虹吸式無動力人工濕地及其復氧方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種虹吸式無動力人工濕地及其復氧方法，人工濕地包括依次連通的進水池、濕地池和出水池；進水池設置進水管；濕地池包括填料層及種植在填料層上的濕地植物，填料層插設有若干復氧管；出水池內(nèi)設有虹吸管。本發(fā)明在進水池和出水池的液面達到最高位置后，停止進水或調(diào)小進水管的進水量，此時出水池中的水會從虹吸管流出，形成虹吸效應，通過虹吸現(xiàn)象，濕地池中的液面不斷下降，復氧管內(nèi)呈現(xiàn)負壓狀態(tài)，空氣會通過復氧管上的透氣孔不斷進入到填料層中。本發(fā)明通過物理虹吸的方式進行復氧，利用虹吸提供空氣進入填料層的動力，不僅起到豐富濕地池中生物相、改善出水水質(zhì)的目的，且將有動力變?yōu)闊o動力曝氣，大大降低了運營成本。
【專利說明】
虹吸式無動力人工濕地及其復氧方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種用于污水治理的人工濕地，特別是涉及一種虹吸式無動力人工濕地及其復氧方法。
【背景技術】
[0002]人工濕地是一個綜合的生態(tài)系統(tǒng)，它應用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結構與功能協(xié)調(diào)原則，在促進廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。人工濕地的植物還能夠為水體輸送氧氣，增加水體的活性。濕地植物在控制水質(zhì)污染，降解有害物質(zhì)上也起到了重要的作用。濕地系統(tǒng)中的微生物是降解水體中污染物的主力軍。好氧微生物通過呼吸作用，將廢水中的大部分有機物分解成為二氧化碳和水，厭氧細菌將有機物質(zhì)分解成二氧化碳和甲烷，硝化細菌將銨鹽硝化，反硝化細菌將硝態(tài)氮還原成氮氣，等等。通過這一系列的作用，污水中的主要有機污染物都能得到降解同化，成為微生物細胞的一部分，其余的變成對環(huán)境無害的無機物質(zhì)回歸到自然界中。
[0003]人工濕地系統(tǒng)污水處理效果與整個濾床中的生物相的復雜程度有很大關系，僅僅通過濕地植物根莖葉輸氧來維持人工濕地系統(tǒng)生物相的能力相當有限。為豐富人工濕地系統(tǒng)的生物相，目前常規(guī)的方法為人工濕地系統(tǒng)提供動力，通過曝氣的方式為濾床提供氧氣。然而，此種方式需要在增設曝氣設備及其驅(qū)動動力源，不僅增加了設備成本，而且也提高了后續(xù)的運營成本，在廣大農(nóng)村和城鎮(zhèn)分散式污水處理推廣過程中面臨的電耗成本高、供電無法保證、用電設備維護管理復雜、出水水質(zhì)不達標等一系列問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題是:針對現(xiàn)有的人工濕地通過曝氣提供污水處理動力的缺陷，提供一種新型的虹吸式無動力人工濕地及其復氧方法，不需要設置動力裝置即能夠間歇性實現(xiàn)人工濕地的濾床循環(huán)復氧。
[0005]本發(fā)明采用如下技術方案實現(xiàn):
[0006]虹吸式無動力人工濕地，包括依次連通的進水池12、濕地池13和出水池14 ；
[0007]所述進水池12設置進水管I;
[0008]所述濕地池13包括填料層及種植在填料層上的濕地植物，所述填料層插設有若干復氧管8;
[0009]所述出水池14內(nèi)設有虹吸管10。
[0010]進一步的，所述復氧管8頂端露出填料層，其管壁上均勻布置若干透氣孔。
[0011]進一步的，所述透氣孔布置的最低位置不超過虹吸管10的進水口。
[0012]進一步的，所述進水池12與濕地池13內(nèi)的填料池頂部連通，出水池14與濕地池13的底部連通。
[0013]進一步的，所述進水池12和濕地池13之間的連通通道以及濕地池13與出水池14之間的連通通道分別設有進水過濾網(wǎng)2和出水過濾網(wǎng)9。
[0014]進一步的，所述出水池14的底部設有排空閥11。
[0015]在本發(fā)明中，所述濕地池13內(nèi)的填料層由下至上包括卵石填料6、陶粒填料5和細砂填料4，所述濕地植物種植于細砂填料4上。
[0016]進一步的，所述濕地池13兩側與進水池和出水池的連接處通過碎石填料3設置斜坡，使?jié)竦爻貎?nèi)截面形成倒梯形。
