CN209651979U - 一种复合垂直流人工湿地 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污水处理技术领域，公开了一种复合垂直流人工湿地，包括相互连通的一级垂直流人工湿地和二级垂直流人工湿地，所述一级垂直流人工湿地及所述二级垂直流人工湿地的进水口分别高于对应湿地的出水口；所述二级垂直流人工湿地从到下依次包括第二土壤层、第二主体填料层及第二卵石层；所述第二主体填料层从上到下依次包括铁碳基质层和硫铁矿基质层。本实用新型的人工湿地以铁碳和硫铁矿为核心基质，以脱氮硫杆菌为反硝化菌种，通过强化一级垂直流人工湿地好氧硝化作用和二级垂直流人工湿地缺氧反硝化除磷作用，使得出水总氮＜5mg/L，出水总磷＜0.3mg/L，污水处理效果好。

Description

一种复合垂直流人工湿地

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种复合垂直流人工湿地。

背景技术

人工湿地是人为建立的通过模拟自然湿地***处理污水的人工生态***，主要由基质、水生植物、微生物构成，利用土壤、人工基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用来实现污染物的去除分解。与传统废水处理工艺相比，利用人工湿地处理废水具有以下优点：需要的构筑物和设备较少，不需人工曝气供氧，基建投资和运行费用较低，一般只需常规处理的1/2—1/5左右；湿地处理***不设二沉池，***的产泥量较少等，目前人工湿地已被广泛应用于生活污水处理、湖泊河流治理、废水深度处理等领域。在人工湿地废水处理***中，人工湿地对氮的去除主要包括植物摄取、基质吸附和微生物的硝化/反硝化作用，其中后两者作用相对明显，但微生物进行硝化作用需充足的供氧，而人工湿地中的氧主要依靠植物传输和大气负氧，在实际运行中远不能满足微生物的需要。另外，生活污水中碳氮比普遍低，易导致反硝化过程所需要的电子供体不足，影响出水总氮达标。人工湿地对磷去除主要包括植物吸收和填料截留，但是人工湿地在冬季运行过程中会出现植物枯萎甚至死亡的情况。因此增强人工湿地脱氮除磷效果，是目前急需解决的问题。

为此，中国专利文献CN203095790U公开了一种小型生活污水复合垂直流一体化***，包括下向流装置和上向流装置，下向流装置与上向流装置的底部相互连通，下向流装置的上部设有进水口，上向流装置的上部设有出水口；下向流装置自上而下依次为：土壤层、陶粒层、石英砂层、卵石层；上向流装置自上而下依次为：土壤层、砾石层、沸石层、卵石加碳源层。该***中，虽然上向流装置能提供微生物发生反硝化作用降解有机物的缺氧环境，但在基质填料质量较大的情况下，上向流会增大水泵阻力，增大***能耗，同时，还容易发生堵塞，提高***运行成本。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的复合垂直流一体化***存在能耗高且易堵塞的缺陷，从而提供一种复合垂直流人工湿地。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种复合垂直流人工湿地，包括相互连通的一级垂直流人工湿地和二级垂直流人工湿地，所述一级垂直流人工湿地及所述二级垂直流人工湿地的进水口分别高于对应湿地的出水口；

所述二级垂直流人工湿地从到下依次包括第二土壤层、第二主体填料层及第二卵石层；

所述第二主体填料层从上到下依次包括铁碳基质层和硫铁矿基质层。

更进一步地，所述硫铁矿为菱铁矿、黄铁矿中的至少一种；所述硫铁矿的粒径为2～8mm。

更进一步地，所述铁碳基质层、所述硫铁矿基质层及所述第二卵石层的高度比为(1.5～3)：(1.5～3)：1。

进一步地，所述一级垂直流人工湿地从上到下依次包括第一土壤层、第一主体填料层及第一卵石层；

所述第一主体填料层为沸石、陶粒、火山岩、石英砂中的至少一种的填料层；所述第一主体填料层的填料粒径为2～10mm。

更进一步地，所述第一主体填料层与所述第一卵石层的高度比为(3～5)：1。

进一步地，所述一级垂直流人工湿地和二级垂直流人工湿地之间设有中间水池；所述中间水池分别与所述一级垂直流人工湿地的第一出水口及所述二级垂直流人工湿地的第二进水口相通；所述第二进水口高于所述第一出水口。

