虹吸式無動力人工濕地及其復氧方法
【專利摘要】本發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；出水池內設有虹吸管。本發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，通過虹吸現象，濕地池中的液面不斷下降，復氧管內呈現負壓狀態，空氣會通過復氧管上的透氣孔不斷進入到填料層中。本發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、改善出水水質的目的，且將有動力變為無動力曝氣，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系統，它應用生態系統中物種共生、物質循環再生原理，結構與功能協調原則，在促進廢水中污染物質良性循環的前提下，充分發揮資源的生產潛力，防止環境的再污染，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污染，降解有害物質上也起到了重要的作用。濕地系統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，其余的變成對環境無害的無機物質回歸到自然界中。
[0003]人工濕地系統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生物相的能力相當有限。為豐富人工濕地系統的生物相，目前常規的方法為人工濕地系統提供動力，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動動力源，不僅增加了設備成本，而且也提高了后續的運營成本，在廣大農村和城鎮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、出水水質不達標等一系列問題。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題是:針對現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人工濕地的濾床循環復氧。
[0005]本發明采用如下技術方案實現:
[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2和出水過濾網9。
[0014]進一步的，所述出水池14的底部設有排空閥11。
[0015]在本發明中，所述濕地池13內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，使濕地池內截面形成倒梯形。
[0017]本發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，當出水池內的水從虹吸管排出，關閉或調小進水管的進水量，產生虹吸現象，整個人工濕地內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，實現復氧;在出水池14內的液面與虹吸管分離后，重新打開或調大進水管的進水量，直至再次發生虹吸現象，進行循環復氧。
[0018]本發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，復氧管內呈現負壓的狀態，空氣會通過復氧管上的透氣孔不斷進入到填料層中，直至出水池內液面下降到虹吸管的最底端時，虹吸現象破壞，此時再通過進水管向內進水，進入到下一個供氧循環。
[0019]本發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設置單獨的曝氣裝置，也不需要提供額外的驅動動力，不僅起到豐富濕地池中生物相、改善出水水質的目的，且將有動力變為無動力曝氣，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，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，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明的優選實施方式，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2，本實施例的整個濕地系統為無動力，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2，該連通通道的位置應當略低于進水管。
[0027]濕地池13內包括填料層，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，使濕地池內截面形成倒梯形，增加內部填料的穩定性。在填料層中應當根據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向填料層內供氧，豐富濕地池內的生物相。
[0029]在出水池14內設有出水過濾網9、虹吸管1和排空閥11。出水過濾網9設置在濕地池13和出水池14的底部，出水過濾網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，另一端的出水口設置在出水池外，當出水池14內的液位上升到虹吸管的最頂端后，虹吸管內也充滿水，虹吸管內的水通過虹吸管內的最頂端后，從出水口向外排水，此時會產生虹吸現象，連續不斷地將出水池內的水向外排放，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，打開可將出水池內的水排盡，用于對池內進行檢修。
[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2的連通通道位置時，污水開始溢流通過進水過濾網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9處的連通流到出水池14中，出水池內的液位上升時，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，整個系統處于一個進出水平衡狀態。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。為了豐富濕地池內的生物相，提高污水處理效率，改善出水水質，且降低運營成本，本實施例在上述的進出水平衡狀態下，停止進水，由于虹吸現象，此時出水池內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，會呈現負壓的狀態，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，直至整個系統再次達到進出水平衡狀態，即可進入到下一個循環。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，是一個很大的創新，不僅起到豐富濕地池中生物相、改善出水水質的目的，且將有動力變為無動力曝氣，大大降低了運營成本。
[0032]以上實施例是對本發明的說明，并非對本發明的限定，本行業的技術人員應該了解，本發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明的具體工作原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發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明范圍內，本發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)內設有虹吸管(10)。2.根據權利要求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(2)和出水過濾網(9)。6.根據權利要求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，使濕地池內截面形成倒梯形。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)，當出水池內的水從虹吸管排出，關閉或調小進水管的進水量，產生虹吸現象，整個人工濕地內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，實現復氧;在出水池(14)內的液面與虹吸管分離后，重新打開或調大進水管的進水量，直至再次發生虹吸現象，進行循環復氧。
【文檔編號】C02F3/02GK106006983SQ201610531490
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發明人】高峻峰, 王明, 岳中秋, 龔岳
【申請人】凱天環保科技股份有限公司