CN205838693U - 一种可用于生物质能利用的复合垂直流人工湿地 - Google Patents

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刘冬
邹长新
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Abstract

本专利涉及污水处理技术领域，尤其是一种采用了利用污水中废氮生产生物质能利用的复合垂直流人工湿地，包括上池和下池，上池由上至下依次为上池植被层、进水管、上池沙层，下池由上至下依次为下池植被层、出水管、下池沙层，上池和下池之间设置有隔板，上池和下池通过设置在底部的砾石层连通。该人工湿地污水处理系统结合了垂直流型促进硝化作用的需氧过程以及潜流型提高反硝化厌氧过程这两者的优势，是效率最高的人工湿地类型。同时，这种新型人工湿地地表没有积水，杜绝了一般人工湿地蚊虫滋生等负面效应，适合更多植物种类的生长。

Description

一种可用于生物质能利用的复合垂直流人工湿地
技术领域
本专利涉及污水处理技术领域，尤其是一种采用了利用污水中废氮生产生物质能利用的复合垂直流人工湿地。
背景技术
人工湿地是一种人为建立起来的生态系统，其原理主要是利用人工配置湿地中基质、湿地植物和微生物之间的相互作用，通过一系列物理的、化学的以及生物的途径来净化污水。植物是人工湿地的核心，在人工湿地中起着重要作用。湿地系统中种植的植物根系为微生物提供了栖息场所，并发挥着向根茎周围充氧的作用促进污染物的分解的转化。通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解能够对废水中污染物质进行吸收、代谢、分解、积累及水体净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化与无害化。
目前，国内外对人工湿地植物的研究多集中在利用高等植物修复湿地、植物吸收污物的效率、植物与微生物相互作用等方面。事实上，湿地植物不但可以去除污染物，还可以促进污水中营养物质的循环和再利用，同时还能绿化土地，改善区域气候，促进生态环境的良性循环。然而，这些研究未涉及湿地植物资源量及后续化利用，而目前现实中实际运行的人工湿地里植物收割后普遍没有得到妥善处置，造成了资源浪费和二次污染等问题也较为突出严重。因此，开展人工湿地植物生物质资源化利用对解决人工湿地技术二次污染问题具有十分重要的意义。
根据水流类型不同，人工湿地分为表面流和潜流型系统，潜流型又可以分为水平流和垂直流。对于表面流人工湿地系统，基质层有密集的植物，污水从床表面流过。相反，潜流型人工湿地的水位是控制在基质床表面以下。各种不同类型人工湿地系统可以混合使用以达到高的处理效率。由此产生了一种新型人工湿地---复合垂直流人工湿地系统，本专利旨在针对现在的发展方向，提供结构设置合理的复合型人工湿地。
发明内容
本发明旨在提供一种复合垂直流人工湿地，通过合理的布置，提高污水处理效果，并为植物的生物质能利用提供便利。
技术方案
为达到上述目的，本专利提供的技术方案为：
一种复合垂直流人工湿地，包括上池1和下池2，上池1由上至下依次为上池植被层11、进水管12、上池沙层13，下池2由上至下依次为下池植被层21、出水管22、下池沙层23，上池1和下池2之间设置有隔板4，上池1和下池2通过设置在底部的砾石层3连通。
上述的复合垂直流人工湿地，上池植被层11、下池植被层21内布置中生植物，优选芦竹。
上述的复合垂直流人工湿地，进水管12水平位置高于出水管22布置。进水管12、出水管22为穿孔管，穿孔沿管壁规则布置。
有益效果
