CN219885824U - 一种模块化复合垂直流人工湿地装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于人工湿地技术领域，本实用新型公开的一种模块化复合垂直流人工湿地装置，包括从左至右依次设置的一级垂直流湿地、二级垂直流湿地和蓄水池，一级垂直流湿地高于二级垂直流湿地,且结构完全相同，一级垂直流湿地和二级垂直流湿地之间设置有溢流挡墙，一级垂直流湿地通过中部设置的挡墙分隔为下行池和上行池，下行池和上行池的底部通过导流管连通，本实用新型通过在复合垂直流人工湿地中使用模块化人工湿地填料，使得施工过程容易实现标准化，规模生产，可以有效解决农村施工队伍专业化程度不高的问题。各填料模块间彼此独立，降低安装使用难度，可以实现人工湿地基质堵塞后的快速更换，有效节省人工成本。

Description

一种模块化复合垂直流人工湿地装置

技术领域

本实用新型涉及人工湿地技术领域，具体而言，涉及一种模块化复合垂直流人工湿地装置。

背景技术

人工湿地是一种集合了植物、基质和微生物共同作用的生态污水处理系统。其建设费用较低，运行管理方便，且具有美化环境的作用。近年来被广泛认为是处理分散式污水和污水处理厂尾水的有前景的方法。

对于农村地区，因其基础设施相对滞后、污水管网不完善，污水不能全部集中处理，采用人工湿地系统进行污水处理有极大的优越性。人工湿地按照不同的工程设计和水流方式，分为表面流和潜流型人工湿地，而潜流型人工湿地又包括水平潜流和垂直潜流。

但相对于表面流人工湿地类型，垂直流人工湿地去除效果更好，占地面积小。复合垂直流人工湿地作为一种新型人工湿地系统，是由垂直下行池和垂直上行池组成，形成了下行流池部分区域好氧、上行流池部分区域厌氧的复合净水结构，促进了硝化与反硝化作用,避免了传统污水处理工程的不足,且与景观建设相结合,具有净化美化环境的效果。

但是，复合垂直流人工湿地由于淹水时间长，长时间运行后会出现基质堵塞现象，堵塞后会阻碍氧气进入基质层，使好氧微生物活性下降。并且处理农村分散式生活污水仍存在许多问题难以得到解决，例如工程量太小，专业的人工湿地技术工程团队参与积极性不高，村里的施工人员的工艺水平不足，无法保证施工的质量。为此，本文提供一种模块化复合垂直流人工湿地装置，以解决长期以来困扰大家人工湿地的基质堵塞、供氧不足以及后续维护困难等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术存在的问题，提供了一种模块化复合型垂直流人工湿地装置，该复合垂直流人工湿地由于系统中各模块化填料间彼此独立，可以实现人工湿地基质堵塞后的快速更换；

曝气设备中层增氧增加了系统氧气含量且套管式曝气装置维修方便；处理后的污水可以分级回流再净化，提高了人工湿地出水水质；

同时，通过模块化使得施工过程容易实现标准化，规模生产，可以有效解决农村施工队伍专业化程度不高的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种模块化复合垂直流人工湿地装置，包括从左至右依次设置的一级垂直流湿地、二级垂直流湿地和蓄水池，所述一级垂直流湿地高于所述二级垂直流湿地,且结构完全相同，所述一级垂直流湿地和所述二级垂直流湿地之间设置有溢流挡墙，所述一级垂直流湿地通过中部设置的挡墙分隔为下行池和上行池，所述下行池和所述上行池的底部通过导流管连通，所述二级垂直流湿地的所述上行池右侧池壁的顶部设置有排水管，所述排水管与所述蓄水池连通，所述蓄水池的底部设置有回流装置，其右侧壁靠近顶部处设置有出水口；

所述下行池和所述上行池内均由下至上堆叠设置有结构完全相同的下层填料模块、中层填料模块和上层填料模块，所述下层填料模块包括抽屉斗，所述抽屉斗内填充有填料，所述上层填料模块的所述填料内种植有湿地植物，所述上层填料模块的顶部设置有布水管，各所述布水管均与进水总管连通,所述回流装置与所述进水总管连通，所述中层填料模块与所述上层填料模块之间设置有套管式曝气装置。

