一种改进型防堵塞人工湿地及其使用方法与流程

1.本发明涉及人工湿地技术领域，特别是涉及一种改进型防堵塞人工湿地及其使用方法。


背景技术：

2.人工湿地是一种新型生态污水处理技术，适用于我国广大中小城镇及乡村地区的污水处理，不仅具有良好的有机物去除效果，而且具有较高的除磷脱氮功能。此外，它还具有运行管理方便及工程造价低等优良特性。但从目前已有的工程实践看，由于进水水流分布不均，导致人工湿地中水流的短流、偏流、沟流，大大降低了人工湿地的可利用空间，进而影响到人工湿地的负荷与处理效果。同时堵塞是人工湿地面临的主要问题，进水中大量悬浮物因分离不良而进入人工湿地，极易造成湿地特别是湿地头部的堵塞，大大降低水力传导率，降低水力负荷或造成潜流湿地的表流化。过度的堵塞导致湿地水力流通不畅，导致水位升高和短流，处理效果下降、运行寿命缩短，不得不采取修复措施。
3.人工湿地的堵塞过程实质上是有效孔隙率减少的过程。在湿地进水区，由于带入湿地的固体颗粒的累积而导致水力传导率降低和停留时间缩短。
4.目前现有的人工湿地堵塞的防治方法也较多，如合理的污水投配方式，间歇进水来保证人工湿地内部复氧，提高微生物活性，但该方法增加了人工湿地的管理难度；利用竹炭复合填料来防止堵塞，成本较高，且适用性较低；更换湿地填料来提高人工湿地的通透性，但是成本较高，而且操作困难；采用化学方法施用化学药剂，适当添加抑制剂或溶菌剂来溶解或脱除掉有机堵塞物，但是该方法容易降低湿地净化效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种改进型防堵塞人工湿地及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种改进型防堵塞人工湿地，包括进水部，过滤部、净化部和出水部；
7.所述进水部连通所述过滤部，用于收集待处理污水并将待处理污水初步过滤后导入所述过滤部；所述进水部内设有防堵塞装置，用于搅拌沉淀物，防止沉淀物堆积；
8.所述过滤部连通所述净化部，用于将污水中的大颗粒杂物过滤并将过滤后的污水导入所述净化部；
9.所述净化部连通所述出水部，用于将过滤后的污水进行净化处理，然后导入所述出水部；所述净化部包括微生物净化模块和生物净化模块；所述微生物净化模块包括厌氧菌模块和有氧菌模块，所述厌氧菌模块位于所述有氧菌模块的下方；
10.所述出水部用于将净化后的污水排放利用。
11.优选的，所述进水部包括第一进水箱和第二进水箱以及连接管；
12.所述连接管的两端分别连通所述第一进水箱和所述第二进水箱；
13.所述第一进水箱的进口处设有用于对污水中大块杂质过滤的过滤网；所述第一进水箱的底端与所述过滤部之间连通有第一泄放管；
14.所述第二进水箱内设有用于初步过滤污水的初步过滤层，所述第二进水箱连通所述过滤部；所述第二进水箱的底端与所述过滤部之间连通有第二泄放管；
15.所述防堵塞装置包括主动转轮、从动转轮以及搅拌装置，所述主动转轮和所述从动转轮分别与所述连接管转动连接，所述主动转轮与所述从动转轮之间铰接；所述从动转轮与所述搅拌装置传动连接。
16.优选的，所述主动转轮包括第一固定轴，所述第一固定轴的两端分别固定在所述连接管的管壁上，所述第一固定轴外转动连接有第一转动轴，所述第一转动轴外周向等间距固定有若干叶片；
17.所述从动转轮包括第二固定轴，所述第二固定轴的两端别固定在所述连接管的管壁上，所述第二固定轴外转动连接有第二转动轴，所述第二转动轴外套设有外圈，所述第二转动轴外周向等间距固定有若干辐条连接所述外圈；
18.任意一根所述叶片与任意一根所述辐条之间铰接有第一传动杆；
19.所述第二转动轴的一端固定有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮传动连接所述搅拌装置。
20.优选的，所述搅拌装置包括第二传动杆，所述第二传动杆的两端分别固定有第二锥齿轮和第三锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合连接；
21.所述第三锥齿轮啮合连接有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮的朝向所述第二进水箱的箱底一端固定有第三传动杆的一端，所述第三传动杆的另一端周向等间距固定有若干搅拌叶。
22.优选的，所述过滤部包括由上到下设置的第一过滤层，第二过滤层和第三过滤层，所述第三过滤层的底端固定有第一隔离孔板，所述第一隔离孔板的下端开设有储水腔，所述储水腔通过进水管连通有水泵的进水口，所述水泵的出水口通过出水管连通所述微生物净化模块，所述储水腔内设置液位控制器，所述液位控制器电性连接所述水泵。
