專利名稱：自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于污水凈化處理技術(shù)領域，具體涉及一種利用水位差勢能和虹吸原理對人工濕地進行自動復氧的新型垂直潛流人工濕地污水凈化裝置。
背景技術(shù)：
人工濕地技術(shù)是20世紀七十年代發(fā)展開來的一種新型污水處理工藝，具有高效、 低耗、低成本及運行管理簡便等特點。目前已經(jīng)廣泛應用于生活污水處理、農(nóng)村面源污染治理以及垃圾滲濾液處理等方面。人工濕地技術(shù)去除污染物的主要機理是利用濕地內(nèi)部微生物降解有機污染物，植物截流和填料吸附等方面作用相對有限。其除氮機理主要是利用濕地內(nèi)部微生物的硝化和反硝化作用，通過硝化作用將氨態(tài)氮(NH4+-N)轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮(NO3-N和NO2-N),這個過程是氧化過程，需要氧氣參與；通過反硝化作用將NO3-N和NO2-N轉(zhuǎn)化為N2，這個過程需要厭氧環(huán)境。已有的研究表明，傳統(tǒng)濕地技術(shù)脫氮效果不能令人滿意的主要原因在于濕地內(nèi)部好氧環(huán)境不足限制了硝化反應。目前已有的人工濕地增氧方式有以下幾種1)預處理階段進行曝氣充氧；2)采用空氣壓縮機通過管道向濕地內(nèi)部充氧；3 )濕地內(nèi)部安裝配氣管路，進行自然通氣。這三種方式實際工程應用中均有不足，主要表現(xiàn)在效率不高，機械增氧增加了成本，設備工藝復雜， 工藝難以實現(xiàn)穩(wěn)定高效運行。實用新型內(nèi)容綜上所述，為了克服現(xiàn)有技術(shù)問題的不足，本實用新型提供了一種自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，它通過垂直潛流濕地池之間的高度差和倒“U”型虹吸配水器使垂直潛流濕地池內(nèi)水體液面按照一定的規(guī)律，上下起伏波動。隨著內(nèi)部液面的上升和下降，外部空氣被抽吸進入垂直潛流濕地池內(nèi)部，從而實現(xiàn)大氣的復氧。該充氧方式中，空氣直接與垂直潛流濕地池內(nèi)的填料上附著的微生物以及填料表面形成的液膜直接進行傳氧輸送，復氧效率高且無外加能源消耗，從而解決人工濕地技術(shù)由于溶解氧不足而限制系統(tǒng)污染物降解能力的問題，同時通過合理布局濕地結(jié)構(gòu)，達到提高人工濕地系統(tǒng)運行能力，延緩濕地堵塞的目的。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，其特征在于它包括進水管、厭氧池、沉淀池、垂直潛流濕地池I、垂直潛流濕地池II、垂直潛流濕地池III、垂直潛流濕地池IV及出水管，進水管的出水端設置在厭氧池的底部，厭氧池內(nèi)填充有厭氧掛膜填料，厭氧池與沉淀池相鄰，沉淀池與垂直潛流濕地池I通過第一配水管連接，垂直潛流濕地池I與集水池I 通過第一集水管連接，集水池I通過第二配水管與垂直潛流濕地池II連接，垂直潛流濕地池II與集水池II通過第二集水管連接，集水池II與垂直潛流濕地池III通過第三配水管連接，垂直潛流濕地池III與集水池III通過第三集水管連接，集水池III與垂直潛流濕地池IV通過第四配水管連接，垂直潛流濕地池IV通過第四集水管與集水池IV連接，集水池IV內(nèi)設置有出水管，垂直潛流濕地池I、垂直潛流濕地池II、垂直潛流濕地池III及垂直潛流濕地池IV結(jié)構(gòu)相同，均從池底到池頂依次設置底層填料層、中層填料層及表層填料層，從垂直潛流濕地池I到垂直潛流濕地池IV，高度依次降低；第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管結(jié)構(gòu)相同，均為倒“U”型虹吸配水管，倒“U”型虹吸配水管的進水口為喇叭口，進水口上設置有虹吸破壞口，出水管的進水口為喇叭口，其上設置有虹吸破壞孔。