进一步地，所述一级垂直流人工湿地的第一进水口设有用于向所述一级垂直流人工湿地配水第一配水管道；所述第一配水管道包括与所述第一进水口连接的第一配水主管以及设在所述第一配水主管上的若干第一配水支管。

更进一步地，所述第一配水支管的出水端高于其进水端。

进一步地，所述二级垂直流人工湿地的第二进水口设有用于向所述二级垂直流人工湿地配水的第二配水管道；所述第二配水管道包括与所述第二进水口连接的第二配水主管以及设在所述第二配水主管上的若干第二配水支管。

更进一步地，所述第二配水支管上设有若干布水口。

进一步地，还包括进水配水区和出水集水区；所述进水配水区与所述一级垂直流人工湿地的第一进水口相通；所述出水集水区与所述一级垂直流人工湿地的第二出水口相通。

进一步地，还包括与所述进水配水区相通的引水管道以及与所述出水集水区相通的排水管道。

进一步地，所述第一土壤层及所述第二土壤层的表面均种植挺水植物，所述挺水植物为旱伞草、菖蒲、美人蕉、再力花、芦苇中的至少一种。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的复合垂直流人工湿地，包括相互连通的一级垂直流人工湿地和二级垂直流人工湿地，两者均为下向流垂直流湿地，大大降低了水流的阻力及人工湿地内堵塞现象的发生，有效降低了人工湿地的能耗，降低了运行成本；所述二级垂直流人工湿地的主体填料层包括铁碳基质层和硫铁矿基质层，所述铁碳基质能发生内电解反应，将大分子污染物降解为小分子有机物，同时还能协助微生物快速降解部分小分子污染物，从而有效减少人工湿地内堵塞的现象发生，延长人工湿地的运行周期；同时，铁碳基质还能产生自养型脱氮硫杆菌，避免增加外加碳源所带来的费用，进一步降低了运行成本；此外，基质的内电解反应还能快速消耗掉水中溶解氧，使二级垂直流人工湿地处于缺氧环境，脱氮硫杆菌和硫铁矿在缺氧环境下发生氮的反硝化和有机物的厌氧降解作用，实现了水中污染的去除，尤其是氮的去除；另外，铁离子还可与磷酸根结合，达到除磷的效果。

2.本实用新型提供的复合垂直流人工湿地，在所述第一进水口及所述第二进水口处设置对应的配水管道，使对应湿地内的配水更加均匀，进一步提高了人工湿地去除水中污染物的效果。

3.本实用新型提供的复合垂直流人工湿地，所述第一配水支管的出水端高于其进水端，即配水支管的尾部向上翘起，当水经过配水支管时，水流呈喷射状喷出，通过喷射布水，提高了一级垂直流人工湿地的溶解氧，有利于硝化细菌通过硝化作用将水中的氨氮转化为硝态氮，实现对水中氮的去除。

4.本实用新型提供的复合垂直流人工湿地，在所述第二配水支管上设有若干布水口以及设置进水配水区，进一步提高配水的均匀性，提高人工湿地对水中污染物的去除。

5.本实用新型提供的复合垂直流人工湿地，在各级人工湿地表层的土壤层还配种挺水植物，一方面利用植物作用提供给对应湿地所需的氧气，另一方面挺水类植物还能利用自身的作用部分实现水中污染物的去除，进一步提高所述复合垂直流人工湿地对污水的处理效果。

