虹吸式无动力人工湿地及其复氧方法
【专利摘要】本发明公开了一种虹吸式无动力人工湿地及其复氧方法，人工湿地包括依次连通的进水池、湿地池和出水池；进水池设置进水管；湿地池包括填料层及种植在填料层上的湿地植物，填料层插设有若干复氧管；出水池内设有虹吸管。本发明在进水池和出水池的液面达到最高位置后，停止进水或调小进水管的进水量，此时出水池中的水会从虹吸管流出，形成虹吸效应，通过虹吸现象，湿地池中的液面不断下降，复氧管内呈现负压状态，空气会通过复氧管上的透气孔不断进入到填料层中。本发明通过物理虹吸的方式进行复氧，利用虹吸提供空气进入填料层的动力，不仅起到丰富湿地池中生物相、改善出水水质的目的，且将有动力变为无动力曝气，大大降低了运营成本。
【专利说明】
虹吸式无动力人工湿地及其复氧方法
技术领域
[0001]本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水治理的人工湿地，特别是涉及一种虹吸式无动力人工湿地及其复氧方法。
【背景技术】
[0002]人工湿地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。人工湿地的植物还能够为水体输送氧气，增加水体的活性。湿地植物在控制水质污染，降解有害物质上也起到了重要的作用。湿地系统中的微生物是降解水体中污染物的主力军。好氧微生物通过呼吸作用，将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水，厌氧细菌将有机物质分解成二氧化碳和甲烷，硝化细菌将铵盐硝化，反硝化细菌将硝态氮还原成氮气，等等。通过这一系列的作用，污水中的主要有机污染物都能得到降解同化，成为微生物细胞的一部分，其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中。
[0003]人工湿地系统污水处理效果与整个滤床中的生物相的复杂程度有很大关系，仅仅通过湿地植物根茎叶输氧来维持人工湿地系统生物相的能力相当有限。为丰富人工湿地系统的生物相，目前常规的方法为人工湿地系统提供动力，通过曝气的方式为滤床提供氧气。然而，此种方式需要在增设曝气设备及其驱动动力源，不仅增加了设备成本，而且也提高了后续的运营成本，在广大农村和城镇分散式污水处理推广过程中面临的电耗成本高、供电无法保证、用电设备维护管理复杂、出水水质不达标等一系列问题。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是:针对现有的人工湿地通过曝气提供污水处理动力的缺陷，提供一种新型的虹吸式无动力人工湿地及其复氧方法，不需要设置动力装置即能够间歇性实现人工湿地的滤床循环复氧。
[0005]本发明采用如下技术方案实现:
[0006]虹吸式无动力人工湿地，包括依次连通的进水池12、湿地池13和出水池14 ；
[0007]所述进水池12设置进水管I;
[0008]所述湿地池13包括填料层及种植在填料层上的湿地植物，所述填料层插设有若干复氧管8;
[0009]所述出水池14内设有虹吸管10。
[0010]进一步的，所述复氧管8顶端露出填料层，其管壁上均匀布置若干透气孔。
[0011]进一步的，所述透气孔布置的最低位置不超过虹吸管10的进水口。
[0012]进一步的，所述进水池12与湿地池13内的填料池顶部连通，出水池14与湿地池13的底部连通。
[0013]进一步的，所述进水池12和湿地池13之间的连通通道以及湿地池13与出水池14之间的连通通道分别设有进水过滤网2和出水过滤网9。
[0014]进一步的，所述出水池14的底部设有排空阀11。
[0015]在本发明中，所述湿地池13内的填料层由下至上包括卵石填料6、陶粒填料5和细砂填料4，所述湿地植物种植于细砂填料4上。
[0016]进一步的，所述湿地池13两侧与进水池和出水池的连接处通过碎石填料3设置斜坡，使湿地池内截面形成倒梯形。