23.优选的，所述厌氧菌模块包括第一导向板和第二导向板，所述第一导向板和所述第二导向板间隔设置，相邻的所述第一导向板和所述第二导向板构成水流通道，相邻的所述第一导向板之间设有导向块，相邻的所述第二导向板之间设有另一个所述导向块；
24.所述水流通道内阵列设置有若干菌种板，所述菌种板上接种有厌氧菌；
25.所述水流通道的顶端连通有排气管，所述排气管伸出所述净化部。
26.优选的，所述有氧菌模块包括第二隔离孔板，所述第二隔离孔板的下方为所述厌氧菌模块，所述第二隔离孔板的上方为有氧菌层，所述有氧菌层内接种有氧菌，所述生物净化模块位于所述有氧菌层的上方，所述有氧菌层内贯穿设置有曝气管。
27.优选的，所述生物净化模块包括基质层和水生植物，所述水生植物种植在基质层上，所述基质层位于所述有氧菌层上方；所述基质层包括由下到上依次设置的第一基质层、第二基质层和第三基质层，所述第一基质层位于所述有氧菌层的上方，所述水生植物扎根在所述第二基质层内和第三基质层内。
28.优选的，所述出水部包括出水管，所述出水管位于所述净化部远离所述进水部的一侧，所述出水管的设置高度不低于第三基质层的顶面；所述出水管后设置有水利用模块。
29.本发明还提供一种改进型防堵塞人工湿地使用方法，包括如下使用步骤，
30.注入待处理污水，并进行初步过滤；
31.将初步过滤的污水进一步过滤；
32.将进一步过滤的污水净化；
33.将净化后的污水排出。
34.本发明公开了以下技术效果：本发明公开的改进型防堵塞人工湿地通过设置进水部、过滤部对进入人工湿地的污水进行多次过滤，进水部过滤污水中的落叶、塑料袋等大面积的不溶性杂质，对细小的泥土等其他小颗粒杂质不进行过滤，过滤部通过多层过滤对污水中的不溶性杂质进行进一步过滤，确保进入净化部的污水不存在大颗粒杂质，防止净化部被堵塞，影响净化部净化污水；进水部设置有防堵塞装置，通过流经进水部的污水带动，搅拌流入进水部的污水，减少杂质在进水部堆积导致的进水部堵塞；净化部分为微生物净化部和生物净化部，而微生物净化模块由分为厌氧菌模块和有氧菌模块，将污水经过厌氧菌净化、有氧菌净化，分解污水中的有机物，转化为植物生长所需的无机物等物质，再由生物净化模块净化吸收，达到净化污水的目的，净化效率快，净化后的污水无害度供；净化后的污水由出水部排出人工湿地。本发明结构简单，可操作性强，有效提高了人工湿地的净化效率，有效防止人工湿地的堵塞问题，具有推广前景。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明改进型防堵塞人工湿地的主视图；
37.图2为本发明改进型防堵塞人工湿地的结构示意图；
38.图3为图2中a的局部放大图；
39.图4为从动转轮的三维视图；
40.图5为搅拌装置的三维视图；
41.图6为图2中b的局部放大图；
42.其中，1
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进水部，2
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过滤部，3
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净化部，4
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出水部，5
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第一进水箱，6
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第二进水箱，7
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连接管，8
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过滤网，9
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第一泄放管，10
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初步过滤层，11
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第二泄放管，12
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主动转轮，13
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从动转轮，14
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第一固定轴，15
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第一转动轴，16