[0017]本發(fā)明還公開了上述虹吸式無動力人工濕地的復氧方法，污水通過進水池12、濕地池13進入出水池14，當出水池內(nèi)的水從虹吸管排出，關閉或調(diào)小進水管的進水量，產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，整個人工濕地內(nèi)的液面隨著虹吸作用下降，空氣通過復氧管上的透氣孔進入濕地池填料層，實現(xiàn)復氧;在出水池14內(nèi)的液面與虹吸管分離后，重新打開或調(diào)大進水管的進水量，直至再次發(fā)生虹吸現(xiàn)象，進行循環(huán)復氧。
[0018]本發(fā)明在進水池和出水池的液面達到最高位置后，停止進水，此時出水池中的水會從虹吸管流出，由于虹吸作用，出水會一直不斷進行，濕地池中的液面不斷下降。而在虹吸的過程中，復氧管中充滿的水也會隨著液面下降，復氧管內(nèi)呈現(xiàn)負壓的狀態(tài)，空氣會通過復氧管上的透氣孔不斷進入到填料層中，直至出水池內(nèi)液面下降到虹吸管的最底端時，虹吸現(xiàn)象破壞，此時再通過進水管向內(nèi)進水，進入到下一個供氧循環(huán)。
[0019]本發(fā)明通過物理虹吸的方式進行復氧，利用虹吸提供空氣進入填料層的動力，可有效替代有動力曝氣的方式，不需要另外在濕地池內(nèi)設置單獨的曝氣裝置，也不需要提供額外的驅(qū)動動力，不僅起到豐富濕地池中生物相、改善出水水質(zhì)的目的，且將有動力變?yōu)闊o動力曝氣，大大降低了運營成本。
[0020]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為實施例中的虹吸式無動力人工濕地截面示意圖。
[0022]圖2為實施例中的虹吸式無動力人工濕地俯視圖。
[0023]圖中標號:1-進水管，2-進水過濾網(wǎng)，3-碎石填料，4-細沙填料，5-陶粒填料，6_卵石填料，7-濕地植物，8-復氧管，9-出水過濾網(wǎng)，I O-虹吸管，11-排空閥，12-進水池，13-濕地池，14-出水池。
【具體實施方式】
[0024]實施例
[0025]參見圖1和圖2，圖示中的人工濕地為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，具體包括進水池12、濕地池13和出水池14三大部分。
[0026]進水池12設置進水管I和進水過濾網(wǎng)2，本實施例的整個濕地系統(tǒng)為無動力，需保證進水水源在人工濕地池的高位，因此進水管I布置在進水池一側面的高位，與進水池連通，在進水池另一側面設置連通通道與濕地池13的頂部連通，布置進水過濾網(wǎng)2，該連通通道的位置應當略低于進水管。
[0027]濕地池13內(nèi)包括填料層，填料層鋪滿整個濕地池，在填料池上種植濕地植物7，在填料層內(nèi)插設有若干復氧管8，復氧管8的頂部露出填料層，底部插到填料層底部。填料層由下至上分別鋪設卵石填料6、陶粒填料5、細沙填料4，在最上層的細砂填料上種植濕地植物7，在濕地池13兩側與進水池和出水池的連接處通過碎石填料3設置成45°斜坡，使?jié)竦爻貎?nèi)截面形成倒梯形，增加內(nèi)部填料的穩(wěn)定性。在填料層中應當根據(jù)處理的污水種類設置相應的微生物，如好氧微生物、厭氧細菌、硝化細菌及反硝化細菌中的一種或多種組合。
[0028]本實施例中的復氧管8在填料層內(nèi)均布布置，在復氧管8上則均勻布置有若干透氣孔，通過復氧管8向填料層內(nèi)供氧，豐富濕地池內(nèi)的生物相。
[0029]在出水池14內(nèi)設有出水過濾網(wǎng)9、虹吸管1和排空閥11。出水過濾網(wǎng)9設置在濕地池13和出水池14的底部，出水過濾網(wǎng)9設置在此處，對出水進行過濾。虹吸管1為倒U形，一端進水口設置在出水池內(nèi)，另一端的出水口設置在出水池外，當出水池14內(nèi)的液位上升到虹吸管的最頂端后，虹吸管內(nèi)也充滿水，虹吸管內(nèi)的水通過虹吸管內(nèi)的最頂端后，從出水口向外排水，此時會產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，連續(xù)不斷地將出水池內(nèi)的水向外排放，此時停止進水池的進水，直到出水池液位下降至虹吸管的進水口底部處，虹吸現(xiàn)象破壞，在虹吸過程中，濕地池中的液位隨著一同下降，在復氧管中產(chǎn)生負壓，使空氣通過復氧管進入到濕地池填料層中。通過此方式，大量空氣進入到填料層中，豐富了濕地池中的生物相，從而對出水水質(zhì)起到了很大的改善作用。排空閥11設置在出水池14的底部，打開可將出水池內(nèi)的水排盡，用于對池內(nèi)進行檢修。
[0030]在復氧管8上的透氣孔的最低位置應當不超過虹吸管10的進水口，即在虹吸過程中可通過透氣孔進行進氣。
