一种增氧型下向流人工湿地污水处理系统的制作方法

本发明属于污水处理领域，更具体地，涉及一种增氧型下向流人工湿地污水处理系统。

背景技术：

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。它是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。

人工湿地具有投资少、能耗低、工艺简单的特点而得到广泛使用，其主要是通过基质的吸附截留、微生物和植物的共同作用去除污染物。但其存在易堵塞、占地面积大、净化能力有限的缺点，湿地系统缺氧是造成堵塞和净化能力有限的主要原因之一。缺氧环境下进水中有机物得不到充分降解，造成有机物积累，同时厌氧环境下微生物的胞外聚合物也会加速积累，导致湿地堵塞，同时目前的垂直流人工湿地整个系统大部分处于厌氧环境，硝化反应受到抑制，导致氨氮的去除率降低，而底部曝气的方式由于气体会穿透整个系统，又会使得系统厌氧区域过小，导致反硝化反应受到抑制，总氮的去除率会降低；并且曝气孔由于没有采取防堵措施或者防堵措施不合理，使得曝气孔很容易堵塞。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种增氧型下向流人工湿地污水处理系统，通过曝气装置的结构和位置的设置，由此解决污水处理中脱氮能力低和曝气孔易堵塞的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种增氧型下向流人工湿地污水处理系统，该污水处理系统包括进水管、人工湿地池、曝气装置和出水管，其特征在于：

所述人工湿地池呈长方体状，在其上端设置有所述进水管，在所述人工湿地池下端与所述进水管对角处设置有出水管，其中，所述人工湿地池从上到下依次分为第一基质层、第二基质层和第三基质层，所述第一基质层的上方种植有湿地植物；

所述曝气装置设置在所述人工湿地池的中上部，该曝气装置包括空压机、曝气主管和曝气支管，所述曝气主管一端通过曝气调节阀与所述空压机相连，另一端与多根并联的曝气支管相连，所述曝气支管上设置有多个支管气孔，在该曝气支管上套有橡胶套管，且该橡胶套管上也设置有多个套管气孔，所述套管气孔与所述支管气孔交错不重合，该套管气孔用于阻隔外界物质堵塞所述支管气孔。

优选地，所述第一基质层优选采用砾石作为基质，该基质层高度为30cm～40cm，基质粒径1cm～3cm，且在该基质层所述基质粒径从上到下依次减少。

优选地，所述第二基质层优选采用沸石和煤渣混合物作为基质，该基质层高度为35cm～50cm，基质粒径8mm～10mm，且在该基质层所述基质粒径从上到下依次减少。

优选地，所述第三基质层优选采用砂石作为基质，该基质层高度为20cm～35cm，砂石粒径3mm～8mm，且在该基质层所述砂石粒径从上到下依次减少。

优选地，所述人工湿地池的内侧面均设置有防渗层，用于阻止人工湿地中的物质外流污染地下水。

优选地，曝气装置3位于第二基质层(22)中，距离第二基质层(22)顶部50mm～200mm处；所述曝气主管和曝气支管均优选采用聚氯乙烯PVC管。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明的人工湿地污水处理系统整体结构简单，易于操作，其中通过增加曝气装置与系统的下向流设置进行配合，实现了整个系统的增氧，并且由上而下氧气逐渐减少，不同优势菌种均得以发挥作用，增强了系统的净化能力；

2、本发明通过在人工湿地系统的中上部设置曝气装置，使得湿地顶层处于好氧状态，加强硝化反应以及微生物对有机物的降解，有效防止堵塞，同时能够使得整个系统由上到下依次形成好氧、缺氧和厌氧环境，使得好氧区的硝化反应和厌氧区的反硝化反应都得充分进行，提高系统的脱氮能力；

3、本发明通过在曝气支管上增加带孔的橡胶套管，套管气孔与支管气孔错开不重合，使得在曝气时气体通过支管气孔的压力使橡胶套管扩张从套管气孔流出，不曝气时橡胶套管可以紧密贴附在支管上，对支管气孔形成密封，防止外来杂质对曝气支管气孔的堵塞；

4、本发明通过在人工湿地设置三层粒径逐渐减小的基质层，且采用不同的材料作为基质，实现待处理污水中不同颗粒大小的杂质以及不同污染成分的逐层过滤截留，并通过微生物的作用，从而完成对待处理污水的充分处理。

附图说明

图1是按照本发明的优选实施例所构建的人工湿地污水处理系统的结构示意图；

图2是按照本发明的优选实施例所构建的曝气装置结构示意图；

图3是按照本发明的优选实施例所构建的曝气支管的俯视图和A-A剖面图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-进水管 2-人工湿地池3-曝气装置 4-湿地植物 5-出水管 21-第三基质层22-第二基质层 23-第一基质层 24-防渗层 25-进水渠 31-空压机 32-曝气主管 33-曝气支管 34-橡胶套管 35-套管气孔 36-支管气孔 37-曝气调节阀

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明的优选实施例所构建的人工湿地污水处理系统的结构示意图。如图1所示，一种增氧型下向流人工湿地污水处理系统，包括进水管1、人工湿地池2、曝气装置3和湿地植物4、排水管5，人工湿地池中由下到上依次是第一基质层21、第二基质层22、第一基质层23，填料粒径由小到大，池体周围和池底均设置防渗层24，进水区设置有进水渠25。

按照本发明的一个优选实施例，第三基质层21的基质选用砂石，粒径3mm～8mm，高度为20cm～35cm，粒径由下到上依次增大；第二基质层22选用由沸石和煤渣按1:1比例混合作为基质，基质粒径8mm～10mm，高度为35cm～50cm，粒径由下到上依次增大；第一基质层选用砾石作为基质，粒径1cm～3cm，高度为30cm～40cm，粒径由下到上依次增大。

图2是按照本发明的优选实施例所构建的曝气装置结构示意图，图3是按照本发明的优选实施例所构建的曝气支管的俯视图和A-A剖面图。如图2和3所示，曝气装置3由空压机31、曝气主管32和曝气支管33组成，曝气支管33并联在曝气主管32上；曝气装置3位于第二基质层22中，距离第二基质层22顶部50-200mm处；曝气主管32和曝气支管33均采用PVC管，曝气支管33之间间距400-600mm，且曝气支管33上有橡胶套管34，橡胶套管34内径与曝气支管外径一致，套管气孔35孔径和支管气孔36孔径均为2mm，孔距均为400-600mm；曝气主管32上设置有曝气调节阀37，方便控制曝气量和曝气时间；套管气孔35和支管气孔36交错不重合，当曝气时，气体通过支管气孔36的压力使橡胶套管34扩张，然后从套管气孔35流出，不曝气时，橡胶套管34可以紧密贴附在曝气支管33上，对支管气孔36形成密封，防止曝气孔堵塞。

下面对该人工湿地污水处理系统的工作过程进行说明：

运行时，污水经进水管1流入及进水渠25布水，自上而下流入到人工湿地池2，曝气装置3上方基质得到曝气以及湿地植物4根部的供氧而形成好氧区，好氧微生物充分利用有机物进行新陈代谢以及进行硝化反应，并且有机物的充分消耗可以减少湿地系统的堵塞；然后污水进入下部分缺氧厌氧区，厌氧微生物利用上述反应产生的大量硝酸盐进行反硝化反应，将硝酸盐态的氮转化为氮气达到去除的目的；随后净化后的污水经排水管5流出系统。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。