本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统。
背景技术：
植物是人工湿地生态系统的支柱和核心，在人工湿地中对污水的净化能力具有重大意义。植物除了自身对污染物具有的吸附、富集、固定功能，其根系还为微生物提供了生长的空间，并与微生物共生，刺激其生长从而促进有机物的分解。但亚热带植物在冬季往往进入冬眠状态甚至枯萎死亡，这不仅影响了冬季人工湿地的净水效果，更会因为死亡植物在湿地中的腐烂引起二次污染和堵塞。另外，农村污水具有分散、营养物质和元素为主的特点，小面积的人工湿地可以有效、便捷地净化农村生活污水，但常常因为单纯强调生态效益，无经济收益，农户缺乏主动参与管护的驱动力，在农村普遍缺乏持续管护投入的情况下，人工湿地在建成后缺乏有效管护，大多荒废或运行状态不佳。而且湿地植物吸收营养元素，往往因收割不及时，植物生物量过大形成郁闭，影响了光合作用，减缓净水效率。综上，急需一种人工湿地植物系统解决亚热带农村生活污水的难题。
技术实现要素：
鉴以此，本实用新型提出一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统，提升人工湿地生活污水的处理效果，提高净水效率，经济价值高。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统，包括湿地本体，所述本体内设有第一植物区、第二植物区、过滤池、第三植物区、净化池和集水池，所述第一植物区和第二植物区分别与过滤池连通，所述过滤池连通第三植物区，所述第三植物区连通净化池，所述净化池连通集水池；所述第一植物区和第二植物区水流前端设有控水装置；所述第一植物区、第二植物区和第三植物区均设有绿狐尾藻区和千屈菜区；所述第一植物区和第二植物区之间设有收割装置。
进一步的，所述绿狐尾藻区和千屈菜区的面积比例为1：(0.5～1.5)。
进一步的，所述绿狐尾藻区为种植有绿狐尾藻的浮岛。
进一步的，所述千屈菜区为种植有千屈菜的塘泥层。
进一步的，所述收割装置包括滑轨和收割机，所述滑轨布设于所述第一植物区和第二植物区之间、延伸至第三植物区，所述收割机包括本体、竖轨以及支架，所述本体安装于滑轨上，所述竖轨布设于本体上，所述支架包括伸缩横杆和若干分支架，所述伸缩横杆滑动于竖轨上，所述分支架活动连接于伸缩横杆两侧，所述分支架末端可拆卸连接有割刀和收纳篮。
进一步的，所述控水装置包括拦水坝，所述拦水坝设有第一进水口和第二进水口，所述第一进水口连通第一植物区，所述第二进水口连通第二植物区，所述第一进水口连接有第一水闸，所述第二进水口连接有第二水闸。
进一步的，所述第一水闸连接有第一水位计，所述第二水闸连接有第二水位计，所述第一水位计布设于第一植物区，第二水位计布设于第二植物区。
进一步的，所述过滤池在水流方向上依次设有蛭石层和砾石层，所述蛭石层的厚度为5～10cm、其粒径为2～3cm，所述砾石层的厚度为3～5cm、其粒径为 1～2cm。
进一步的，所述净化池内在水流方向上依次设有鹅卵石层、稻壳层和火山岩层，所述鹅卵石层的厚度为5～10cm、其粒径为1～2cm，所述稻壳层的厚度为 1～3cm，所述火山岩层厚度为8～12cm、其粒径为0.5～1cm。