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叶片，17
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第二固定轴，18
‑
第二转动轴，19
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外圈，20
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辐条，21
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第一传动杆，22
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第一锥齿轮，23
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第二传动杆，24
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第二锥齿轮，25
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第三锥齿轮，26
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第四锥齿轮，27
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第三传动杆，28
‑
搅拌叶，29
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第一过滤层，30
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第二过滤层，31
‑
第三过滤层，32
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第一隔离孔板，33
‑
水泵，34
‑
第一导向板，35
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第二导向板，36
‑
水流通道，37
‑
导向块，38
‑
菌种板，39
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排气管，40
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第二隔离孔板，41
‑
有氧菌层，42
‑
曝气管，43
‑
水生植物，44
‑
第一基质层，45
‑
第二基质层，46
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第三基质层，47
‑
出水管，48
‑
水利用模块。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
45.参照图1
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6，本发明提供一种改进型防堵塞人工湿地，包括进水部1，过滤部2、净化部3和出水部4；
46.进水部1连通过滤部2，用于收集待处理污水并将待处理污水初步过滤后导入过滤部2；进水部1内设有防堵塞装置，用于搅拌沉淀物，防止沉淀物堆积；堵塞装置以进入进水部1的污水为动力，搅拌污水，防止污水中的颗粒性杂质在进水部内堆积，降低进水部堵塞的概率；
47.过滤部2连通净化部3，用于将污水中的大颗粒杂物过滤并将过滤后的污水导入净化部3；过滤部2的过滤过程包括多层过滤，将污水中的杂质层层过滤，减少污水中的不溶性大颗粒杂质；
48.净化部3连通出水部4，用于将过滤后的污水进行净化处理，然后导入出水部4；净化部3包括微生物净化模块和生物净化模块；微生物净化模块包括厌氧菌模块和有氧菌模块，厌氧菌模块位于有氧菌模块的下方；
49.出水部4用于将净化后的污水排放利用。
50.进一步优化方案，进水部1包括第一进水箱5和第二进水箱6以及连接管7；第一进水箱5和第二进水箱6都是箱体设计，箱体的顶面向下固定有分水板，分水板与箱体的底面之间留有一定空间，将箱体内的空间一份为二，进入箱体内的污水经过分水板的阻挡，其冲击力降低，流速减缓，有效的降低了水流对后续设备的冲击力；
51.连接管7的两端分别连通第一进水箱5和第二进水箱6；连接管7与第一进水箱5和第二进水箱6的连接位置位于第一进水箱5和第二进水箱6的侧壁靠近顶端的位置，污水中的杂质在进入箱体时，在箱底沉积，减少了随水流进入下一步的杂质含量；
