CN219670319U - 一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，包括：水泵和过滤区，所述水泵的进水端与人工湿地公园水体连通，所述水泵的出水端与所述过滤区的进水端连通，所述过滤区的出水端与所述人工湿地公园水体连通；所述过滤区包括一级过滤区和二级过滤区；本实用新型通过设置含有颗粒物过滤层的一级过滤区，和含有微生物层和高碳吸收植物的二级过滤区，实现对水体的物理和生态处理；一级过滤区的颗粒物过滤层可以有效去除水中的悬浮物和部分溶解性污染物，而二级过滤区的微生物层和高碳吸收植物则可以通过生物降解和吸附作用，进一步清除水体中的有机物和微生物污染。

Description

一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置

技术领域

本实用新型涉及低碳技术领域，具体涉及一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置。

背景技术

人工湿地公园是一个模拟自然湿地生态系统的工程设施，是通过人为设计和建设，实现对水质的净化和改善，同时也为动植物提供生态栖息环境，增加城市绿化面积，改善城市生态环境，提高民的生活质量。

人工湿地公园的水体净化主要通过湿地植物和湿地微生物的共同作用，对水中的有害物质进行吸附、降解和转化，以实现对水质的改善。然而，由于人为的污染源不断输入，比如雨水径流中的泥沙、垃圾、化学污染物等，会使得湿地水体的质量逐渐下降，影响湿地生态系统的稳定和功能发挥，甚至可能对人们的健康造成影响。因此，人工湿地公园需要进行水质净化。

然而，现有的人工湿地公园水体净化装置较多的采用物理+化学的方法进行净化，这些方法虽然可以去除水中的悬浮物和部分溶解性污染物，但对于有机物和微生物污染等，其处理效果不尽如人意。此外，这些传统的净化方法在处理过程中可能会产生二次污染，同时运行成本较高。其次，传统的净化装置往往忽视了生态处理方法的重要性，如湿地植物的吸附和微生物的降解作用，这使得水体净化效果不尽理想。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有的针对人工湿地公园水体净化效果不佳，目的在于提供一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，解决了人工湿地公园水体净化问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，包括：水泵和过滤区，所述水泵的进水端与人工湿地公园水体连通，所述水泵的出水端与所述过滤区的进水端连通，所述过滤区的出水端与所述人工湿地公园水体连通；

所述过滤区包括一级过滤区和二级过滤区；

所述一级过滤区通过水平设置的隔板分割为上腔和下腔，所述一级过滤区的下腔连通有进水口和第一出水口，所述一级过滤区的上腔上端设置有第二出水口，所述一级过滤区的上腔内放置有颗粒物过滤层；

所述二级过滤区通过水平设置的隔板分割为上腔和下腔，所述二级过滤区的下腔设置有第一出水口和第二出水口，所述二级过滤区的上腔设置有进水口，所述二级过滤区的上腔内放置有微生物层，所述二级过滤区内种植有高碳吸收植物；

所述水泵的出水口与所述一级过滤区的进水口连通，所述一级过滤区的第二出水口与所述二级过滤区的进水口连通，所述二级过滤区的第一出水口与所述人工湿地公园水体连通，所述隔板上设置有透水孔。

具体地，所述颗粒物过滤层从下至上依次包括底层砾石层、中层粗砂层和顶层细沙层。

进一步，所述一级过滤区的第一出水口与反冲洗排污池连通。

具体地，所述高碳吸收植物包括芦苇、香蒲、水藻，所述二级过滤区的第一出水口处和所述二级过滤区的第二出水口处均设置有闸板阀。

可选地，所述二级过滤区的上部设置有水位传感器，所述水位传感器位于所述二级过滤区的进水口的上方，所述水位传感器用于控制所述水泵的启闭。

进一步，所述过滤区还包括三级过滤区，所述三级过滤区通过隔板分隔为上腔和下腔，所述三级过滤区的下腔设置有与所述二级过滤区的第二出水口连通的进水口，所述三级过滤区的上腔设置有连通所述人工湿地公园水体的出水口，所述三级过滤区的上腔内放置有有机物过滤层。