进一步的，所述第一植物区和第二植物区分别依次布设绿狐尾藻区和千屈菜区，所述第三植物区依次布设千屈菜区和绿狐尾藻区。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的人工湿地植物系统不仅对污染物具有良好的吸附、富集、固定作用，还具有很强的脱氮除鳞作用，提升了人工湿地生活污水的处理效果和净水效率。亚热带农村生活污水经处理，其COD含量、氨氮含量和总磷含量均有大幅度下降，而且绿狐尾藻和千屈菜产量高，经济价值高，可增加农民收入，提高农民对湿地管理的积极性，降低湿地的后续管护成本，形成持续运营模式，特别适合农村生活污水处理项目。其中，本实用新型结合绿狐尾藻区和千屈菜区，其绿狐尾藻和千屈菜为耐寒多年生植物，耐亚热带冬季低温，其绿狐尾藻和千屈菜可相互促进生长，提升人工湿地生物污水的处理效果，提高净水效率，尤其适于在亚热带地区推广应用。本实用新型设置的收割装置，对绿狐尾藻和千屈菜收割及时，保持整个处理系统中的营养物质含量平衡，不但利于污水处理效果，而且促进绿狐尾藻和千屈菜的良好生长，提高经济效益。本实用新型选择的绿狐尾藻和千屈菜均为多年生植物，一次栽种，可以免去后续复种的繁琐操作，提升人工湿地净水效率。
另外，本实用新型设置的绿狐尾藻区和千屈菜区的面积比例以及过滤池、净化池的结构设置，进一步提高人工湿地生活污水的处理效果。所述控水装置更好控制各植物区的水深以及水流速度，不但有利于绿狐尾藻和千屈菜的生长，而且提高绿狐尾藻和千屈菜对农村生活污水的净化效果。所述收割装置便于定时对两侧第一植物区和第二植物区的绿狐尾藻和千屈菜进行收割，提高经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统的结构示意图；
图2为本实用新型的一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统所述控水装置的示意图；
图3为本实用新型的一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统所述收割装置的示意图；
图4为本实用新型的一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统所述净水池的示意图；
图中，1第一植物区、2第二植物区、3过滤池、301蛭石层、302砾石层、 4第三植物区、5净化池、501鹅卵石层、502稻壳层、503火山岩层、6集水池、7控水装置、701拦水坝、7011第一进水口、7012第二进水口、7013第一水闸、7014第二水闸、702第一水位计、703第二水位计、8收割装置、10滑轨、9收割机、901机体、902竖轨、903支架、9031伸缩横杆、9032分支架、904割刀、 905收纳篮、11绿狐尾藻区、12千屈菜区、13隔网、14支撑柱。
具体实施方式
为了更好理解本实用新型技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本实用新型做进一步的说明。
实施例1
参见图1至4，一种高效经济亚热带农村生活污水净化人工湿地植物系统，包括湿地本体，所述本体内设有第一植物区1、第二植物区2、过滤池3、第三植物区4、净化池5和集水池6，所述第一植物区1和第二植物区2分别与过滤池3连通，所述过滤池3连通第三植物区4，所述第三植物区4连通净化池5，所述净化池5连通集水池6；所述第一植物区1和第二植物区2水流前端设有控水装置7；所述第一植物区1、第二植物区2和第三植物区4均设有绿狐尾藻区 11和千屈菜区12，在本实施例中，在水流方向上第一植物区1、第二植物区2 分别依次布设绿狐尾藻区11和千屈菜区12，第三植物区4依次布设千屈菜区 12和绿狐尾藻区11，即第三植物区4的植物布设顺序与第一植物区1、第二植物区2的相反，两种布置结合更充分起到除磷、除氮作用，提高处理COD的功效；所述绿狐尾藻区11为种植有绿狐尾藻的浮岛，其制作方法为选取健壮的绿狐尾藻，取距离枝尖10～15cm的枝段，单枝剪下并插入浮岛，即获得种植有绿狐尾藻的浮岛；所述千屈菜区12为种植有千屈菜的塘泥层，其制作方法为在6～8 月剪取嫩枝长7～10cm，去掉基部三分之一的叶子插入无底洞装有新鲜塘泥的盆中，即获得种植有千屈菜的塘泥层；所述绿狐尾藻区11和千屈菜区12的面积比例为1：1。