52.第一进水箱5的进口处设有用于对污水中大块杂质过滤的过滤网8；第一进水箱5的底端与过滤部2之间连通有第一泄放管9；过滤网8为提篮式滤网，能有初步过滤污水中的落叶、草根及塑料袋等容易堵塞管道的杂质，提篮式方便提起清理，第一泄放管9的直径小于连接管7，倾斜朝过滤部2，且第一泄放管9的进口设置有过滤材料，能将第一进水箱5内的积水导入过滤部，防止污水在第一进水箱5中积存发臭；
53.第二进水箱6内设有用于初步过滤污水的初步过滤层10，第二进水箱6连通过滤部2；第二进水箱6的底端与过滤部2之间连通有第二泄放管11；初步过滤层10的孔隙较大，对污水进行初步过滤，减少进入过滤部2的杂质数量，第二泄放管11的直径小于连接管7，倾斜朝过滤部2，且第二泄放管11的进口设置有过滤材料，能将第二进水箱6内的积水导入过滤部，防止污水在第二进水箱6中积存发臭；
54.防堵塞装置包括主动转轮12、从动转轮13以及搅拌装置，主动转轮12和从动转轮13分别与连接管7转动连接，主动转轮12与从动转轮13之间铰接；从动转轮13与搅拌装置传动连接；污水经过连接管7时，带动主动转轮12转动，主动转轮12带动与之铰接的从动转轮13，从动转轮13带动设置在第二进水箱6箱底的搅拌装置转动，将沉积的杂质搅动，防止杂
质沉积，造成堵塞；主动转轮12和从动转轮13的转动也搅动了连接管7内的沉积杂质，防止连接管7堵塞。
55.进一步优化方案，主动转轮12包括第一固定轴14，第一固定轴14的两端分别固定在连接管7的管壁上，第一固定轴14外转动连接有第一转动轴15，第一转动轴15外周向等间距固定有若干叶片16；第一固定轴14的两端固定在连接管7的管壁上，起固定作用，第一转动轴15的外围固定有若干叶片16，叶片16的边缘与连接管7的内壁相切，当污水经过连接管7时，污水冲击叶片16，使叶片16围绕第一固定轴14在转动；
56.从动转轮13包括第二固定轴17，第二固定轴17的两端别固定在连接管7的管壁上，第二固定轴17外转动连接有第二转动轴18，第二转动轴18外套设有外圈19，第二转动轴18外周向等间距固定有若干辐条20连接外圈19；
57.任意一根叶片16与任意一根辐条20之间铰接有第一传动杆21；第二转动轴18的一端固定有第一锥齿轮22，第一锥齿轮22传动连接搅拌装置；当叶片16围绕第一固定轴14转动时，叶片16通过第一传动杆21带动与之铰接的辐条20围绕第二固定轴17转动；当辐条20转动时，第二转动轴18随之转动，并带动第一锥齿轮22转动，外圈19用于加固辐条20，防止辐条20振动。
58.进一步优化方案，搅拌装置包括第二传动杆23，第二传动杆23的两端分别固定有第二锥齿轮24和第三锥齿轮25，第一锥齿轮22与第二锥齿轮24啮合连接；
59.第三锥齿轮25啮合连接有第四锥齿轮26，第四锥齿轮26的朝向第二进水箱6的箱底一端固定有第三传动杆27的一端，第三传动杆27的另一端周向等间距固定有若干搅拌叶28；第一锥齿轮22转动的运动形式经过第二传动杆23、第二锥齿轮24、第三锥齿轮25第二锥齿轮24和第三锥齿轮25以及第三传动杆27的传动以及换向后，带动搅拌叶28随第三传动杆27转动，搅拌第二进水箱6底部的杂质，防止沉积，搅拌叶28的叶片为不对称型设计，增加了搅拌的力度和搅拌的面积。
60.进一步优化方案，过滤部2包括由上到下设置的第一过滤层29，第二过滤层30和第三过滤层31，第三过滤层31的底端固定有第一隔离孔板32，第一隔离孔板32的下端开设有储水腔，储水腔通过进水管连通有水泵33的进水口，水泵33的出水口通过出水管47连通微生物净化模块，储水腔内设置液位控制器，液位控制器电性连接水泵33；污水经过第一过滤层29，第二过滤层30和第三过滤层31的逐层过滤后进入储水腔，当储水腔内的水位升高时，液位控制器控制水泵33启动，将储水腔内的污水泵入净化部3，当储水腔内的水位降低后，水泵33停止，此过程全自动控制，为污水流动提供了充足的的动力。
61.进一步优化方案，厌氧菌模块包括第一导向板34和第二导向板35，第一导向板34和第二导向板35间隔设置，相邻的第一导向板34和第二导向板35构成水流通道36，相邻的第一导向板34之间设有导向块37，相邻的第二导向板35之间设有另一个导向块37；水流通道36内阵列设置有若干菌种板38，菌种板38上接种有厌氧菌；水流通道36的顶端连通有排气管39，排气管39伸出净化部3；水流通道36逐层相向，延长了污水与菌种板38的接触时间，延长了厌氧菌的反应时间，有效的净化了污水中的有机物，净化效果好，排气管39用于将厌氧菌厌氧反应过程生成的硫化氢、沼气以及二氧化碳等产物排出净化模块，然后收集分离并加以利用，对上述产物的分离利用为现有技术，在此不进行赘述；排气管39的靠近厌氧菌模块的一端设有隔水透气膜，用于防止污水进入排气管39，同时不会妨碍气体进入，排气管