具体地，所述有机物过滤层从下至上依次为：活性炭过滤层和生物膜过滤层。

可选地，所述一级过滤区的水平面不低于所述二级过滤区的水平面，所述二级过滤区的水平面不低于所述三级过滤区的水平面。

可选地，所述水泵的进水端和所述过滤区的出水端分别位于所述人工湿地公园水体的两端。

可选地，所述过滤区的水平面高于所述人工湿地公园水体的水平面。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型通过设置含有颗粒物过滤层的一级过滤区，和含有微生物层和高碳吸收植物的二级过滤区，实现对水体的物理和生态处理；一级过滤区的颗粒物过滤层可以有效去除水中的悬浮物和部分溶解性污染物，而二级过滤区的微生物层和高碳吸收植物则可以通过生物降解和吸附作用，进一步清除水体中的有机物和微生物污染。

利用微生物和高碳吸收植物进行生态处理，不仅可以降低运行成本，也能有效提高水体净化的效率和效果。微生物和植物的生物降解和吸附作用是自然进行的，无需额外的能源投入，同时处理效果显著。

采用了生态处理方式，避免了传统化学处理方法可能产生的二次污染问题。而且，过滤区的出水端与人工湿地公园水体连通，经处理的水可以直接回到湿地公园，进一步增加了水循环的利用率。

二级过滤区内种植的高碳吸收植物，不仅可以对水体进行净化，还可以吸收大气中的二氧化碳和水体内的二氧化碳，起到碳汇的作用。

附图说明

附图示出了本实用新型的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。

图1是根据本实用新型所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置的结构示意图。

附图标记：1-一级过滤区，11-一级过滤区的进水口，12-一级过滤区的第二出水口，13-一级过滤区的第一出水口，14-底层砾石层，15-中层粗砂层，16-顶层细沙层；

2-二级过滤区，21-二级过滤区的进水口，22-二级过滤区的第二出水口，23-二级过滤区的第一出水口，24-微生物层，25-高碳吸收植物；

3-三级过滤区，31-三级过滤区的进水口，32-三级过滤区的出水口，33-活性炭过滤层，34-生物膜过滤层；

4-隔板，5-透水孔，6-水位传感器，7-水泵。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，包括：水泵7和过滤区，水泵7的进水端与人工湿地公园水体连通，水泵7的出水端与过滤区的进水端连通，过滤区的出水端与人工湿地公园水体连通。

通过水泵7将人工湿地公园水体内的水泵7送至过滤区，然后经过滤后再次流入人工湿地公园水体，可以出现循环过滤，同时为了减少泵送的能源消耗，设定过滤区的水平面高于人工湿地公园水体的水平面，即只需要将水体泵送至过滤区后，水体即可以在自身重力的情况汇流至人工湿地公园。

为了对整个人工湿地公园的水体进行循环过滤，设定水泵7的进水端和过滤区的出水端分别位于人工湿地公园水体的两端。

在本实施例中，过滤区包括一级过滤区1和二级过滤区2，隔板4上设置有透水孔5，便于水体在上腔和下腔之间流动。

一级过滤区1通过水平设置的隔板4分割为上腔和下腔，隔板4上设置有透水孔5，一级过滤区1的下腔连通有进水口和第一出水口，一级过滤区1的上腔上端设置有第二出水口，一级过滤区1的上腔内放置有颗粒物过滤层；颗粒物过滤层从下至上依次包括底层砾石层14、中层粗砂层15和顶层细沙层16。一级过滤区的第一出水口13与反冲洗排污池连通。

水经水泵7泵送至下腔后，流动方向为：下腔→隔板4→底层砾石层14→中层粗砂层15→顶层细沙层16→第二出水口，从而可以看出，水体必然会经过颗粒物过滤层的过滤。

底层砾石层14：通常由粗大的砾石组成。这一层的主要作用是支撑上面的砂石层，防止其下沉，同时也有利于水体的流通。

中层粗砂层15：底层砾石层14之上是粗砂层。粗砂的粒径小于砾石，大于细砂，能够有效去除水体中的较大颗粒杂质。

顶层细砂层：最顶部的是细砂层，其粒径最小，主要作用是过滤出水体中的小颗粒杂质。

工作原理：待净化的水体首先进入底层砾石层14，大颗粒的杂质在此被阻隔。然后，水体向上通过中层粗砂层15，中等粒径的杂质在此被过滤。最后，水体通过顶层细砂层，小颗粒的杂质在此被去除。经过多层过滤砂层的过滤，水体中的大部分固体杂质都被去除。