6.本实用新型提供的复合垂直流人工湿地，以铁碳和硫铁矿为核心基质，以脱氮硫杆菌为反硝化菌种，通过强化一级垂直流人工湿地好氧硝化作用和二级垂直流人工湿地缺氧反硝化除磷作用，使得出水总氮＜5mg/L，出水总磷＜0.3mg/L，湿地水力负荷可控制在(0.5～1.0)m³/m²·d，本实用新型的人工湿地在高效去除污染物的前提下降低人工湿地的运行成本，脱氮的同时实现除磷，湿地可种植景观植物以及脱氮除磷植物，无二次污染，处理效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的复合垂直流人工湿地结构示意图；

图2为本实用新型的复合垂直流人工湿地中第一配水管道的结构示意图；

图3为本实用新型的复合垂直流人工湿地中第二配水管道的结构示意图；

附图标记说明：

1-进水配水区；2-一级垂直流人工湿地；3-中间水池；4-二级垂直流人工湿地；5-出水集水区；6-河道；7-提水设备；11-引水管道；21-第一进水口；22-第一出水口；23-第一土壤层；24-第一主体填料层；25-第一卵石层；26-第一配水主管；261-第一配水支管；41-第二进水口；42-第二出水口；43-第二土壤层；44-铁碳基质层；45-硫铁矿基质层；46-第二卵石层；47-第二配水主管；471-第二配水支管；472-布水口；51-排水管道。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种复合垂直流人工湿地，包括依次相互连通的进水配水区1、一级垂直流人工湿地2、中间水池3、二级垂直流人工湿地4及出水集水区5，进水配水区1与一级垂直流人工湿地2的第一进水口21相通，中间水池3分别与第一出水口22及第二进水口41相通，第二出水口42与出水集水区5相通，一级垂直流人工湿地2及二级垂直流人工湿地4的进水口分别高于对应湿地的出水口，水流在各级湿地均为下向流。

本实施例中，如图1所示，一级垂直流人工湿地2从上到下依次包括第一土壤层23、第一主体填料层24及第一卵石层25，综合考虑填料的价格、渗透性及污染物的去除效果，第一主体填料层24选择的填料为沸石、陶粒、火山岩、石英砂中的至少一种，粒径为2～10mm，第一卵石层优选粒径为5～10mm的鹅卵石，填料层与鹅卵石的高度比优选为4：1，当然也可以选择(3～5)：1之间的其它比例。为提高配水的均匀性，第一进水口21处设有第一配水管道，如图2所示，第一配水管道包括第一配水主管26及若干第一配水支管261，第一配水主管26与第一进水口21连接，第一配水支管261设在第一配水主管26上，为增加水中溶解，提高硝化细菌的硝化作用，第一配水支管261的出水端高于其进水端，这样，当水经过第一配水支管261时，水流呈喷射状喷出。

本实施例中，如图1所示，二级垂直流人工湿地4从到下依次包括第二土壤层43、铁碳基质层44、硫铁矿基质层45及第二卵石层46，其中，硫铁矿为菱铁矿、黄铁矿中的至少一种，粒径优选为2～8mm；第二卵石层46优选粒径为5～10mm的鹅卵石，铁碳基质层44、硫铁矿基质层45及鹅卵石层的高度比优选为2：2：1，当然也可以选择(1.5～3)：(1.5～3)：1之间的其它比例。铁碳基质层43中的铁碳基质发生内电解反应，将大分子污染物降解为小分子污染物，同时其协助微生物快速降解部分小分子污染物；同时，铁碳基质的内电解反应快速消耗水中溶解氧，使二级垂直流人工湿地4处于缺氧环境，铁碳基质产生自养型脱氮硫杆菌以及硫铁矿在缺氧环境中发生氮的反硝化和有机物的厌氧降解作用，去除了水中的污染物，特别是水中的氮；此外，铁离子还可与磷酸根结合，达到除磷的效果。为提高配水的均匀性，第二进水口41处设有第二配水管道，如图2所示，第二配水管道包括第二配水主管47和若干第二配水支管471，第一配水主管47与第二进水口41相连，第二配水支管471设置在第二配水主管47上，且第二配水支管471上还设置有若干布水口472。

