基于太阳能增氧间歇曝气的组合人工湿地的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种通过太阳能间歇微曝气增强供氧措施提高污水净化效果的组合人工湿地。
【背景技术】
[0002]人工湿地(constructed wetlands)是20世纪70年代末发展起来的一种新型废水生物处理技术，其所具有的能耗低、处理效果好、运行费用低廉及容易管理等特点使其被世界各国广泛应用于城市及乡村生活污水的处理中。人工湿地是一种模拟自然湿地的人工生态系统，由人工筑成水池，污水沿一定方向流动的过程中，利用植物、基质和微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化的一种工程构造体。人工建造过程中，可以根据实际情况有选择的铺设不同比例的基质和不同深度的基质层。人工湿地作用机理包括吸附、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。人工湿地对有机物的降解、氮化合物的脱氮作用以及磷化合物的转化主要是由微生物新陈代谢活动来完成的，这些微生物均需要适宜的溶解氧环境才能够有效地发挥作用，故而人工湿地系统的处理效率在很大程度上受到其内部的溶解氧水平的制约。潜流湿地是目前较多采用的人工湿地类型，在潜流湿地系统中，污水在湿地床的内部流动，一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的根系及表层土和填料截流等的作用，以提高其处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表以下流动，具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点。传统的人工湿地，特别是潜流型湿地，主要通过植物根部对氧气的输送作用来获得溶解氧。然而，一些研宄发现相对于实际的污水污染物负荷，植物根系所提供的溶解氧水平是远远不够的。人工湿地运行过程中会出现局部区域供氧不足，现有曝气系统方面技术较为薄弱，连续曝气的确能有效提高对氨氮、亚硝态氮的去除效果，但连续曝气产生的富氧环境不利于硝态氮的去除，间歇曝气方式既能保证充足的溶解氧又能减少硝态氮的富集，同时间歇曝气营造“厌氧-好氧”条件，为聚磷菌的生长提供良好环境，提高磷的去除效果。传统的大孔径曝气泵曝气方式和单一曝气位置由于工艺简单、能耗较高逐渐被淘汰，因此急需研发一种节能、环保的曝气方式，增强供氧措施提高垂直潜流人工湿地污水净化效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于太阳能增氧间歇曝气的组合人工湿地，本发明组合人工湿地采用间歇曝气方式，既能保证充足的溶解氧又能减少硝态氮的富集，同时还会营造“厌氧-好氧”条件，为聚磷菌的生长提供良好环境，提高磷的去除效果；此外本发明人工湿地具有节能环保，污水净化能力强，节约成本，效率高等优点。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]基于太阳能增氧间歇曝气的组合人工湿地，包括通过虹吸管道相互连通的上行和下行垂直潜流人工湿地，所述垂直潜流人工湿地的四周设置有墙体，所述墙体一侧等间距的排列设置有取样口，其内部从下向上依次设置有砾石层、火山岩层、混合基质层和沙砾层，所述混合基质层内种植有挺水植物；所述上行垂直潜流人工湿地的墙体顶部通过支架设置有太阳能电池板，所述支架与曝气泵相连接，曝气泵的出气口与曝气管的一端相连接，所述曝气管的另一端穿过墙体设置在所述火山岩层内部，曝气管上设置有用于控制曝气量的闸阀和气体流量计；所述上行垂直潜流人工湿地和下行垂直潜流人工湿地的墙体底部还分别设置有进水口和出水口，所述进水口上设置有闸阀。
[0006]所述烁石层、火山岩层、混合基质层和沙烁层的厚度分别为0.2m、0.4m、0.2m、0.1m0
[0007]所述设置在火山岩层内部的曝气管上还连接有布气管道。
[0008]所述布气管道上设置有微曝气孔。
[0009]所述上行垂直潜流人工湿地的布置高于下行垂直潜流人工湿地0.05m-0.5m。
[0010]所述挺水植物由美人蕉、黄花鸢尾和小香蒲其中的一种或几种组成。
[0011]所述挺水植物的栽种密度为3-6株/m2。
[0012]所述取样口设置有5个。
[0013]所述混合基质层由小块砾石和小块火山岩石组成。
[0014]所述垂直潜流人工湿地为柱形结构。
[0015]与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是:
[0016]1.本发明组合人工湿地包括上行和下行垂直潜流人工湿地，两级湿地之间设置有高度差以保证水流的顺畅；此外垂直潜流人工湿地内从下到上依次填充有厚度分别为
0.2m、0.4m、0.2m、0.1m的烁石层、火山岩层、混合基质层和沙烁层，植物的根区主要集中在混合基质层，为植物根系的延伸和生长提供了足够的空间；火山岩层较大的比表面积为微生物的生存提供了较大的附着空间。
[0017]2.本发明中采用太阳能电池板将太阳能转化为电能，降低了运行成本；通过太阳能只对上行垂直潜流人工湿地进行间歇的微曝气，根据水体溶解氧含量多少适宜的调整曝气量，确保使水体呈“厌氧-好氧”状态，既能保证充足的溶解氧又能减少硝态氮的富集，有效的提高了氮的去除效率；还可为聚磷菌的生长提供良好环境，提高磷的去除效果；此外这种间歇的微曝气方式也降低了氧气损耗，使得湿地运行更加节能环保。
[0018]3.本发明人工湿地内种植的挺水植物多选择根系较为发达且具有良好水体净化效果和美观效果的美人蕉、黄花鸢尾、小香蒲或其他植物，栽种密度多为3-6株/m2，它们所具有的强大根系吸附、沉降和拦截能力，可有效的去除水中一部分氮磷营养物质、固体及胶体物质。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构示意图。
[0020]图2是位于上行垂直潜流人工湿地内部的曝气管俯视结构示意图。
[0021]图3是图2中曝气管上设置的布气管的剖视结构示意图。
[0022]附图标记:1-上行垂直潜流人工湿地2-下行垂直潜流人工湿地3-虹吸管道4-墙体5-取样口 6-烁石层7-火山岩层8-混合基质层9-沙烁层10-挺水植物11-支架12-太阳能电池板13-曝气泵14-曝气管15-气体流量计16-闸阀17-进水口18-闸阀19-出水口 20-布气管21-微曝气孔
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步的描述:
[0024]如图1至图3所示，