目前主要是通过人工湿地中基质、水生植物、微生物的优化组合，提高湿地处理效率来减少占地面积，但是结果并不如人意。在当前用地紧张寸土寸金的今天，占地面积大严重制约了人工湿地的广泛应用，所以能否减少占地面的问题是影响人工湿地未来发展的至关重要的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种立体式串联型人工湿地，采用楼层的形式，将现有人工湿地以立体方式层叠构建，以空间换取面积从而可以极大程度的减少人工湿地的占地面积。

    本实用新型的技术方案是：一种立体式串联型人工湿地，由多层人工湿地单元串联而成，每一层人工湿地单元由布水槽2、湿地主体3和出水槽4三部分组成，人工湿地单元置于由层面5及梁柱6组成的建筑中，形成楼层形式排列的立体结构，相邻楼层的人工湿地单元的布水槽和出水槽方向相反；所述湿地主体3包括湿地植物7和基质8。

立体式串联型人工湿地还包括水泵1，水泵1一端为污水进口，另一端与顶层人工湿地单元的布水槽2相连，污水或者预处理后的污水经过水泵1提升至顶层人工湿地单元的布水槽2，污水由布水槽2进入湿地主体3经过处理后进入出水槽4，污水经过出水槽4后以水跃或瀑布式跌水形式进入下一层人工湿地单元，这一步骤对污水进行了曝气，提高了污水的含氧量。这与现有的人工湿地相比不仅解决了污水含氧量不足的问题，同时去除了因人工强化曝气带来的成本。

最底层人工湿地单元还包括防渗层10，防渗层主要作用是阻止污水向地下水体的渗透，本实用新型仅最底层人工湿地单元需要做防渗层，这样一方面减少了湿地与地面的接触面积，降低了渗透的可能性，另一方面极大地减少了人工湿地做防渗的面积，降低了由于防渗而产生的成本。

全部人工湿地单元都安装钢化玻璃窗、控温系统、照明系统以及通风装置，强化采光和保温功能，解决传统人工湿地冬天因温度过低效果下降的问题。

人工湿地出水量较大且跌落较高时，人工湿地单元布水槽2一端设置消能装置13，消能装置可以是坡面或者多个锥面突起，起到局部消能作用，同时使水花飞溅，达到更好的曝气作用，提高污水的含氧量。 

所述人工湿地单元布水槽2和出水槽4两端分别设置空心砖14和竹篾15，可以有效的防止水土流失，竹篾可以方便的更换。

所述每一层人工湿地单元可以借用自然水力坡度，也可以设置一定的坡度。

所述的立体式串联型人工湿地还可以包括污水预处理模块，所述污水预处理模块包括格栅11和预处理池12。格栅位于预处理池的污水入口处，预处理池环绕在立体式串联型人工湿地周围。所述污水预处理模块设置在地下，预处理后的污水通过水泵1提升至顶层人工湿地单元的布水槽2进行处理。

根据污水排放标准的要求，选择是否设置消毒设施。当出水对病菌指标要求较高时，消毒应符合GB50014中的有关规定，可以在最底层人工湿地单元防渗层下面设置紫外消毒单元9。从最底层人工湿地单元处理结束的水体，经紫外线消毒单元消毒。

人工湿地单元层与层之间高度为3~6m。

所述湿地植物7为空心莲子草、凤眼莲、浮萍、菱、荇菜、香根草、旱伞草、芦苇、黄花鸢尾、水葱、香蒲、菹草、菖蒲、再立花、千屈菜、狐尾藻、苦草、金鱼藻、轮叶黑藻、迷你皇冠、聚草、马来眼子菜、苴草、石龙莴、空心菜、鸢尾、荷花、水生美人蕉中的一种或者几种组合；可以从美观的角度考虑各层植物的种类。所述基质8为土壤、细沙、粗砂、砾石、灰渣、石灰石、沸石中的一种或几种组合。

人工湿地单元宜采用穿孔管、配（集）水管、配（集）水堰等装置来实现集（配）水的均匀。

有益效果：

1）立体式串联型人工湿地可以根本上解决人工湿地占地面积大的问题，有n层的湿地，则占地即为原有面积的1/n，此方式对于占地面积的减少程度是其他方式无法相比的。在楼面价高于本建筑每平方米建筑成本时（国内一线城市），本专利设计优势更加明显。

2）对于负荷相对较高的的湿地系统，好氧生化反应所需的氧气主要来自大气复氧，但自然复氧的量往往不足，所以通常要采用人工强化充氧，而本实用新型设计的立体式串联型人工湿地，其层与层之间会很容易形成自然跃水的方式或直接瀑布的方式，可以解决湿地供氧不足的问题，同时也免去了因采取人工强化充氧而带来的成本，对湿地系统有机物和氮素去除效能有明显的提升作用。