该人工湿地污水处理系统结合了垂直流型促进硝化作用的需氧过程以及潜流型提高反硝化厌氧过程这两者的优势，是效率最高的人工湿地类型。同时，这种新型人工湿地地表没有积水，杜绝了一般人工湿地蚊虫滋生等负面效应，适合更多植物种类的生长，而且大部分面积接近中生环境，有助于中生植物的生长，从而提高了人工湿地植物多样性，为筛选种植适于生物质能利用的植物提供了环境。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，下面结合实施例和附图对本实用新型作详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例的复合垂直流人工湿地，包括上池1和下池2，上池1由上至下依次为上池植被层11、进水管12、上池沙层13，下池2由上至下依次为下池植被层21、出水管22、下池沙层23，进水管12水平位置高于出水管22。在上池1和下池2之间设置有隔板4，上池1和下池2通过设置在底部的砾石层3连通，图中箭头表示的是污水流向。
通过埋藏在上池沙层13上表面的特殊结构的进水管12，污水均匀流入上池1，在重力作用下向下沉降，经上池1底部的砾石层3流入下池2的底部，再向上经过下池2的下池沙层23，被位于下池沙层23上表面的出水管22收集，最后流出。由于上池1和下池2之间设置有隔板4，所以，流入人工湿地的污水实际上经过了2次（上池和下池）处理，这种独特的水流方式能确保流入湿地的污水与基质、植物根系充分的接触，有利于提高湿地的净化效果。
上池植被层11、下池植被层21内布置中生植物，例如芦竹、美人蕉、芒、斑茅等，植物根系可向下生长到底部。
进水管12、出水管22为穿孔管，复合垂直流人工湿地进水、出水均通过管壁上的穿孔实现。穿孔规则布置在管壁上，可采用沿管壁圆周方向上每圈开4个直径15毫米的穿孔，每圈穿孔之间间距为100毫米。
实施例2
本实施例中，采用4种中生植物混种种植，分别为芦竹、美人蕉、香蒲、芒。
经过试验研究发现，物种多样性对生态系统功能（如生产力）存在正效应，物种丰富度与群落生产力呈单峰格局，且峰值出现在丰富度为4时，说明4个物种的生产力比较稳定，且4个物种的组合人工可操作性强，适宜在人工湿地中推广运用。
本实施例选取了4种在复合垂直流人工湿地中普遍可以种植的中生植物：芦竹、美人蕉、香蒲、芒。将复合垂直流人工湿地划分为若干个小区，每个小区面积约3.0 m×3.0 m，所有小区中混种种植上述的4种植物，种植密度为5株每平方米。每年春季将选定的4种植物繁殖体移植到人工湿地中，在生长季末（9–10月）人工收割所有植物的地上部分（地面10 cm以上），然后将收割下来的植物统一收集运输到农村秸秆发电厂作为生物质能利用的原料。
经试验研究发现，用于复合垂直流人工湿地的中生植物的平均地上生物量约为18302千克/公顷，其中芦竹的平均地上生物量最高，为57953.91千克/公顷，与其他的第一、二代生物能源原料作物相比，例如：玉米3000-9300千克/公顷、柳枝稷5200-11100千克/公顷、杨树5000-11000千克/公顷、柳树16000-18000千克/公顷，本实施例中的人工湿地植物的地上生物量明显较高，对于生产纤维素生物燃料来说更有前景。

Claims (5)

1.一种可用于生物质能利用的复合垂直流人工湿地，其特征在于：包括上池（1）和下池（2），上池（1）由上至下依次为上池植被层（11）、进水管（12）、上池沙层（13），下池（2）由上至下依次为下池植被层（21）、出水管（22）、下池沙层（23），上池（1）和下池（2）之间设置有隔板（4），上池（1）和下池（2）通过设置在底部的砾石层（3）连通。
2.根据权利要求1所述的可用于生物质能利用的复合垂直流人工湿地，其特征在于：上池植被层（11）、下池植被层（21）内布置中生植物。
3.根据权利要求2所述的可用于生物质能利用的复合垂直流人工湿地，其特征在于：所述的中生植物为4种中生植物混种种植。
4.根据权利要求1所述的可用于生物质能利用的复合垂直流人工湿地，其特征在于：进水管（12）水平位置高于出水管（22）布置。
5.根据权利要求1所述的可用于生物质能利用的复合垂直流人工湿地，其特征在于：所述的进水管（12）、出水管（22）为穿孔管，穿孔沿管壁规则布置。
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CN107265795A (zh) * 2017-08-17 2017-10-20 甘肃金桥水科技（集团）股份有限公司 一种再生水处理系统及处理工艺

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