本实用新型结合绿狐尾藻区11和千屈菜区12，提升人工湿地生物污水的处理效果，提高净水效率。所述控水装置7包括拦水坝701，所述拦水坝701设有第一进水口7011和第二进水口7012，所述第一进水口7011连通第一植物区1，所述第二进水口7012连通第二植物区2，所述第一进水口7011连接有第一水闸7013，所述第二进水口7012连接有第二水闸7014，所述第一水闸7013连接有第一水位计702，所述第二水闸7014连接有第二水位计703，所述第一水位计702布设于第一植物区1，第二水位计703布设于第二植物区2，第一水位计702和第二水位计703将检测到的水位信号传递给第一水闸7013和第二水闸7014，进而控制开启和关闭，使得第一植物区1和第二植物区2自动调节水深，水深控制在0.5～0.7米，该控水装置7更好控制各植物区的水深以及水流速度，不但有利于绿狐尾藻和千屈菜的生长，而且提高绿狐尾藻和千屈菜对农村生活污水的净化效果。所述第一植物区1和第二植物区2之间设有收割装置8，所述收割装置8包括滑轨10和收割机9，所述滑轨10布设于所述第一植物区1和第二植物区2之间、延伸至第三植物区4，位于过滤池3前端以及第三植物区4末端的滑轨10下方分别设有支撑柱14，用于架空跨越过滤池3和第三植物区4部分的滑轨，即跨越过滤池3和第三植物区4部分的滑轨位于过滤池3和第三植物区4上方；所述收割机9包括本体901、竖轨902以及支架903，所述本体901安装于滑轨10上，本体901可以在滑轨10上自由滑动，所述竖轨902布设于本体901上，所述支架903包括伸缩横杆9031和若干分支架9032，所述伸缩横杆9031安装于竖轨902上，即所述伸缩横杆9031滑动于竖轨上，使得所述支架903可自由到达目标植物位置，且可以根据植物生长的高低进行调节，所述分支架9032活动连接于伸缩横杆9031两侧，所述分支架9032末端可拆卸连接有割刀904和收纳篮905，该连接方式便于针对绿狐尾藻和千屈菜进行更换其中收纳篮905用于接收收割后的植物；利用该收割装置8便于定时对两侧第一植物区1、第二植物区2和第三植物区4的绿狐尾藻和千屈菜进行收割，提高经济效益。
进一步的，所述过滤池3在水流方向上依次设有蛭石层301和砾石层302，所述蛭石层301的厚度为8cm、其粒径为2～3cm，所述砾石层302的厚度为4cm、其粒径为1～2cm，该过滤池3的设置，进一步提高过滤的效果。所述净化池5 内在水流方向上依次设有鹅卵石层501、稻壳层502和火山岩层503，所述鹅卵石层501的厚度为8cm、其粒径为1～2cm，所述稻壳层502的厚度为2cm，所述火山岩层503厚度为10cm、其粒径为0.5～1cm，该净化池5的设置，进一步提高净化的效果。所述过滤池3和净化池5中各层之间设有隔网13，使得各层更容易进行替换。
工作原理：当农村生活污水排至拦水坝701前，利用控水装置7对植物区的水位进行控制，水深控制在0.5～0.7米，经第一进水口7011和第二进水口7012 分别进入第一植物区1和第二植物区2，污水经过第一植物区1或第二植物区2 净化后，进入过滤池3中进行过滤，经过滤池3汇集两个植物区的水，进入第三植物区4进一步净化处理，最后经净化池5深度净化，后进入集水池6，利用收割装置8对三个植物区的植物定时收割，绿狐尾藻生长枝25cm左右时可以进行收割，3～11月每隔22～28天收割一次，每次收割总生物量的50％左右，12月～2月期间减缓收割频率；千屈菜的采摘可配合绿狐尾藻的收割频率，每次从易折断的千屈菜的嫩茎叶摘下即可，每年即将入冬时千屈菜地上部分会枯萎，可将其收割，其地下部分可自然越冬。