一種防堵脫氮的濕地結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種防堵脫氮的濕地結構，通過人工濕地結構的合理創新，將濕地分為升流處理區和旋流處理區，在旋流處理區充分去處不溶性污染物后，再進入升流處理區進行進一步處理，有效防止了濕地中因填料間空隙較小而不溶性污染物過多而形成的堵塞情況；同時，通過合理布設回流管道，利用污水原水作為回流的動力源和反硝化反應的碳源，進行脫氮處理，在不增加運行成本的情況下,使出水水質得以改善。
【專利說明】
一種防堵脫氮的濕地結構
技術領域
[0001]本實用新型屬于人工濕地技術領域，具體涉及一種防堵脫氮的濕地結構。
【背景技術】
[0002]人工濕地是一種人工強化后的自然污水處理方式，主要利用濕地內基質的過濾吸附，微生物和濕地植物對污染物的吸收和降解作用來去除水中的各種污染物，具有能耗低，環保，處理效果好等特點，在我國一些分散居住或村鎮地區，常常利用這種方式對其生活生產污水進行處理。
[0003]我國在改良人工濕地方面作了不少研究，如中國專利“CN201520455468”公布了一種人工濕地污水處理系統，包括至少兩個相互串聯連通的凈水箱，凈水箱包括箱體和種植槽;箱體包括方形框體;方形框體的兩個縱、橫板之間設有若干根橫、縱連桿;種植槽包括頂部開口的容器主體以及環形凸沿;每個種植槽的容器主體均插接于方形插接孔中，每個種植槽的環形凸沿均搭接在與其對應的方形插接孔的邊沿上。該實用新型具有結構簡單、拆裝方便的優點，使濕地污水處理系統的維護可操作性更強；又如中國專利“CN201520393405”公開了一種無動力生態污水處理系統，污水通過城鎮家庭化糞池后匯集進入人工濕地，通過布水槽均勻進入一級水平潛流人工濕地，之后進入二級表流人工濕地，然后進入坑塘或河流，坑塘或河流邊坡上栽植香蒲或矮化蘆葦，在水中布置人工生態浮島。該實用新型利用農村原有坑塘及河流，很大程度上降低建設費用;無需專業運行管理，只需定期清理，降低了維護保養費和設備的運行費用，綠化景觀效果好。
[0004]然而，現有的人工濕地處理系統仍存在一些問題，很多人工濕地前端對污水中的不溶性污染物去除程度不夠，導致后端時常出現堵塞的問題，影響了人工濕地的正常運行，另外，很多人工濕地脫氮效果不明顯，致使污水出水含氮量高，容易引起自然水體富營養化等情況。
【實用新型內容】
[0005]為了克服現有技術方法的不足，本實用新型的目的在于提出一種防堵脫氮的濕地結構，本實用新型通過人工濕地結構的合理創新，將濕地分為升流處理區和旋流處理區，在旋流處理區充分去處不溶性污染物后，再進入升流處理區進行進一步處理，能夠有效防止了濕地中因填料間空隙較小而不溶性污染物過多而形成的堵塞情況；同時，通過合理布設回流管道，利用污水原水作為回流的動力源和反硝化反應的碳源，進行脫氮處理，在不增加運行成本的情況下使出水水質得以改善。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種防堵脫氮的濕地結構，包括升流處理區和旋流處理區，旋流處理區環繞在所述升流處理區周圍；
[0007]所述升流處理區為中空圓柱體，在所述升流處理區內裝填濕地基質并種植濕地植物;在所述升流處理區下方鋪設有布水管，所述布水管進水端連通所述旋流處理區；在所述升流處理區上部設置回流管，所述回流管連通所述旋流處理區頂部;所述升流處理區的上部還設置有出水管，所述回流管和出水管上設置有相應的控制閥門；所述回流管設置于設計水位以下和濕地基質以上，所述出水管的標高在回流管之上且持平或高于設計水位；
[0008]所述旋流處理區橫向截面為環形，旋流處理區縱向截面為倒三角型或直角梯形；在所述旋流處理區內裝填旋流處理區填料;在所述旋流處理區的側壁上設置有進水管，在所述旋流處理區內部縱向設置有流向控制隔墻，所述進水管和回流管位于在所述隔墻的正偵L進水管的出水口應正對所述回流管出水口的下方;在所述旋流處理區的底部設置有排泥管，所述排泥管和布水管位于所述隔墻的背側。
[0009]進一步的是，所述升流處理區上方種植濕地植物且敞開于空氣中；所述升流處理區直徑為3-10m，濕地設計水位為1.0-2.5m，總有效容積為7-200m3;所述升流處理區間裝填的濕地基質包括卵石、爍石和土壤，所述濕地基質的粒徑為0.1-5Cm，所述濕地基質為均質基質或分級裝配。