3）立体串联式人工湿地仅最底层需要做防渗，一方面减少了湿地与地面的接触面积，降低了渗透的可能性，在土壤隔离条件下进行污水处理，避免了传统人工湿地处理方式污染地下水的可能性。另一方面极大地减少了人工湿地做防渗的面积，降低了由于防渗而产生的成本。

4）控温、控湿，可增加人工照明，提升人工湿地污水处理功效。

5）解决高纬度地区传统人工湿地冬季处理能力降低的问题。

冬季寒冷，城市人口的药品与个人护理品（PPCPs）用量增加，需强化污水处理，而此时传统人工湿地恰恰因天气寒冷，处理效率大大降低，本方法所采用的控温式处理，可以很好的解决人工湿地冬季处理能力降低的问题。

6）解决居住与环保、绿化争地问题。

本发明提供的立体串联式人工湿地可以应用于城市中心花园以及高档景观小区的水循环系统，功能与景观融为一体，节地、节能、环保，在解决城市污水就近处理这一难题的同时，可为小区提供水资源回用服务，应对我国大部分地区的缺水问题，符合节约型社会的理念，体现人与环境和谐共生的精神。

附图说明

图1：本实用新型立体式串联型人工湿地示意图；

图2：立体式串联型人工湿地层与层之间的立体图；

图3：每一层人工湿地单元示意图；

图4：阶梯式坡度设置示意图；

图5：污水预处理模块示意图，格栅位于预处理池的污水入口处，预处理池环绕在立体式串联型人工湿地周围；

其中：1-水泵，2-布水槽，3-湿地主体，4-出水槽，5-层面，6-梁柱，7-湿地植物，8-基质，9-紫外消毒单元，10-防渗层，11-格栅，12-预处理池，13-消能装置， 14-空心砖，15-竹篾，16-立体式串联型人工湿地。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

一种立体式串联型人工湿地，如图1所示，由多层人工湿地单元串联而成，每一层人工湿地单元由布水槽2、湿地主体3和出水槽4三部分组成（如图3所示），人工湿地单元置于由层面5及梁柱6组成的建筑中，形成楼层形式排列的立体结构，如图2所示，层与层之间高度为3~6m，长宽比为3：1，相邻楼层的人工湿地单元的布水槽和出水槽方向相反；还包括水泵1，水泵1一端为污水进口，另一端与顶层人工湿地单元的布水槽2相连，污水或者预处理后的污水经过水泵1提升至顶层人工湿地单元的布水槽2，污水由布水槽2进入湿地主体3经过物理、化学、生物处理后进入出水槽4，污水经过出水槽4后以水跃或瀑布式跌水形式进入下一层人工湿地单元，最底层人工湿地单元还包括防渗层10，防渗层主要作用是阻止污水向地下水体的渗透。防渗层下面设置紫外消毒单元9，在污水处理结束之前进一步用紫外消毒，提高出水质量。

立体式串联型人工湿地还可以包括污水预处理模块，所述污水预处理模块包括格栅11和预处理池12，格栅位于预处理池的污水入口处，预处理池环绕在立体式串联型人工湿地周围，根据污水污染程度和处理量的不同，预处理的程度和方式应综合考虑污水水质、人工湿地类型及出水水质要求等因素。预处理模块整体位于地下，预处理过后的污水通过水泵1提升至顶层人工湿地单元的布水槽2，污水由布水槽2进入湿地主体3经过物理、化学、生物处理后进入出水槽4，污水经过出水槽4后以水跃或瀑布式跌水形式进入下一层人工湿地单元，人工湿地出水量较大且跌落较高时，人工湿地单元布水槽2一端设置消能装置13，消能装置可以是坡面或者多个锥面突起，起到局部消能作用，同时使水花飞溅，达到更好的曝气作用，提高污水的含氧量。这一步骤对污水进行了曝气作用，提高了污水的含氧量。然后从上而下依次通过人工湿地单元进行物理、化学、生物处理，到最底层人工湿地单元出水槽后进入紫外消毒单元9，消毒结束，出水。

所述人工湿地单元布水槽2和出水槽4两端分别设置空心砖和竹篾，可以有效的防止水土流失，竹篾可以方便地更换。

所述每一层人工湿地单元可以借用自然水力坡度，也可以设置一定的坡度。

湿地主体3包括湿地植物7和基质8，湿地植物7为空心莲子草、凤眼莲、浮萍、菱、荇菜、香根草、旱伞草、芦苇、黄花鸢尾、水葱、香蒲、菹草、菖蒲、再立花、千屈菜、狐尾藻、苦草、金鱼藻、轮叶黑藻、迷你皇冠、聚草、马来眼子菜、苴草、石龙莴、空心菜、鸢尾、荷花、水生美人蕉中的一种或者几种组合；基质8 为土壤、细沙、粗砂、砾石、灰渣、石灰石、沸石、陶粒中的一种或几种组合。