[0031]以下詳細說明本實施例的具體工作過程:污水通過進水管I進入到進水池12中，隨著污水進水不斷增加，進水池12中的液位逐漸升高，當液位到達進水過濾網(wǎng)2的連通通道位置時，污水開始溢流通過進水過濾網(wǎng)2進入到濕地池13中；污水在濕地池13中通過碎石填料3的斜坡，逐漸滲透及潛流通過碎石填料3、卵石填料6、陶粒填料5、細沙填料4中；隨著濕地池13中液位不斷增加，水會通過出水過濾網(wǎng)9處的連通流到出水池14中，出水池內(nèi)的液位上升時，水會通過虹吸管10的進水口充滿虹吸管，在出水池14內(nèi)的液位超過虹吸管的最高位置后，水會不斷從虹吸管10的出水口流出。此時，濕地池13達到最高液位，整個系統(tǒng)處于一個進出水平衡狀態(tài)。此時整個濕地池13中僅靠濕地植物7的根莖葉來傳輸氧氣到填料層中。為了豐富濕地池內(nèi)的生物相，提高污水處理效率，改善出水水質(zhì)，且降低運營成本，本實施例在上述的進出水平衡狀態(tài)下，停止進水，由于虹吸現(xiàn)象，此時出水池內(nèi)的水會不斷從虹吸管10流出，與出水池連通的濕地池13中液面隨之不斷下降。而在虹吸的過程中，復氧管8中充滿的水隨著液面的下降，會呈現(xiàn)負壓的狀態(tài)，空氣會通過復氧管8中的透氣孔不斷進入到填料層中，直至出水池內(nèi)的液面下降到虹吸管10的進水口最底端時，虹吸管與液面分離，虹吸現(xiàn)象破壞，停止出水。然后再打開進水管，向進水池進水，直至整個系統(tǒng)再次達到進出水平衡狀態(tài)，即可進入到下一個循環(huán)。本實施例通過這種物理虹吸式復氧的方式來替代有動力曝氣的方式，是一個很大的創(chuàng)新，不僅起到豐富濕地池中生物相、改善出水水質(zhì)的目的，且將有動力變?yōu)闊o動力曝氣，大大降低了運營成本。
[0032]以上實施例是對本發(fā)明的說明，并非對本發(fā)明的限定，本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的具體工作原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.虹吸式無動力人工濕地，其特征在于:包括依次連通的進水池(12)、濕地池(13)和出水池(14); 所述進水池(12)設置進水管(I); 所述濕地池(13)包括填料層及種植在填料層上的濕地植物，所述填料層插設有若干復氧管(8); 所述出水池(14)內(nèi)設有虹吸管(10)。2.根據(jù)權利要求1所述的虹吸式無動力人工濕地，所述復氧管(8)頂端露出填料層，其管壁上均勻布置若干透氣孔。3.根據(jù)權利要求2所述的虹吸式無動力人工濕地，所述透氣孔布置的最低位置不超過虹吸管(10)的進水口。4.根據(jù)權利要求3所述的虹吸式無動力人工濕地，所述進水池(12)與濕地池(13)內(nèi)的填料池頂部連通，出水池(14)與濕地池(13)的底部連通。5.根據(jù)權利要求4所述的虹吸式無動力人工濕地，所述進水池(12)和濕地池(13)之間的連通通道以及濕地池(13)與出水池(14)之間的連通通道分別設有進水過濾網(wǎng)(2)和出水過濾網(wǎng)(9)。6.根據(jù)權利要求1所述的虹吸式無動力人工濕地，所述出水池(14)的底部設有排空閥(Il)07.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的虹吸式無動力人工濕地，所述濕地池(13)內(nèi)的填料層由下至上包括卵石填料(6)、陶粒填料(5)和細砂填料(4)，所述濕地植物種植于細砂填料⑷上。8.根據(jù)權利要求7所述的虹吸式無動力人工濕地，所述濕地池(13)兩側與進水池和出水池的連接處通過碎石填料(3)設置斜坡，使?jié)竦爻貎?nèi)截面形成倒梯形。9.一種權利要求1-8中的虹吸式無動力人工濕地的復氧方法，其特征在于:污水通過進水池(12)、濕地池(13)進入出水池(14)，當出水池內(nèi)的水從虹吸管排出，關閉或調(diào)小進水管的進水量，產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，整個人工濕地內(nèi)的液面隨著虹吸作用下降，空氣通過復氧管上的透氣孔進入濕地池填料層，實現(xiàn)復氧;在出水池(14)內(nèi)的液面與虹吸管分離后，重新打開或調(diào)大進水管的進水量，直至再次發(fā)生虹吸現(xiàn)象，進行循環(huán)復氧。
【文檔編號】C02F3/02GK106006983SQ201610531490
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】高峻峰, 王明, 岳中秋, 龔岳
【申請人】凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>