[0010]進一步的是，所述回流管管徑為50-150mm，所述回流管進水口安裝高度應在濕地基質之上且在濕地設計水位下2-3cm，回流管上安裝有回流閥門，回流管出水口位于旋流處理區進水管出水口處上方，回流管出水口方向應垂直向下。
[0011]進一步的是，所述出水管位于升流處理區上方，管徑小于回流管，管徑為40-1 OOmm，在所述出水管上安裝有出水閥門。
[0012]進一步的是，所述旋流處理區高度為0.3-1.0m，所述旋流處理區的倒三角型或直角梯形的斜邊傾角0為45-75°，旋流處理區容積與升流處理區容積比為1:6-1:3;旋流處理區填料采用礫石或卵石。
[0013]進一步的是，所述布水管進水口位于旋流處理區末端的上方，布水管的管徑為40-120mm，在所述布水管上均勻設置有孔徑10-20mm的出水孔。
[0014]進一步的是，所述進水管沿旋流方向切向進水，管徑為50-150mm，在所述進水管上安裝有進水閥門。
[0015]進一步的是，所述排泥管的管徑為50-200mm，在所述排泥管上安裝有排泥閥門。
[0016]進一步的是，在所述旋流處理區上部并且對應于回流管的橫向對側處設置有沼氣導流管。
[0017]采用本技術方案的有益效果:
[0018]本實用新型中，旋流處理區的流體力學和結構設計使得污水中的不溶性污染物更易被截流，從而減少了污水帶入后期升流處理區的顆粒污染物，有效地防止了堵塞情況的發生。
[0019]本實用新型中，充分利用了回流管道的設計，使污水反復經歷了厭氧/兼氧/好氧多個過程，并充分利用了進水中的碳源為反硝化反應提供了良好的條件，使系統的脫氮效率更高，出水水質更好。
[0020]本實用新型中，旋流處理區和升流處理區均通過合理的結構設計避免了出現明顯的流動死角，整個系統內流態較好，裝置的容積利用高。
[0021]本實用新型中，通過相應的結構設計，充分利用了污水進水的動力作為循環的驅動力，防止了堵塞的情況，使污水流動需要的動力較小，從而減少了整個系統的能耗，且整個系統的操作管理方便，運行維護需投入的成本低。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的一種防堵脫氮的濕地結構的剖面結構示意圖；
[0023]圖2為本實用新型的一種防堵脫氮的濕地結構的俯視圖；
[0024]圖3為本實用新型的回流循環示意圖；
[0025]其中，I是升流處理區，2是旋流處理區，3是進水管，4是進水閥門，5是出水管，6是出水閥門，7是排泥管，8是排泥閥門，9是回流管，10是回流閥門，11是布水管，12是旋流處理區填料，13是濕地基質，14是進水流向，15是旋流處理區流向，16是布水流向，17是回流流向，18是出水流向，19是隔墻，20是沼氣導流管。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本實用新型作進一步闡述。
[0027]實施例一，如圖1和圖2所示，一種防堵脫氮的濕地結構，包括升流處理區I和旋流處理區2，旋流處理區2環繞在所述升流處理區I周圍；
[0028]所述升流處理區I為中空圓柱體，在所述升流處理區I內裝填濕地基質13并種植濕地植物;在所述升流處理區I下方鋪設有布水管11，所述布水管11進水端連通所述旋流處理區2;在所述升流處理區I上部設置回流管9，所述回流管9連通所述旋流處理區2頂部;所述升流處理區I的上部還設置有出水管5，所述回流管9和出水管5上設置有相應的控制閥門；所述回流管9設置于設計水位以下和濕地基質13以上，所述出水管5的標高在回流管9之上且持平或高于設計水位；
[0029]所述旋流處理區2橫向截面為環形，旋流處理區2縱向截面為倒三角型或直角梯形;在所述旋流處理區2內裝填旋流處理區填料12;在所述旋流處理區2的側壁上設置有進水管3，在所述旋流處理區2內部縱向設置有流向控制隔墻19，所述進水管3和回流管9位于在所述隔墻19的正側;進水管3的出水口應正對所述回流管9出水口的下方;在所述旋流處理區2的底部設置有排泥管7，所述排泥管7和布水管11位于所述隔墻19的背側。
[0030]實施例二，在實施例一的基礎上，所述升流處理區I上方種植濕地植物且敞開于空氣中；所述升流處理區I直徑為3-10m，濕地設計水位為1.0-2.5m，總有效容積為7_200m3 ；所述升流處理區I間裝填的濕地基質13包括卵石、礫石和土壤，所述濕地基質13的粒徑為0.1-5cm，所述濕地基質13為均質基質或分級裝配。