本实用新型中，为进一步提高污水处理效果，在一级垂直流人工湿地2及二级垂直流人工湿地4的土壤层中还种植挺水植物，综合考虑植物的抗逆性、根系粗细、生长周期、能否在潮湿环境中生长以及景观效果等因素，挺水植物可以为旱伞草、菖蒲、美人蕉、再力花、芦苇中的至少一种。

本实用新型的复合垂直流人工湿地还包括引水管道11和排水管道51，引水管道11与提水设备7连接，提水设备7可以为风车动力提水机、太阳能动力提水机，也可以为普通的潜水泵。污水在提水设备7作用下经引水管道11由河道6进入进水配水区1，由第一进水口21进入一级垂直流人工湿地2后经第一出水口22进入中间水池3，由第二进水口41进入二级垂直流人工湿地4后经第二出水口42进入出水集水区5，最后由排水管道51进入河道6。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种复合垂直流人工湿地，包括相互连通的一级垂直流人工湿地(2)和二级垂直流人工湿地(4)，其特征在于，

所述一级垂直流人工湿地(2)及所述二级垂直流人工湿地(4)的进水口分别高于对应湿地的出水口；

所述二级垂直流人工湿地(4)从到下依次包括第二土壤层(43)、第二主体填料层及第二卵石层(46)；

所述第二主体填料层从上到下依次包括铁碳基质层(44)和硫铁矿基质层(45)。

2.根据权利要求1所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述硫铁矿为菱铁矿、黄铁矿中的至少一种；所述硫铁矿的粒径为2～8mm。

3.根据权利要求1所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述铁碳基质层(44)、所述硫铁矿基质层(45)及所述第二卵石层(46)的高度比为1.5～3：1.5～3：1。

4.根据权利要求1所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述一级垂直流人工湿地(2)从上到下依次包括第一土壤层(23)、第一主体填料层(24)及第一卵石层(25)；

所述第一主体填料层(24)为沸石、陶粒、火山岩、石英砂中的至少一种的填料层；所述第一主体填料层(24)的填料粒径为2～10mm。

5.根据权利要求4所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述第一主体填料层(24)与所述第一卵石层(25)的高度比为3～5：1。

6.根据权利要求1所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述一级垂直流人工湿地(2)和二级垂直流人工湿地(4)之间设有中间水池(3)；所述中间水池(3)分别与所述一级垂直流人工湿地(2)的第一出水口(22)及所述二级垂直流人工湿地(4)的第二进水口(41)相通；所述第二进水口(41)高于所述第一出水口(22)。

7.根据权利要求1所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述一级垂直流人工湿地(2)的第一进水口(21)设有用于向所述一级垂直流人工湿地(2)配水的第一配水管道；所述第一配水管道包括与所述第一进水口(21)连接的第一配水主管(26)以及设在所述第一配水主管(26)上的若干第一配水支管(261)。

8.根据权利要求7所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述第一配水支管(261)的出水端高于其进水端。

9.根据权利要求1所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述二级垂直流人工湿地(4)的第二进水口(41)设有用于向所述二级垂直流人工湿地(4)配水的第二配水管道；所述第二配水管道包括与所述第二进水口(41)连接的第二配水主管(47)以及设在所述第二配水主管(47)上的若干第二配水支管(471)。

10.根据权利要求9所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述第二配水支管(471)上设有若干布水口(472)。

11.根据权利要求1所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，还包括进水配水区(1)和出水集水区(5)；所述进水配水区(1)与所述一级垂直流人工湿地(2)的第一进水口(21)相通；所述出水集水区(5)与所述二级垂直流人工湿地(4)的第二出水口(42)相通。

12.根据权利要求11所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，还包括与所述进水配水区(1)相通的引水管道(11)以及与所述出水集水区(5)相通的排水管道(51)。

13.根据权利要求4或5所述的复合垂直流人工湿地，其特征在于，所述第一土壤层(23)及所述第二土壤层(43)的表面均种植挺水植物，所述挺水植物为旱伞草、菖蒲、美人蕉、再力花、芦苇中的至少一种。