其中，当第一植物区1被收割时，可关闭第一水闸7013，即封闭第一植物区1，使得污水通过第二植物区2进行净化，更加确保该段时期的净化效果，也使得第一植物区1的绿狐尾藻和千屈菜生长恢复得更好；当第二植物区2被收割时，可关闭第二水闸7014，即封闭第二植物区2，使得污水通过第一植物区1进行净化，更加确保该段时期的净化效果，也使得第二植物区2的绿狐尾藻和千屈菜生长恢复得更好；当无需收割时，且两个植物区的绿狐尾藻和千屈菜生长态势都很好时，可以同时开启第一水闸 7013和第二水闸7014，使得污水通过第一植物区1和第二植物区2进行净化，提高净化效率，提高净水出水率。
实施例2
本实施例与实施例1的区别，所述绿狐尾藻区11和千屈菜区12的面积比例为1：0.5。所述过滤池3在水流方向上依次设有蛭石层301和砾石层302，所述蛭石层301的厚度为5cm、其粒径为2～3cm，所述砾石层302的厚度为3cm、其粒径为1～2cm。
所述净化池5内在水流方向上依次设有鹅卵石层501、稻壳层502和火山岩层503，所述鹅卵石层501的厚度为5cm、其粒径为1～2cm，所述稻壳层502的厚度为1cm，所述火山岩层503厚度为8cm、其粒径为0.5～1cm。
实施例3
本实施例与实施例1的区别，所述绿狐尾藻区11和千屈菜区12的面积比例为1：1.5。所述过滤池3在水流方向上依次设有蛭石层301和砾石层302，所述蛭石层301的厚度为10cm、其粒径为2～3cm，所述砾石层302的厚度为5cm、其粒径为1～2cm。所述净化池5内在水流方向上依次设有鹅卵石层501、稻壳层 502和火山岩层503，所述鹅卵石层501的厚度为10cm、其粒径为1～2cm，所述稻壳层502的厚度为3cm，所述火山岩层503厚度为12cm、其粒径为0.5～1cm。
对比例1
本对比例与实施例1的区别，所述第一植物区1、第二植物区2和第三植物区4均为绿狐尾藻区11。
对比例2
本对比例与实施例1的区别，所述第一植物区1、第二植物区2和第三植物区4均为千屈菜区12。
对比例3
本对比例与实施例1的区别，各植物区中绿狐尾藻区11和千屈菜区12的面积比例为1：2。
对比例4
本对比例与实施例1的区别，所述过滤池3在水流方向上依次设有砾石层 302和蛭石层301，所述砾石层302的厚度为8cm、其粒径为2～3cm，所述蛭石层301的厚度为4cm、其粒径为1～2cm。所述净化池5内在水流方向上依次设有鹅卵石层501、稻壳层502和火山岩层503，所述火山岩层503的厚度为8cm、其粒径为1～2cm，所述稻壳层502的厚度为2cm，所述鹅卵石层501厚度为10cm、其粒径为0.5～1cm。
采用实施例1～3及对比例1～4的植物系统对亚热带农村生活污水进行处理后，其结果以及植物产量如下表所示：
由上表可知，实施例相对于对比例的实验结果较好，表明了采用本实用新型的人工湿地植物系统处理亚热带农村生活污水，其COD含量、氨氮含量和总磷含量均有大幅度下降，而且绿狐尾藻和千屈菜产量高。对比例1～2的结果进一步表明，本实用新型结合绿狐尾藻区和千屈菜区，提升人工湿地生活污水的处理效果，提高净水效率，而且相结合可以降低污水对植物的影响，提高其产量。对比例3～4的结果进一步表明，本实用新型设置的绿狐尾藻区和千屈菜区的面积比例以及过滤池、净化池的结构设置，进一步提高人工湿地生活污水的处理效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。