[0031]所述回流管9管徑為50-150mm，所述回流管9進水口安裝高度應在濕地基質13之上且在濕地設計水位下2-3cm，回流管9上安裝有回流閥門10，回流管9出水口位于旋流處理區2進水管3出水口處上方，回流管9出水口方向應垂直向下。
[0032]所述出水管5位于升流處理區I上方，管徑小于回流管9，管徑為40-100mm，在所述出水管5上安裝有出水閥門6。
[0033]實施例三，在實施例一的基礎上，所述旋流處理區2高度為0.3-1.0m，所述旋流處理區(2)的倒三角型或直角梯形的斜邊傾角0為45-75°，旋流處理區2容積與升流處理區I容積比為1:6-1:3;旋流處理區2裝填填料采用礫石或卵石。
[0034]所述布水管11進水口位于旋流處理區2末端的上方，布水管11的管徑為40-120mm，在所述布水管11上均勻設置有孔徑10-20mm的出水孔，所述出水孔在平面上布滿整個升流處理區I。
[0035]所述進水管3沿旋流方向切向進水，管徑為50-150mm，在所述進水管3上安裝有進水閥門4。
[0036]所述排泥管7的管徑為50-200mm，在所述排泥管7上安裝有排泥閥門8。
[0037]在所述旋流處理區2的上部并且對應于回流管9的橫向對側處設置有沼氣導流管
20 ο
[0038]實施例四，在實施例二的基礎上，所述旋流處理區2高度為0.3-1.0m,斜邊安裝傾角0為45-75°，旋流處理區2容積與升流處理區I容積比為1:6-1:3;旋流處理區填料12采用礫石或卵石。
[0039]所述布水管11進水口位于旋流處理區2末端的上方，布水管11的管徑為40-120mm，所述布水管11的出水處分布在升流處理區I下方，在所述布水管11上設置有孔徑10_20mm的出水孔，所述出水孔在平面上布滿整個升流處理區I。
[°04°]所述進水管3沿旋流方向切向進水，管徑為50-150mm，在所述進水管3上安裝有進水閥門4。
[0041]所述排泥管7安裝在旋流處理區2的底部，管徑為50-200mm，在所述排泥管7上安裝有排泥閥門8。
[0042]在所述旋流處理區2的上部和回流管9的對側處設置有沼氣導流管20。
[0043]實施例五，為本實用新型的一種優選實施方案:
[0044]所述升流處理區I為直徑設為5m，濕地設計水位為2m，總有效容積為40m3;以卵石作為濕地基質13，升流處理區I下方卵石粒徑為3cm，升流處理區I上方卵石粒徑為Icm;回流管9管徑為60mm，安裝在設計水位以下3cm;出水管5管徑為40mm，安裝在升流處理區I上方。
[0045]所述旋流處理區2高度為0.5m，其斜邊安裝傾角0為45°，所述旋流處理區2與升流處理區I容積比約為1:5，并安裝隔墻19;所述布流管管徑為50mm，在布流管上設置1mm的出水孔;進水管3管徑為60mm;排泥管7在旋流處理區2內安裝在另一側的底部，其管徑為60mm，并安裝排泥閥門8。
[0046]為了更好的理解本實用新型，下面對本實用新型的工作原理作一次完整的描述:
[0047I污水由進水管3進入旋流處理區2 ；污水在旋流處理區2進行旋轉流動，去除固態污染物;去除固態污染物的污水進入升流處理區I，經升流處理區I凈化污水;凈化后進入升流處理區I上方與空氣接觸，通過空氣復氧，與水中的微生物進行硝化反應，將水中的氮轉化為硝態氮;復氧和硝化反應完成后，污水通過回流管9重新流入旋流處理區2，流向如圖3所示;進水管3旋流動力攜帶回流水在旋流處理區2流動，回流水在旋流處理區2處進行反硝化反應去除污水中的氮，產生的氣體從沼氣導流管20排放;污水經過多次回流循環后，從出水管5排放。
[0048]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型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實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型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實用新型范圍內。本實實用新型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】