在本实用新型的一种实施例中，所述抽屉斗为采用玻璃钢材质制成的顶部开口的矩形结构，所述抽屉斗的各面均均匀开设有网孔，所述抽屉斗四壁的顶部中央均设置有吊耳，所述抽屉斗底部的前后两侧均设置有支撑横梁，两个所述支撑横梁搁置于下层的所述抽屉斗顶部，所述支撑横梁的两端均超出所述抽屉斗至少0.1m。

在本实用新型的一种实施例中，下层的所述填料由鹅卵石组成，粒径为8～16mm；中层的所述填料由沸石和火山岩按质量比为1:1混合而成，粒径为5～8mm；上层的所述填料由土壤和沙砾按质量比1:1混合而成，粒径为2～6mm；所述湿地植物为蜈蚣草、再力花或美人蕉。

在本实用新型的一种实施例中，所述进水总管靠近所述一级垂直流湿地处依次设置有进水泵和总进水阀，所述进水总管分两路支管分别与两组所述布水管连通，两路所述支管均设置有分水阀。

在本实用新型的一种实施例中，所述导流管的表面均匀开设有若干透水孔，其两端均设置有滤网。

在本实用新型的一种实施例中，所述套管式曝气装置包括套管、内曝气管和外曝气管，所述套管的表面均匀开设有若干通孔，所述套管的右端穿过所述下行池池壁插接于所述上层填料模块和所述中层填料模块之间，所述套管的左端设置有密封盖，所述内曝气管的右端穿过所述密封盖插接于所述套管内中部处，所述内曝气管的左端通过活接头与所述外曝气管的一端连通，所述外曝气管的另一端与空压机的输出端连通。

在本实用新型的一种实施例中，所述回流装置包括潜水排污泵，所述潜水排污泵固定安装于所述蓄水池的底部，所述潜水排污泵的输出端与回流管的一端连通，所述回流管的另一端穿过所述蓄水池的池壁接入进水总管，所述回流管靠近所述蓄水池处设置有回流阀。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在复合垂直流人工湿地中使用模块化人工湿地填料，使得施工过程容易实现标准化，规模生产，可以有效解决农村施工队伍专业化程度不高的问题。各填料模块间彼此独立，降低安装使用难度，可以实现人工湿地基质堵塞后的快速更换，有效节省人工成本。

2、本实用新型通过在两级复合垂直流人工湿地内设回流装置，处理后的污水可以分段回流，有助于进一步提高湿地的除污效率，又可在更换填料期间实现湿地分级轮休、保持稳定连续运行。

3、本实用新型通过在复合垂直流人工湿地上层模块填料、中层模块填料之间设置套管式曝气装置，溶解氧可同时向上下两个方向扩散，拓展了湿地两级下行池好氧区域，为硝化反应和有机物分解提供了充足的氧气，脱氮效率高，套管式曝气装置拆卸维修方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的整体平面剖视结构示意图；

图2是下行池平面剖视结构示意图；

图3是抽屉斗的立体结构示意图；

图4是本实用新型的整体框架结构示意图。

附图标记说明：1、一级垂直流湿地；101、下行池；102、上行池；103、挡墙；2、二级垂直流湿地；201、排水管；3、蓄水池；4、溢流挡墙；5、下层填料模块；501、抽屉斗；502、填料；503、支撑横梁；504、网孔；505、吊耳；6、中层填料模块；7、上层填料模块；701、湿地植物；702、布水管；8、进水泵；9、进水总管；901、总进水阀；902、分水阀；10、套管式曝气装置；1001、内曝气管；1002、外曝气管；1003、空压机；1004、套管；1005、通孔；1006、密封盖；1007、活接头；11、导流管；1101、滤网；1102、透水孔；12、出水口；13、回流装置；1301、回流管；1302、潜水排污泵；1303、回流阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