多层过滤砂层需要定期进行清洗和维护，以防止砂层被过滤下来的杂质堵塞，影响过滤效果。为了对颗粒物过滤层进行维护，在下腔设定一个第一出水口。在需要进行维护时，首先将进水口封闭，或者将水泵7关闭后避免水回流至人工湿地公园水体，然后通过大量的干净水从顶部倒入到一级过滤区1的上腔，水在重力的作用下流经顶层细沙层16、中层粗砂层15、底层砾石层14，依次将颗粒物过滤层的杂质冲出，然后通过第一出水口排放至反冲洗排污池，则实现了对颗粒物过滤层的维护。

二级过滤区2通过水平设置的隔板4分割为上腔和下腔，二级过滤区2的下腔设置有第一出水口和第二出水口，二级过滤区2的上腔设置有进水口，二级过滤区2的上腔内放置有微生物层24，二级过滤区2内种植有高碳吸收植物25；高碳吸收植物25包括芦苇、香蒲、水藻，二级过滤区的第一出水口23处和二级过滤区的第二出水口22处均设置有闸板阀。

二级过滤区2主要是生物过滤层，这一层主要利用植物和微生物的生物净化功能来去除水体中的有机物和其他污染物。

高碳吸收植物25为对水质净化有益的水生植物，如水藻、芦苇、菖蒲等。这些植物可以吸收水体中的营养物质如氮、磷等，并能分解部分有机物。

在植物根部和底泥中，生活着大量的微生物，如细菌、藻类等。这些微生物可以分解水体中的有机物，将其转化为无害的物质。

工作原理：当水体经过第一级过滤区1去除了大颗粒杂质后，进入第二级过滤区2。在这里，水生植物吸收水体中的氮、磷等营养物质，微生物分解水体中的有机物，从而进一步净化水体。同时，植物和微生物的生长还可以提供栖息地和食物源，有利于水生生物多样性的维持。

二级过滤区2需要定期进行植物的修剪和清理，以保持良好的水流通道和过滤效果。同时，也需要定期检查和补充微生物，以维持良好的生物分解功能。

芦苇是一种常见的湿地植物，它具有较强的适应性和生长能力，可以吸收大量的二氧化碳。同时，芦苇的根系可以分泌氧气，有助于改善水质。香蒲也是一种常见的湿地植物，它的碳吸收能力很强，而且能够在水质较差的环境中生长。

为了构成一个循环系统，将水泵7的出水口与一级过滤区的进水口11连通，一级过滤区的第二出水口12与二级过滤区的进水口21连通，二级过滤区的第一出水口23与人工湿地公园水体连通。

另外，因为在二级过滤区2的水体需要经过微生物层24，其透水性可能低于一级过滤区1的颗粒物过滤层，因为为了避免二级过滤区2内的水位过高，在二级过滤区2的上部设置有水位传感器6，水位传感器6位于二级过滤区的进水口21的上方，水位传感器6用于控制水泵7的启闭。

即当检测到二级过滤区2的水位超过进水口时，将其水泵7关闭。

实施例二

如果水体中的有机物过多，则会造成以下问题：

水体富营养化：有机物是微生物和植物生长的主要营养源，过多的有机物可能导致水体中的微生物和植物过度生长，进而引发水体富营养化。富营养化会导致藻类大量繁殖，形成所谓的“水华”，严重影响水体的生态平衡。

溶解氧降低：当水体中的有机物过多时，微生物分解有机物的过程中会消耗大量的溶解氧。当溶解氧的浓度降低到一定程度时，可能会导致水生动物如鱼类等的窒息，影响水生生态系统的健康。

水质恶化：有机物在水体中的分解过程中，可能会产生各种有害的副产品，如氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等，这些物质对人类和水生生物都有毒。

因此，为了去除水体中过量的有机物，本实施例中的过滤区还包括三级过滤区3。

三级过滤区3通过隔板4分隔为上腔和下腔，三级过滤区3的下腔设置有与二级过滤区的第二出水口22连通的进水口，三级过滤区3的上腔设置有连通人工湿地公园水体的出水口，三级过滤区3的上腔内放置有有机物过滤层，有机物过滤层从下至上依次为：活性炭过滤层33和生物膜过滤层34。

活性炭过滤层33：活性炭是一种非常有效的吸附材料，能够吸附水体中的有机物和部分重金属离子。此外，由于活性炭的孔隙结构，也为微生物提供了生长的空间，有利于微生物的附着和生物分解作用。在这个过滤层中，活性炭通常以颗粒状或者固定在某种载体上的形式存在。