1.一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，包括升流處理區(I)和旋流處理區(2)，旋流處理區(2)環繞在所述升流處理區(I)周圍； 所述升流處理區(I)為中空圓柱體，在所述升流處理區(I)內裝填濕地基質(13)并種植濕地植物;在所述升流處理區(I)下方鋪設有布水管(11)，所述布水管(11)進水端連通所述旋流處理區(2);在所述升流處理區(I)上部設置回流管(9)，所述回流管(9)連通所述旋流處理區(2)頂部;所述升流處理區(I)的上部還設置有出水管(5)，所述回流管(9)和出水管(5)上設置有相應的控制閥門；所述回流管(9)設置于設計水位以下和濕地基質(13)以上，所述出水管(5)的標高在回流管(9)之上且持平或高于設計水位； 所述旋流處理區(2)橫向截面為環形，旋流處理區(2)縱向截面為倒三角型或直角梯形;在所述旋流處理區(2)內裝填旋流處理區填料(12);在所述旋流處理區(2)的側壁上設置有進水管(3)，在所述旋流處理區(2)內部縱向設置有流向控制隔墻(19)，所述進水管(3)和回流管(9)位于在所述隔墻(19)的正側;進水管(3)的出水口應正對所述回流管(9)出水口的下方;在所述旋流處理區(2)的底部設置有排泥管(7)，所述排泥管(7)和布水管(11)位于所述隔墻(19)的背側。2.根據權利要求1所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，所述升流處理區(I)上方種植濕地植物且敞開于空氣中；所述升流處理區(I)直徑為3-10m，濕地設計水位為1.0-2.5m，總有效容積為7-200m3;所述升流處理區(I)間裝填的濕地基質(13)包括卵石、礫石和土壤，所述濕地基質(13)的粒徑為0.1-5cm，所述濕地基質(13)為均質基質或分級裝配。3.根據權利要求2所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，所述回流管(9)管徑為50-150mm，所述回流管(9)進水口安裝高度應在濕地基質(13)之上且在濕地設計水位下2-3cm，回流管(9)上安裝有回流閥門(10)，回流管(9)出水口位于旋流處理區(2)進水管(3)出水口處上方，回流管(9)出水口方向應垂直向下。4.根據權利要求3所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，所述出水管(5)位于升流處理區(I)上方，管徑小于回流管(9)，管徑為40-100mm，在所述出水管(5)上安裝有出水閥門(6)。5.根據權利要求1或4所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，所述旋流處理區(2)高度為0.3-1.0m，所述旋流處理區(2)的倒三角型或直角梯形的斜邊傾角0為45-75°，旋流處理區(2)容積與升流處理區(I)容積比為1:6-1:3;旋流處理區填料(12)采用礫石或卵石O6.根據權利要求5所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，所述布水管(11)進水口位于旋流處理區(2)末端的上方，布水管(11)的管徑為40-120mm，在所述布水管(11)上均勻設置有孔徑10_20mm的出水孔。7.根據權利要求6所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，所述進水管(3)沿旋流方向切向進水，管徑為50-150mm，在所述進水管(3)上安裝有進水閥門(4)。8.根據權利要求7所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，所述排泥管(7)的管徑為50-200mm，在所述排泥管(7)上安裝有排泥閥門(8)。9.根據權利要求8所述的一種防堵脫氮的濕地結構，其特征在于，在所述旋流處理區(2)的上部并且對應于回流管(9)的橫向對側處設置有沼氣導流管(20)。
【文檔編號】C02F3/30GK205575779SQ201620350970
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】潘科, 施國中, 賀莉, 陳子愛, 申祿坤
【申請人】農業部沼氣科學研究所