進一步，所述的第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管分別設置在垂直潛流濕地池I、垂直潛流濕地池II、垂直潛流濕地池III及垂直潛流濕地池IV的中層填料層內(nèi)，第一集水管、第二集水管、第三集水管及第四集水管分別設置在垂直潛流濕地池I、 垂直潛流濕地池II、垂直潛流濕地池III及垂直潛流濕地池IV的底層填料層內(nèi)。。進一步，所述的第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管上均設置有配水孔。進一步，所述的第一集水管、第二集水管、第三集水管及第四集水管結(jié)構(gòu)相同，其上均設置有集水孔。進一步，所述的第一配水管、第二配水管、第三配水管及第四配水管上均設置有配水調(diào)節(jié)閥。進一步，所述的垂直潛流濕地池I與垂直潛流濕地池II之間的高度差、垂直潛流濕地池II與垂直潛流濕地池III之間的高度差、垂直潛流濕地池III及垂直潛流濕地池IV之間的高度差均為600 800mm。本實用新型的有益效果為1、本實用新型是通過垂直潛流濕地池之間的高度差和倒“U”型虹吸配水器及虹吸破壞口使垂直潛流濕地池內(nèi)水體液面按照一定的規(guī)律，上下起伏波動。隨著內(nèi)部液面的上升和下降，外部空氣被抽吸進入垂直潛流濕地池內(nèi)部，從而實現(xiàn)大氣的復氧。該充氧方式中，空氣直接與垂直潛流濕地池內(nèi)的填料上附著的微生物以及填料表面形成的液膜直接進行傳氧輸送，復氧效率高且無外加能源消耗，從而解決人工濕地技術(shù)由于溶解氧不足而限制系統(tǒng)污染物降解能力的問題，同時通過合理布局濕地結(jié)構(gòu)，達到提高人工濕地系統(tǒng)運行能力，延緩濕地堵塞的目的。2、本實用新型的多個垂直潛流濕地池依次串聯(lián)布置，且垂直潛流濕地池之間存在高度差，這樣污水在本實用新型中經(jīng)過多次厭氧和好氧環(huán)境更替，提高了本實用新型的脫氮能力，不同的垂直潛流濕地池內(nèi)可填充不同的填料，增加人工濕地的污水處理能力。3、本實用新型可根據(jù)污水內(nèi)包含的污染物負荷及污染物特征進行靈活調(diào)整，通過增加垂直潛流濕地池的數(shù)量，在垂直潛流濕地池內(nèi)填充不同的填料來增強人工濕地的凈化能力，提高凈化后水體質(zhì)量。具有結(jié)構(gòu)簡單，適應性強的特征。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型圖1的俯視示意圖；圖3為本實用新型的第一配水管結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型圖3的A-A剖視示意圖；圖5為本實用新型的第一集水管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型圖5的B-B剖視示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1、2、3、4、5、6所示，一種自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，它包括進水管 1、厭氧池3、沉淀池4、垂直潛流濕地池I 6、垂直潛流濕地池II 8、垂直潛流濕地池III 10、垂直潛流濕地池IV 12及出水管15，垂直潛流濕地池I 6、垂直潛流濕地池II 8、垂直潛流濕地池III10及垂直潛流濕地池IV 12結(jié)構(gòu)相同，均從池底到池頂依次設置底層填料層23、中層填料層M及表層填料層25，從垂直潛流濕地池I 6到垂直潛流濕地池IV 12，高度依次降低， 垂直潛流濕地池I 6與垂直潛流濕地池II 8之間的高度差、垂直潛流濕地池II 8與垂直潛流濕地池III10之間的高度差、垂直潛流濕地池III10及垂直潛流濕地池IV 12之間的高度差均為600mm。