[0017]本发明还公开了上述虹吸式无动力人工湿地的复氧方法，污水通过进水池12、湿地池13进入出水池14，当出水池内的水从虹吸管排出，关闭或调小进水管的进水量，产生虹吸现象，整个人工湿地内的液面随着虹吸作用下降，空气通过复氧管上的透气孔进入湿地池填料层，实现复氧;在出水池14内的液面与虹吸管分离后，重新打开或调大进水管的进水量，直至再次发生虹吸现象，进行循环复氧。
[0018]本发明在进水池和出水池的液面达到最高位置后，停止进水，此时出水池中的水会从虹吸管流出，由于虹吸作用，出水会一直不断进行，湿地池中的液面不断下降。而在虹吸的过程中，复氧管中充满的水也会随着液面下降，复氧管内呈现负压的状态，空气会通过复氧管上的透气孔不断进入到填料层中，直至出水池内液面下降到虹吸管的最底端时，虹吸现象破坏，此时再通过进水管向内进水，进入到下一个供氧循环。
[0019]本发明通过物理虹吸的方式进行复氧，利用虹吸提供空气进入填料层的动力，可有效替代有动力曝气的方式，不需要另外在湿地池内设置单独的曝气装置，也不需要提供额外的驱动动力，不仅起到丰富湿地池中生物相、改善出水水质的目的，且将有动力变为无动力曝气，大大降低了运营成本。
[0020]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0021 ]图1为实施例中的虹吸式无动力人工湿地截面示意图。
[0022]图2为实施例中的虹吸式无动力人工湿地俯视图。
[0023]图中标号:1-进水管，2-进水过滤网，3-碎石填料，4-细沙填料，5-陶粒填料，6_卵石填料，7-湿地植物，8-复氧管，9-出水过滤网，I O-虹吸管，11-排空阀，12-进水池，13-湿地池，14-出水池。
【具体实施方式】
[0024]实施例
[0025]参见图1和图2，图示中的人工湿地为本发明的优选实施方式，具体包括进水池12、湿地池13和出水池14三大部分。
[0026]进水池12设置进水管I和进水过滤网2，本实施例的整个湿地系统为无动力，需保证进水水源在人工湿地池的高位，因此进水管I布置在进水池一侧面的高位，与进水池连通，在进水池另一侧面设置连通通道与湿地池13的顶部连通，布置进水过滤网2，该连通通道的位置应当略低于进水管。
[0027]湿地池13内包括填料层，填料层铺满整个湿地池，在填料池上种植湿地植物7，在填料层内插设有若干复氧管8，复氧管8的顶部露出填料层，底部插到填料层底部。填料层由下至上分别铺设卵石填料6、陶粒填料5、细沙填料4，在最上层的细砂填料上种植湿地植物7，在湿地池13两侧与进水池和出水池的连接处通过碎石填料3设置成45°斜坡，使湿地池内截面形成倒梯形，增加内部填料的稳定性。在填料层中应当根据处理的污水种类设置相应的微生物，如好氧微生物、厌氧细菌、硝化细菌及反硝化细菌中的一种或多种组合。
[0028]本实施例中的复氧管8在填料层内均布布置，在复氧管8上则均匀布置有若干透气孔，通过复氧管8向填料层内供氧，丰富湿地池内的生物相。
[0029]在出水池14内设有出水过滤网9、虹吸管1和排空阀11。出水过滤网9设置在湿地池13和出水池14的底部，出水过滤网9设置在此处，对出水进行过滤。虹吸管1为倒U形，一端进水口设置在出水池内，另一端的出水口设置在出水池外，当出水池14内的液位上升到虹吸管的最顶端后，虹吸管内也充满水，虹吸管内的水通过虹吸管内的最顶端后，从出水口向外排水，此时会产生虹吸现象，连续不断地将出水池内的水向外排放，此时停止进水池的进水，直到出水池液位下降至虹吸管的进水口底部处，虹吸现象破坏，在虹吸过程中，湿地池中的液位随着一同下降，在复氧管中产生负压，使空气通过复氧管进入到湿地池填料层中。通过此方式，大量空气进入到填料层中，丰富了湿地池中的生物相，从而对出水水质起到了很大的改善作用。排空阀11设置在出水池14的底部，打开可将出水池内的水排尽，用于对池内进行检修。
[0030]在复氧管8上的透气孔的最低位置应当不超过虹吸管10的进水口，即在虹吸过程中可通过透气孔进行进气。