参照附图1-4所示，本实用新型提供了一种模块化复合垂直流人工湿地装置，包括从左至右依次设置的一级垂直流湿地1、二级垂直流湿地2和蓄水池3，一级垂直流湿地1高于二级垂直流湿地2,且结构完全相同，一级垂直流湿地1和二级垂直流湿地2之间设置有溢流挡墙4，一级垂直流湿地1通过中部设置的挡墙103分隔为下行池101和上行池102，下行池101和上行池102的底部通过导流管11连通，二级垂直流湿地2的上行池102右侧池壁的顶部设置有排水管201，排水管201与蓄水池3连通，蓄水池3的底部设置有回流装置13，其右侧壁靠近顶部处设置有出水口12；

下行池101和上行池102内均由下至上堆叠设置有结构完全相同的下层填料模块5、中层填料模块6和上层填料模块7，下层填料模块5包括抽屉斗501，抽屉斗501内填充有填料502，上层填料模块7的填料502内种植有湿地植物701，上层填料模块7的顶部设置有布水管702，各布水管702均与进水总管9连通,回流装置13与进水总管9连通，中层填料模块6与上层填料模块7之间设置有套管式曝气装置10。

在本实用新型的一种实施例中，进一步的，抽屉斗501为采用玻璃钢材质制成的顶部开口的矩形结构，抽屉斗501的各面均均匀开设有网孔504，抽屉斗501四壁的顶部中央均设置有吊耳505，抽屉斗501底部的前后两侧均设置有支撑横梁503，两个支撑横梁503搁置于下层的抽屉斗501顶部，支撑横梁503的两端均超出抽屉斗501至少0.1m。

在本实用新型的一种实施例中，进一步的，下层的填料502由鹅卵石组成，粒径为8～16mm；中层的填料502由沸石和火山岩按质量比为1:1混合而成，粒径为5～8mm；上层的填料502由土壤和沙砾按质量比1:1混合而成，粒径为2～6mm；湿地植物701为蜈蚣草、再力花或美人蕉，在美化环境、提高人工湿地土地利用率的同时去除进入系统中的砷等重金属及其他污染物质。

在本实用新型的一种实施例中，进一步的，导流管11的表面均匀开设有若干透水孔1102，其两端均设置有滤网1101。

具体的，如图1-3所示，本模块化复合垂直流人工湿地由相互连通的一级垂直流湿地1和二级垂直流湿地2构成，一级垂直流湿地1和二级垂直流湿地2均由相互连通的下行池101和上行池102组成，一级垂直流湿地1的下行池101与上行池102之间设置挡墙103，一级垂直流湿地1的上行池102与二级垂直流湿地2的下行池101之间设置溢流挡墙4，且两级下行池101和上行池102内部由上至下依次设置有上层填料模块7、中层填料模块6和下层填料模块5，以满足各类型微生物的附着生长，湿地植物701种植在上层填料模块7层内；在上层填料模块7上铺设有布水管702，布水管702连接所有分支布水管702，并在分支布水管702上设有密集的孔洞，由进水泵8提供动力和总进水阀901控制进水，透过孔洞喷洒进水；

并且，通过模块化设置的上层填料模块7、中层填料模块6和下层填料模块5三层模块化的填料502结构，通过设置标准化制造的玻璃钢材质的抽屉斗501，从而将各种填料502标准化，同时通过在抽屉斗501顶部四周设置吊耳505，并在其底部设置支撑横梁503，从而方便将模块化的抽屉斗501进行吊运拆装，从而有效解决本湿地装置在长时间运行过程中易产生堵塞且不方便清理维护的难题，且通过将支撑横梁503的长度设置为超出抽屉斗501至少0.1m，从而使得在放置各抽屉斗501进行堆叠时，使其四周始终与池壁保持设计要求的间隔距离，从而进一步防止运行过程中的填料502堵塞情况出现，通过在本复合垂直流人工湿地中使用模块化的填料502，使得施工过程实现标准化操作和规模化生产，并可以有效解决农村施工队伍专业化程度不高的问题，且各填料502模块间彼此独立，从而降低安装及使用难度，可以实现人工湿地基质堵塞后的快速清理或更换，有效节省人工成本；