進水管1的出水端設置在厭氧池3的底部，厭氧池3內(nèi)填充有厭氧掛膜填料2， 厭氧池3與沉淀池4相鄰，沉淀池4與垂直潛流濕地池I 6通過第一配水管5連接，垂直潛流濕地池I 6與集水池I 21通過第一集水管22連接，第一配水管5設置在垂直潛流濕地池I 6的中層填料層M內(nèi)，第一配水管5為倒“U”型虹吸配水管，其進水口為喇叭口，喇叭口上設置有虹吸破壞口 26，虹吸破壞口沈與喇叭口之間距離為200mm，第一配水管5上設置有配水調(diào)節(jié)閥27，第一配水管5的管道上設置有兩排配水孔觀，配水孔28的孔口朝下， 且兩排配水孔觀與管道橫截面縱軸線的夾角均為45°，第一集水管22設置在垂直潛流濕地池I 6的底層填料層23內(nèi)，第一集水管22上設置有四排集水孔29，四排集水孔四在第一集水管22的橫截面上均勻分布。集水池I 21通過第二配水管7與垂直潛流濕地池II 8連接，垂直潛流濕地池II 8 與集水池II 19通過第二集水管20連接，第二配水管7設置在垂直潛流濕地池II 8的中層填料層M內(nèi)，第二配水管7與第一配水管5結(jié)構(gòu)相同，第二集水管20設置在垂直潛流濕地池II 8的底層填料層23內(nèi)，第二集水管20與第一集水管22結(jié)構(gòu)相同；集水池II 19與垂直潛流濕地池III10通過第三配水管9連接，垂直潛流濕地池III10與集水池III17通過第三集水管18連接，第三配水管9設置在垂直潛流濕地池III 10的中層填料層M內(nèi)，第三配水管 9與第一配水管5結(jié)構(gòu)相同，第三集水管18設置在垂直潛流濕地池III 10的底層填料層23 內(nèi)，第三集水管18與第一集水管22結(jié)構(gòu)相同；集水池III17與垂直潛流濕地池IV 12通過第四配水管11連接，垂直潛流濕地池IV 12通過第四集水管16與集水池IV 13連接，第四配水管11設置在垂直潛流濕地池IV 12的中層填料層M內(nèi)，第四配水管11與第一配水管5結(jié)構(gòu)相同，第四集水管16設置在垂直潛流濕地池IV 12的底層填料層23內(nèi)，第四集水管16與第一集水管22結(jié)構(gòu)相同；集水池IV 13內(nèi)設置有出水管15，出水管15的進水口為喇叭口， 其上設置有虹吸破壞孔14。本實施例中，表層填料層25主要以細粒碎石組成(粒徑在5_8mm左右，厚度在 300mm左右，主要便于植物植根過冬。中層填料層M以透水性較好的粒徑在10_15mm之間的沸石、米瓜石等填料組成， 主要是提供微生物附著空間及條件，便于空氣抽排。底層填料層23以卵石為主，粒徑在8-lOmm間，便于出水和各個集水管的保護。使用時，待凈化的污水從進水管1進入本實用新型，從進水管1的出水端進入?yún)捬醭?底部，在厭氧池3內(nèi)填充柔性厭氧掛膜填料2對污水進行厭氧消化，經(jīng)過厭氧消化后的污水從厭氧池3與沉淀池4之間的壁板上漫過，進入沉淀池4，在沉淀池4內(nèi)沉淀，去除較大顆粒雜質(zhì)。為后續(xù)工藝的穩(wěn)定運行創(chuàng)造條件。沉淀池4的液面不斷升高，當液面高度高于第一配水管5的虹吸破壞口沈時，第一配水管5的進水口發(fā)生虹吸，將經(jīng)過沉淀后的水從第一配水管5進入垂直潛流濕地池I 6 的中層填料層對，然后向垂直潛流濕地池I 6的底層填料層23滲透，最后從設置在底層填料層23的第一集水管22排向集水池I 21，污水在經(jīng)過垂直潛流濕地池I 6的中層填料層 24及底層填料層23時，污水中的污染物在填料及微生物的共同作用下被凈化，沉淀池4內(nèi)液面因第一配水管5將水吸走而下降，當液面高度低于虹吸破壞口沈高度時，第一配水管 5的進水口虹吸被破壞，停止吸水。