[0031]以下详细说明本实施例的具体工作过程:污水通过进水管I进入到进水池12中，随着污水进水不断增加，进水池12中的液位逐渐升高，当液位到达进水过滤网2的连通通道位置时，污水开始溢流通过进水过滤网2进入到湿地池13中；污水在湿地池13中通过碎石填料3的斜坡，逐渐渗透及潜流通过碎石填料3、卵石填料6、陶粒填料5、细沙填料4中；随着湿地池13中液位不断增加，水会通过出水过滤网9处的连通流到出水池14中，出水池内的液位上升时，水会通过虹吸管10的进水口充满虹吸管，在出水池14内的液位超过虹吸管的最高位置后，水会不断从虹吸管10的出水口流出。此时，湿地池13达到最高液位，整个系统处于一个进出水平衡状态。此时整个湿地池13中仅靠湿地植物7的根茎叶来传输氧气到填料层中。为了丰富湿地池内的生物相，提高污水处理效率，改善出水水质，且降低运营成本，本实施例在上述的进出水平衡状态下，停止进水，由于虹吸现象，此时出水池内的水会不断从虹吸管10流出，与出水池连通的湿地池13中液面随之不断下降。而在虹吸的过程中，复氧管8中充满的水随着液面的下降，会呈现负压的状态，空气会通过复氧管8中的透气孔不断进入到填料层中，直至出水池内的液面下降到虹吸管10的进水口最底端时，虹吸管与液面分离，虹吸现象破坏，停止出水。然后再打开进水管，向进水池进水，直至整个系统再次达到进出水平衡状态，即可进入到下一个循环。本实施例通过这种物理虹吸式复氧的方式来替代有动力曝气的方式，是一个很大的创新，不仅起到丰富湿地池中生物相、改善出水水质的目的，且将有动力变为无动力曝气，大大降低了运营成本。
[0032]以上实施例是对本发明的说明，并非对本发明的限定，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.虹吸式无动力人工湿地，其特征在于:包括依次连通的进水池(12)、湿地池(13)和出水池(14); 所述进水池(12)设置进水管(I); 所述湿地池(13)包括填料层及种植在填料层上的湿地植物，所述填料层插设有若干复氧管(8); 所述出水池(14)内设有虹吸管(10)。2.根据权利要求1所述的虹吸式无动力人工湿地，所述复氧管(8)顶端露出填料层，其管壁上均匀布置若干透气孔。3.根据权利要求2所述的虹吸式无动力人工湿地，所述透气孔布置的最低位置不超过虹吸管(10)的进水口。4.根据权利要求3所述的虹吸式无动力人工湿地，所述进水池(12)与湿地池(13)内的填料池顶部连通，出水池(14)与湿地池(13)的底部连通。5.根据权利要求4所述的虹吸式无动力人工湿地，所述进水池(12)和湿地池(13)之间的连通通道以及湿地池(13)与出水池(14)之间的连通通道分别设有进水过滤网(2)和出水过滤网(9)。6.根据权利要求1所述的虹吸式无动力人工湿地，所述出水池(14)的底部设有排空阀(Il)07.根据权利要求1-6中任一项所述的虹吸式无动力人工湿地，所述湿地池(13)内的填料层由下至上包括卵石填料(6)、陶粒填料(5)和细砂填料(4)，所述湿地植物种植于细砂填料⑷上。8.根据权利要求7所述的虹吸式无动力人工湿地，所述湿地池(13)两侧与进水池和出水池的连接处通过碎石填料(3)设置斜坡，使湿地池内截面形成倒梯形。9.一种权利要求1-8中的虹吸式无动力人工湿地的复氧方法，其特征在于:污水通过进水池(12)、湿地池(13)进入出水池(14)，当出水池内的水从虹吸管排出，关闭或调小进水管的进水量，产生虹吸现象，整个人工湿地内的液面随着虹吸作用下降，空气通过复氧管上的透气孔进入湿地池填料层，实现复氧;在出水池(14)内的液面与虹吸管分离后，重新打开或调大进水管的进水量，直至再次发生虹吸现象，进行循环复氧。
【文档编号】C02F3/02GK106006983SQ201610531490
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】高峻峰, 王明, 岳中秋, 龚岳
【申请人】凯天环保科技股份有限公司