需要说明的是，按水流流动处理的方向，一级垂直流湿地1中的下行池101内生物填料层的高度高于上行池102内生物填料层的高度5～10cm，一级垂直流湿地1的上行池102内生物填料层的高度高于二级垂直流湿地2的下行池101内生物填料层的高度5～10cm，二级垂直流湿地2的下行池101内生物填料层的高度高于二级垂直流湿地2的上行池102内生物填料层的高度5～10cm，以利于形成水位差推动水流前进。

在本实用新型的一种实施例中，进一步的，进水总管9靠近一级垂直流湿地1处依次设置有进水泵8和总进水阀901，进水总管9分两路支管分别与两组布水管702连通，两路支管均设置有分水阀902。

在本实用新型的一种实施例中，进一步的，套管式曝气装置10包括套管1004、内曝气管1001和外曝气管1002，套管1004的表面均匀开设有若干通孔1005，套管1004的右端穿过下行池101池壁插接于上层填料模块7和中层填料模块6之间，套管1004的左端设置有密封盖1006，内曝气管1001的右端穿过密封盖1006插接于套管1004内中部处，内曝气管1001的左端通过活接头1007与外曝气管1002的一端连通，外曝气管1002的另一端与空压机1003的输出端连通；

通过在下行池101的上层填料模块7与中层填料模块6中间设置套管式曝气装置10，使得溶解氧可同时向上下两个方向扩散，从而拓展了下行池101的好氧区域；上行池102通过不设置供氧装置，创造下行池101好氧、上行池102厌氧交替的变化环境，从而提高湿地脱氮效果；

并且，通过套管式曝气装置10的结构设置，可通过拆卸密封盖1006方便快捷的对装置进行拆卸，从而使得本曝气装置通过中层增氧增加整个系统氧气含量的同时也具备维修方便、日常运维便捷的功能特性。

在本实用新型的一种实施例中，进一步的，回流装置13包括潜水排污泵1302，潜水排污泵1302固定安装于蓄水池3的底部，潜水排污泵1302的输出端与回流管1301的一端连通，回流管1301的另一端穿过蓄水池3的池壁接入进水总管9，回流管1301靠近蓄水池3处设置有回流阀1303。

具体的，如图4所示，当打开进水泵8和总进水阀901时，实现原污水与回流液体混合，经两个分水阀902可实现分级进水，分别流经一级垂直流湿地1、二级垂直流湿地2净化后排出，当关闭进水泵8和总进水阀901时，只打开一级垂直流湿地1的分水阀902时，回流液体可以经一级垂直流湿地1、二级垂直流湿地2实现两级人工湿地再净化；

当关闭进水泵8和总进水阀901时，只打开二级垂直流湿地2的分水阀902时，回流液体可进入二级垂直流湿地2实现单级人工湿地再净化；

由于一级垂直流湿地1进水的污染物负荷大，湿地内填料502的堵塞和更换频率高，关闭其分水阀902，打开二级垂直流湿地2的分水阀902，污水直接进入二级垂直流湿地2净化，可实现更换填料502期间湿地分级轮休、稳定连续运行。

该一种模块化复合垂直流人工湿地装置的工作原理：污水通过进水泵8经进水总管9输入通过布水管702进入一级垂直流湿地1的下行池101，并经上层填料模块7、中层填料模块6以及下层填料模块5过滤后，通过底部的导流管11流入二级垂直流湿地2，并从下至上依次过滤后，翻过溢流挡墙4进入二级垂直流湿地2内，按照一级垂直流湿地1的过滤程序再次过滤后，经二级垂直流湿地2的上行池102顶部设置的排水管201排入蓄水池3内经沉淀后通过出水口12排出，期间，通过中层填料模块6和上层填料模块7之间设置的套管式曝气装置10对各级下行池101进行曝气供氧；