生物膜过滤层34：生物膜过滤层34是利用微生物附着在具有良好空气和水流通性的生物膜载体上，通过微生物的降解作用去除水体中的有机物。生物膜载体可以是多孔陶瓷、塑料滤料等材质，具有较大的比表面积，有利于微生物的生长和附着。

工作原理：当水体经过二级过滤区2的生物过滤后，进入三级过滤区3。活性炭将吸附水体中的有机物和部分重金属离子，生物膜过滤层34上附着的微生物分解水体中的有机物。经过三级过滤区3的处理，水体中的有机物和重金属含量将大幅降低。

对于活性炭过滤层33，需要定期更换活性炭以保持良好的吸附效果。更换周期视水质和过滤负荷而定。对于生物膜过滤层34，需要定期清洗生物膜载体，以防止微生物过度生长导致的堵塞。同时，也需要检查和补充微生物，以维持良好的生物分解功能。

另外，为了减少泵送的能源消耗，设定一级过滤区1的水平面不低于二级过滤区2的水平面，二级过滤区2的水平面不低于三级过滤区3的水平面，即只需要将水体泵送至一级过滤区1后，水体即可以在自身重力的情况沿一级过滤区1、二级过滤区2和三级过滤区3流动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型，而并非是对本实用新型的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述实用新型的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，包括：水泵(7)和过滤区，所述水泵(7)的进水端与人工湿地公园水体连通，所述水泵(7)的出水端与所述过滤区的进水端连通，所述过滤区的出水端与所述人工湿地公园水体连通；

所述过滤区包括一级过滤区(1)和二级过滤区(2)；

所述一级过滤区(1)通过水平设置的隔板(4)分割为上腔和下腔，所述一级过滤区(1)的下腔连通有进水口和第一出水口，所述一级过滤区(1)的上腔上端设置有第二出水口，所述一级过滤区(1)的上腔内放置有颗粒物过滤层；

所述二级过滤区(2)通过水平设置的隔板(4)分割为上腔和下腔，所述二级过滤区(2)的下腔设置有第一出水口和第二出水口，所述二级过滤区(2)的上腔设置有进水口，所述二级过滤区(2)的上腔内放置有微生物层(24)，所述二级过滤区(2)内种植有高碳吸收植物(25)；

所述水泵(7)的出水口与所述一级过滤区的进水口(11)连通，所述一级过滤区的第二出水口(12)与所述二级过滤区的进水口(21)连通，所述二级过滤区的第一出水口(23)与所述人工湿地公园水体连通，所述隔板(4)上设置有透水孔(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述颗粒物过滤层从下至上依次包括底层砾石层(14)、中层粗砂层(15)和顶层细沙层(16)。

3.根据权利要求1所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述一级过滤区的第一出水口(13)与反冲洗排污池连通。

4.根据权利要求1所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述高碳吸收植物(25)包括芦苇、香蒲、水藻，所述二级过滤区的第一出水口(23)处和所述二级过滤区的第二出水口(22)处均设置有闸板阀。

5.根据权利要求1所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述二级过滤区(2)的上部设置有水位传感器(6)，所述水位传感器(6)位于所述二级过滤区的进水口(21)的上方，所述水位传感器(6)用于控制所述水泵(7)的启闭。

6.根据权利要求3所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述过滤区还包括三级过滤区(3)，所述三级过滤区(3)通过隔板(4)分隔为上腔和下腔，所述三级过滤区(3)的下腔设置有与所述二级过滤区的第二出水口(22)连通的进水口，所述三级过滤区(3)的上腔设置有连通所述人工湿地公园水体的出水口，所述三级过滤区(3)的上腔内放置有有机物过滤层。

7.根据权利要求6所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述有机物过滤层从下至上依次为：活性炭过滤层(33)和生物膜过滤层(34)。

8.根据权利要求6所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述一级过滤区(1)的水平面不低于所述二级过滤区(2)的水平面，所述二级过滤区(2)的水平面不低于所述三级过滤区(3)的水平面。

9.根据权利要求1所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述水泵(7)的进水端和所述过滤区的出水端分别位于所述人工湿地公园水体的两端。

10.根据权利要求1所述的一种基于碳中和的人工湿地公园水体循环净化装置，其特征在于，所述过滤区的水平面高于所述人工湿地公园水体的水平面。