經(jīng)過垂直潛流濕地池I 6凈化后的污水在集水池I 21內(nèi)累積，當集水池I 21的液面高度高于第二配水管7上的虹吸破壞口沈后，第二配水管7的喇叭狀進水口發(fā)生虹吸，將集水池I 21內(nèi)的水輸向垂直潛流濕地池II 8，垂直潛流濕地池II 8對污水的凈化原理同垂直潛流濕地池I 6相同，當集水池I 21的液面高度低于第二配水管7的虹吸破壞口 26的高度時，虹吸發(fā)生破壞，第二配水管7停止吸水，液面重新在集水池I 21內(nèi)累積。經(jīng)過垂直潛流濕地池II 8凈化后的污水在集水池II 19內(nèi)累積，同樣道理，被輸送進垂直潛流濕地池III 10凈化，經(jīng)垂直潛流濕地池III 10凈化后輸送進垂直潛流濕地池IV 12 進行凈化，經(jīng)垂直潛流濕地池IV 12凈化后的水輸送進集水池IV 13進行存儲，當集水池IV 13 內(nèi)液面高于出水管15上的虹吸破壞孔14的高度時，出水管15進水口發(fā)生虹吸，將凈化后的水輸送走，液面下降，當液面高度低于虹吸破壞孔14的高度后，虹吸停止。污水從進水管1開始，經(jīng)垂直潛流濕地池I 6、垂直潛流濕地池II 8、垂直潛流濕地池III 10、垂直潛流濕地池IV 12的凈化，達到符合國家規(guī)定的排放標準，最后從出水管15排出。污水在逐級流動的過程中，主要依靠虹吸進行，在虹吸的發(fā)生及破壞的循環(huán)往復的過程中，各個垂直潛流濕地池內(nèi)的污水液位也不斷的上升下降，液位上升下降的過程中，外部空氣被抽吸進入垂直潛流濕地池內(nèi)部，從而實現(xiàn)大氣的復氧。該充氧方式中，空氣直接與垂直潛流濕地池內(nèi)的填料上附著的微生物以及填料表面形成的液膜直接進行傳氧輸送，復氧效率高且無外加能源消耗，從而解決人工濕地技術(shù)由于溶解氧不足而限制系統(tǒng)污染物降解能力的問題，同時通過合理布局濕地結(jié)構(gòu)，達到提高人工濕地系統(tǒng)運行能力，延緩濕地堵塞的目的。本實用新型在實際使用過程中，垂直潛流濕地池及集水池的數(shù)量可以根據(jù)實際需要設置，同時，各個垂直潛流濕地池內(nèi)的填料也可根據(jù)污水中污染物的成分進行有針對行的設置。要說明的是，上述實施例是對本實用新型技術(shù)方案的說明而非限制，所屬技術(shù)領域普通技術(shù)人員的等同替換或者根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而做的其它修改，只要沒超出本實用新型技術(shù)方案的思路和范圍，均應包含在本實用新型所要求的權(quán)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，其特征在于它包括進水管(1)、厭氧池 (3)、沉淀池(4)、垂直潛流濕地池I (6)、垂直潛流濕地池II (8)、垂直潛流濕地池III (10)、 垂直潛流濕地池IV(12)及出水管(15)，進水管(1)的出水端設置在厭氧池(3)的底部，厭氧池(3 )內(nèi)填充有厭氧掛膜填料(2 )，厭氧池(3 )與沉淀池(4 )相鄰，沉淀池(4 )與垂直潛流濕地池I (6)通過第一配水管(5)連接，垂直潛流濕地池I (6)與集水池I (21)通過第一集水管(22 )連接，集水池I (21)通過第二配水管(7 )與垂直潛流濕地池II (8 )連接，垂直潛流濕地池II (8)與集水池II (19)通過第二集水管(20)連接，集水池II (19)與垂直潛流濕地池III(10)通過第三配水管(9)連接，垂直潛流濕地池III(10)與集水池III(17)通過第三集水管(18)連接，集水池III(17)與垂直潛流濕地池IV (12)通過第四配水管(11)連接， 集水池IV (13)內(nèi)設置有出水管(15)，垂直潛流濕地池I (6)、垂直潛流濕地池II (8)、垂直潛流濕地池III(IO)及垂直潛流濕地池IV(12)結(jié)構(gòu)相同，均從池底到池頂依次設置底層填料層(23)、中層填料層(24)及表層填料層(25)，從垂直潛流濕地池I (6)到垂直潛流濕地池IV(12)，高度依次降低；第一配水管(5)、第二配水管(7)、第三配水管(9)及第四配水管 (11)結(jié)構(gòu)相同，均為倒“U”型虹吸配水管，倒“U”型虹吸配水管的進水口為喇叭口，進水口上設置有虹吸破壞口( 26 )，出水管(15 )的進水口為喇叭口，其上設置有虹吸破壞孔(14 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，其特征在于所述的第一配水管(5)、第二配水管(7)、第三配水管(9)及第四配水管(11)分別設置在垂直潛流濕地池I (6)、垂直潛流濕地池II (8)、垂直潛流濕地池IIK10)及垂直潛流濕地池IV (12)的中層填料層(24)內(nèi)，第一集水管(22)、第二集水管(20)、第三集水管(18)及第四集水管(16) 分別設置在垂直潛流濕地池1(6)、垂直潛流濕地池II (8)、垂直潛流濕地池III(10)及垂直潛流濕地池IV(12)的底層填料層(23)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，其特征在于所述的第一配水管(5)、第二配水管(7)、第三配水管(9)及第四配水管(11)上均設置有配水孔(28)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，其特征在于所述的第一集水管(22)、第二集水管(20)、第三集水管(18)及第四集水管(16)結(jié)構(gòu)相同，其上均設置有集水孔(29)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，其特征在于所述的第一配水管(5)、第二配水管(7)、第三配水管(9)及第四配水管(11)上均設置有配水調(diào)節(jié)閥 (27)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，其特征在于所述的垂直潛流濕地池I (6)與垂直潛流濕地池II (8)之間的高度差、垂直潛流濕地池II (8)與垂直潛流濕地池III(10)之間的高度差、垂直潛流濕地池III(10)及垂直潛流濕地池IV (12)之間的高度差均為600 800mm。
專利摘要本實用新型涉及一種自充氧潛流人工濕地污水凈化裝置，它通過依次設置多個垂直潛流濕地池及相應的集水池，垂直潛流濕地池之間的高度依次降低，通過垂直潛流濕地池之間的高度差和倒“U”型虹吸配水器使垂直潛流濕地池內(nèi)水體液面按照一定的規(guī)律，上下起伏波動。隨著內(nèi)部液面的上升和下降，外部空氣被抽吸進入垂直潛流濕地池內(nèi)部，從而實現(xiàn)大氣的復氧。該充氧方式中，空氣直接與垂直潛流濕地池內(nèi)填料上附著的微生物以及填料表面形成的液膜直接進行傳氧輸送，復氧效率高且無外加能源消耗，解決人工濕地技術(shù)由于溶解氧不足而限制系統(tǒng)污染物降解能力的問題，同時通過合理布局濕地結(jié)構(gòu)和填料配伍，達到提高人工濕地系統(tǒng)運行能力，延緩濕地堵塞的目的。
文檔編號C02F9/14GK201952332SQ20112003036
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者李迎軍 申請人:李迎軍