同时，通过回流装置13，调节蓄水池3底部沉淀物回流至进水总管9循环过滤，并通过控制进水总管9的两支路分水阀902控制一级垂直流湿地1、二级垂直流湿地2分级轮休。

以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模块化复合垂直流人工湿地装置，其特征在于，包括从左至右依次设置的一级垂直流湿地(1)、二级垂直流湿地(2)和蓄水池(3)，所述一级垂直流湿地(1)高于所述二级垂直流湿地(2),且结构完全相同，所述一级垂直流湿地(1)和所述二级垂直流湿地(2)之间设置有溢流挡墙(4)，所述一级垂直流湿地(1)通过中部设置的挡墙(103)分隔为下行池(101)和上行池(102)，所述下行池(101)和所述上行池(102)的底部通过导流管(11)连通，所述二级垂直流湿地(2)的所述上行池(102)右侧池壁的顶部设置有排水管(201)，所述排水管(201)与所述蓄水池(3)连通，所述蓄水池(3)的底部设置有回流装置(13)，其右侧壁靠近顶部处设置有出水口(12)；

所述下行池(101)和所述上行池(102)内均由下至上堆叠设置有结构完全相同的下层填料模块(5)、中层填料模块(6)和上层填料模块(7)，所述下层填料模块(5)包括抽屉斗(501)，所述抽屉斗(501)内填充有填料(502)，所述上层填料模块(7)的所述填料(502)内种植有湿地植物(701)，所述上层填料模块(7)的顶部设置有布水管(702)，各所述布水管(702)均与进水总管(9)连通,所述回流装置(13)与所述进水总管(9)连通，所述中层填料模块(6)与所述上层填料模块(7)之间设置有套管式曝气装置(10)。

2.根据权利要求1所述的一种模块化复合垂直流人工湿地装置，其特征在于，所述抽屉斗(501)为采用玻璃钢材质制成的顶部开口的矩形结构，所述抽屉斗(501)的各面均均匀开设有网孔(504)，所述抽屉斗(501)四壁的顶部中央均设置有吊耳(505)，所述抽屉斗(501)底部的前后两侧均设置有支撑横梁(503)，两个所述支撑横梁(503)搁置于下层的所述抽屉斗(501)顶部，所述支撑横梁(503)的两端均超出所述抽屉斗(501)至少0.1m。

3.根据权利要求2所述的一种模块化复合垂直流人工湿地装置，其特征在于，下层的所述填料(502)由鹅卵石组成，粒径为8～16mm；中层的所述填料(502)由沸石和火山岩按质量比为1:1混合而成，粒径为5～8mm；上层的所述填料(502)由土壤和沙砾按质量比1:1混合而成，粒径为2～6mm；所述湿地植物(701)为蜈蚣草、再力花或美人蕉。

4.根据权利要求1所述的一种模块化复合垂直流人工湿地装置，其特征在于，所述进水总管(9)靠近所述一级垂直流湿地(1)处依次设置有进水泵(8)和总进水阀(901)，所述进水总管(9)分两路支管分别与两组所述布水管(702)连通，两路所述支管均设置有分水阀(902)。

5.根据权利要求1所述的一种模块化复合垂直流人工湿地装置，其特征在于，所述导流管(11)的表面均匀开设有若干透水孔(1102)，其两端均设置有滤网(1101)。

6.根据权利要求1所述的一种模块化复合垂直流人工湿地装置，其特征在于，所述套管式曝气装置(10)包括套管(1004)、内曝气管(1001)和外曝气管(1002)，所述套管(1004)的表面均匀开设有若干通孔(1005)，所述套管(1004)的右端穿过所述下行池(101)池壁插接于所述上层填料模块(7)和所述中层填料模块(6)之间，所述套管(1004)的左端设置有密封盖(1006)，所述内曝气管(1001)的右端穿过所述密封盖(1006)插接于所述套管(1004)内中部处，所述内曝气管(1001)的左端通过活接头(1007)与所述外曝气管(1002)的一端连通，所述外曝气管(1002)的另一端与空压机(1003)的输出端连通。

7.根据权利要求1所述的一种模块化复合垂直流人工湿地装置，其特征在于，所述回流装置(13)包括潜水排污泵(1302)，所述潜水排污泵(1302)固定安装于所述蓄水池(3)的底部，所述潜水排污泵(1302)的输出端与回流管(1301)的一端连通，所述回流管(1301)的另一端穿过所述蓄水池(3)的池壁接入进水总管(9)，所述回流管(1301)靠近所述蓄水池(3)处设置有回流阀(1303)。