39的另一端设有单向阀，气体只能向排气管39外流通，不同反向流通，防止外界空气进入厌氧菌模块，空气中的氧气会影响厌氧菌的净化速度，甚至导致厌氧菌死亡。
62.进一步优化方案，有氧菌模块包括第二隔离孔板40，第二隔离孔板40的下方为厌氧菌模块，第二隔离孔板40的上方为有氧菌层41，有氧菌层41内接种有氧菌，生物净化模块位于有氧菌层41的上方，有氧菌层41内贯穿设置有曝气管42；经过厌氧菌净化后的污水经过第二隔离孔板40后进入有氧菌层41，有氧菌层41内的有氧菌对污水进一步净化，曝气管42用于向有氧菌层41内通入空气，为有氧菌的净化提供充足的氧气，提高净化速度。
63.进一步优化方案，生物净化模块包括基质层和水生植物43，水生植物43种植在基质层上，基质层位于有氧菌层41上方；基质层包括由下到上依次设置的第一基质层44、第二基质层45和第三基质层46，第一基质层44位于有氧菌层41的上方，水生植物43扎根在第二基质层45内和第三基质层46内；经过厌氧菌模块和有氧菌模块的净化后，污水中的无机物含量提高，在经过第一基质层44、第二基质层45和第三基质层46的吸收后富集在第一基质层44、第二基质层45和第三基质层46内，水生植物43的根深入第一基质层44、第二基质层45和第三基质层46，吸收其中的无机物，供自身生生长，并进行光合作用，经过第一基质层44、第二基质层45和第三基质层46净化后的污水中污染物的含量降低，已经达到排放标准，然后进入出水部4。
64.进一步优化方案，出水部4包括出水管47，出水管47位于净化部3远离进水部1的一侧，出水管47的设置高度不低于第三基质层46的顶面；出水管47后设置有水利用模块48，将出水管47排出的污水进行回收利用。
65.另一个实施例中，水利用模块48为水力发电机组，将污水用于发电，在供水泵33和液位控制器工作，发电后的水用于做为清洁用的中水。
66.一种改进型防堵塞人工湿地使用方法，包括如下使用步骤，
67.注入待处理污水，并进行初步过滤；进水部1对污水进行初步过滤，然后将污水导入过滤部2；
68.将初步过滤的污水进一步过滤；过滤部2对污水进一步过滤，过滤后的污水泵入净化部3；
69.将进一步过滤的污水净化；净化部3的微生物净化模块和生物净化模块先后对污水进行处理；
70.将净化后的污水排出；出水部4将净化后的污水排出，进行回收利用。
71.使用方法：将待净化的污水排入第一进水箱5内过滤网8中，污水经过初步过滤，将大体积的落叶、所料制品等不易分解的的杂质过滤掉，剩下的污水由连接管7进入第二进水箱6，第二进水箱6内的初步过滤层10对污水再次进行过滤，将污水中的杂质进行吸附，当进入的水杂志较少时，被初步过滤层10吸附的杂质将随水流入过滤部2；污水经过连接管7时，推动叶片16，使叶片16围绕第一固定轴14转动，同时通过第一传动轴15带动辐条20以及第二转动轴18绕第二固定轴17转动，第二转动轴18带动第一锥齿轮22转动，第一锥齿轮22转动的运动形式经过第二传动杆23、第二锥齿轮24、第三锥齿轮25第二锥齿轮24和第三锥齿轮25以及第三传动杆27的传动以及换向后，带动搅拌叶28随第三传动杆27转动，搅拌叶28搅动污水，防止杂质在第二进水箱6的底部沉淀，同时将污水与杂质搅拌更加均匀，有利于初步过滤层10吸附杂质。
72.进入过滤部2的污水由上到下的经过第一过滤层29，第二过滤层30和第三过滤层31的逐层过滤后进入储水腔，当储水腔内的水位升高时，液位控制器控制水泵33启动，将储水腔内的污水泵入净化部3，当储水腔内的水位降低后，水泵33停止，此过程全自动控制，为污水流动提供了充足的的动力。
73.污水被泵入净化部3后，沿水流通道36逐级上升，在此过程中污水经过菌种板38，并与菌种板38内接种的厌氧菌进行反应，厌氧菌分解污水中的有机物，产生二氧化碳、水、沼气、硫化氢等物质，其中气体部分沿排气管39排出，然后被分离回收利用；经过厌氧净化后的污水通过第二隔离孔板40后进入有氧菌层41，并与有氧菌层41中接种的有氧菌反应，进一步分解其中富集的物质，并将其转化为水生植物43能吸收利用的物质，这些物质随水流逐级经过第一基质层44、第二基质层45和第三基质层46，并富集在其中，然后逐渐被水生植物43吸收用于生长和光合作用。
74.经过微生物净化和水生植物净化后的污水基本达到排放使用标准，然后经过出水管47排出，进入水利用模块48进行回收利用，水利用模块48可选用水力发电或者中水冲洗等设备，用途多样。
75.本发明结构简单，可操作性强，有效提高了人工湿地的净化效率，有效防止人工湿地的堵塞问题，具有推广前景。
76.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
77.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。