实施例1 

建立立体式串联型人工湿地，由5层人工湿地单元串联而成，楼层形式排列，层与层之间高度为3.6m，每湿地单元长度为24m，宽度为8m，最大处理水量为480t/d，第一层为菖蒲和再立花，基质由上层土壤、中层陶粒、下层砾石组成，基质厚度分别为15cm、20cm、20cm，第二层为千屈菜，基质由上层土壤、中层粗砂、下层沸石组成，基质厚度分别为15cm、20cm、20cm，第三层为狐尾藻、苦草、金鱼藻、轮叶黑藻、马来眼子菜和苴草，第四层为石龙莴、空心菜，第五层为鸢尾、水生美人蕉，荷花。第三至五层湿地基质由上层细沙、中层灰渣、下层石灰石组成，基质厚度分别为15cm、20cm、20cm。人工湿地单元设置消能装置13，消能装置可以是坡面或者多个锥面突起，起到局部消能作用，同时使水花飞溅，达到更好的曝气作用，提高污水的含氧量。人工湿地单元布水槽2和出水槽4两端分别设置空心砖和竹篾，可以有效的防止水土流失，竹篾可以方便地更换。最底层人工湿地单元还包括防渗层，防渗层下面设置紫外消毒单元，在污水处理结束之前进一步用紫外消毒。全部人工湿地单元都安装钢化玻璃窗、控温系统、照明系统以及通风装置，兼具采光和保温功能，解决传统人工湿地冬天因温度过低而效果降低的问题。 

污水处理过程：见图1所示，污水直接进入格栅和预处理池，格栅位于预处理池的污水入口处，预处理池环绕在立体式串联型人工湿地周围。污水先经过格栅，截留一些大颗粒污物，然后污水进入预处理池处理，预处理过后的污水通过水泵1提升至顶层人工湿地单元的布水槽2，污水由布水槽2进入湿地主体3经过物理、化学、生物处理后进入出水槽4，污水经过出水槽4后以水跃或瀑布式跌水形式进入下一层人工湿地单元，经过消能装置起到局部效能作用，同时使水花飞溅，达到更好的曝气作用，提高污水的含氧量。这一步骤对污水进行了曝气作用，提高了污水的含氧量。然后从上而下依次通过人工湿地单元进行物理、化学、生物处理，到最底层人工湿地单元出水槽后进入紫外消毒单元9，消毒结束，出水，测定各物质去除率。将污水先进行预处理，然后进入人工湿地处理，结果见表1；将污水直接通过水泵提升至人工湿地单元，进行污水处理，测定进水和出水各物质的含量，结果见表2。（水力负荷为0.5 m³/m².d，停留时间为3d）

表1：

 表2：

以上实施例不看作为对本实用新型的限制。

本实用新型每一层湿地单元可借助进出水口水位控制闸开放高度不同，水位不同而形成的自然水力坡度，也可以设置有坡度。坡度的实现方式有多种，比如图4 所示，在每一层湿地单元基质下方建筑成阶梯状，形成坡度。

Claims (9)

1.一种立体式串联型人工湿地，由多层人工湿地单元串联而成，其特征在于：每一层人工湿地单元由布水槽（2）、湿地主体（3）和出水槽（4）三部分组成，人工湿地单元置于由层面（5）及梁柱（6）组成的建筑中，形成楼层形式排列的立体结构，相邻楼层的人工湿地单元的布水槽和出水槽方向相反；所述湿地主体（3）包括湿地植物（7）和基质（8）。

2.根据权利要求1所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：还包括水泵（1）,水泵（1）一端为污水进口，另一端与顶层人工湿地单元的布水槽（2）相连。

3.根据权利要求1所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：最底层人工湿地单元还包括防渗层（10）。

4.根据权利要求1所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：人工湿地单元外墙安装钢化玻璃窗、控温系统、照明系统和通风装置。

5.根据权利要求1所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：所述人工湿地单元布水槽（2）一端设置消能装置（13）。

6.根据权利要求1所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：所述人工湿地单元布水槽（2）和出水槽（4）两端分别设置空心砖（14）和竹篾（15）。

7.根据权利要求1所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：还包括污水预处理模块，所述污水预处理模块包括格栅（11）和预处理池（12），格栅位于预处理池的污水入口处。

8.根据权利要求3所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：在最底层人工湿地单元防渗层下面设置紫外消毒单元（9）。

9.根据权利要求1所述的立体式串联型人工湿地，其特征在于：人工湿地单元层与层之间高度为3~6m。

Images