CN210945018U - 一种强化蒸腾作用的湿地处理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种强化蒸腾作用的湿地处理***，包括：垂直潜流湿地，所述垂直潜流湿地设于地面的下侧，所述垂直潜流湿地用于去除主要水体污染物；通风抽湿***，所述通风抽湿***设于所述垂直潜流湿地上，所述通风抽湿***用于对垂直潜流湿地的湿度和温度进行控制。本实用新型强化单位面积污染物处理负荷，能够在相同的湿地面积和进水条件下，获得较高的水体污染物削减量，使该湿地***土地利用效率大大提升，在削减建设运营成本的同时，增强在一些土地资源有限的地区的应用可行性。

Description

一种强化蒸腾作用的湿地处理***

技术领域

本实用新型涉及生态水处理设施的技术领域，尤其涉及一种强化蒸腾作用的湿地处理***。

背景技术

湿地处理***作为一种生态型水处理设施，被广泛应用于受污染水体的净化目的。污水内污染物通过湿地内基质(土壤及填料)、微生物及植物的联合体系，以吸收、降解、转化及固定等方式被去除，从而使湿地出水得到净化。其中，高等挺水植物在湿地的污染去除机制中占主导作用。

然而，目前各种类型(表面流或潜流)的人工湿地***在应用中均存在污染物单位面积处理负荷较低的问题，为达到要求的进水污染物去除率，往往需要较大的湿地面积，这在提高湿地建设和运营成本的同时，也极大限制了这一主要生态水处理设施在土地资源有限的地区应用前景。

发明内容

针对现有的湿地处理***的上述问题，现旨在提供一种强化单位面积污染物处理负荷，能够在相同的湿地面积和进水条件下，获得较高的水体污染物削减量，使该湿地***土地利用效率大大提升，在削减建设运营成本的同时，增强在一些土地资源有限的地区的应用可行性的强化蒸腾作用的湿地处理***。

具体技术方案如下：

一种强化蒸腾作用的湿地处理***，包括：垂直潜流湿地，所述垂直潜流湿地设于地面的下侧，所述垂直潜流湿地用于去除主要水体污染物；

通风抽湿***，所述通风抽湿***设于所述垂直潜流湿地上，所述通风抽湿***用于对垂直潜流湿地的湿度和温度进行控制；

所述垂直潜流湿地内设有：

至少一液位观察装置，所述液位观察装置用于自动记录所述垂直潜流湿地内的水位；

至少一湿度/温度感应器，所述湿度/温度感应器用于自动记录所述垂直潜流湿地内的相对湿度和温度，并发送至所述通风抽湿***；

所述通风抽湿***包括：

风机，所述风机设于所述垂直潜流湿地的上方，所述风机用于以加快所述所述垂直潜流湿地的周围的水汽散失，降低所述垂直潜流湿地的周围的湿度和温度；

自控装置，所述自控装置设于所述地面上，所述自控装置分别与所述风机、所述湿度/温度感应器、所述液位观察装置电连接，所述自控装置用于校核所述液位观察装置自动记录的所述垂直潜流湿地内的水位与正常设定所述垂直潜流湿地内水位的区间，以及所述湿度/温度感应器自动记录的所述垂直潜流湿地的周围的相对湿度和温度与正常设定所述垂直潜流湿地的周围的湿度和温度的区间，并控制所述风机运行。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，所述垂直潜流湿地包括潜流池，所述潜流池内从上至下依次设置表层土壤层、填料层和排水层，所述表层土壤层用于种植湿地植物。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，每一所述液位观察装置均包括：

液位观察管，所述液位观察管的下端竖直方向依次穿过所述表层土壤层和所述填料层，并伸入所述排水层，所述液位观察管竖直设于所述潜流池内，所述液位观察管的上端高于所述地面；

无线液位计，所述无线液位计设于相对应的所述液位观察管内的顶部，所述无线液位计用于自动记录所述垂直潜流湿地内水位，并发送至所述通风抽湿***。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，若干所述湿度/温度感应器均设于所述表层土壤层上。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，所述通风抽湿***还包括：

箱体，所述箱体罩设于所述地面上，所述垂直潜流湿地位于所述箱体内；

所述风机设于所述箱体的顶部，所述风机用于以加快所述箱体内的水汽散失，降低所述箱体内的湿度和温度；

所述自控装置位于所述箱体的外侧，所述自控装置分别与所述风机、所述湿度/温度感应器、所述无线液位计电连接，所述自控装置用于校核所述无线液位计自动记录的所述垂直潜流湿地内的水位与正常设定所述垂直潜流湿地内水位的区间，以及所述湿度/温度感应器自动记录的所述箱体内的相对湿度和温度与正常设定所述箱体内的湿度和温度的区间，并控制所述风机运行；

配电柜，所述配电柜设于所述地面上，所述配电柜位于所述箱体的外侧，所述配电柜与所述自控装置电连接。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，所述潜流池的一端设有出水池，所述潜流池与所述出水池之间设有溢流堰，所述溢流堰上设有连通所述潜流池与所述出水池的若干溢流口，所述出水池内的底部设有沉泥槽。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，所述垂直潜流湿地还包括：

进水管，所述进水管设于所述潜流池远离所述出水池的一端；

布水管，所述布水管设于所述表层土壤层的上方，所述布水管与所述进水管伸入所述潜流池的一端连通；

排水管，所述排水管设于所述排水层内的底部，所述排水管的一端伸入所述出水池内；

可调式立管，所述可调式立管设于所述出水池内，所述可调式立管的下端与所述排水管的一端连通；

出水管，所述出水管设于所述出水池远离所述潜流池的一端。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，所述填料层上和所述排水层上均敷设有透水土工布。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，所述排水层的周壁与所述排水层的底部均设有防渗膜。

上述的强化蒸腾作用的湿地处理***，其中，所述表层土壤层的成分配比为10％粗砂、70％草炭和20％蛭石，所述填料层的成分为沸石，所述排水层的成分为砾石。

上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：

本实用新型的湿地处理***强化单位面积污染物处理负荷，能够在相同的湿地面积和进水条件下，获得较高的水体污染物削减量，使该湿地***土地利用效率大大提升，在削减建设运营成本的同时，增强在一些土地资源有限的地区的应用可行性。

附图说明

图1为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的中层平面图；

图2为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的上层平面图；

图3为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的下层平面图；

图4为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的图1中A-A方向的剖视图；

图5为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的图1中B-B方向的剖视图；

图6为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的图1中C-C方向的剖视图；

图7为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的垂直潜流湿地内芦苇日蒸腾速率的线条图；

附图中：1、自控装置；2、进水管；3、箱体；4、潜流池；5、无线液位计；6、湿度/温度感应器；7、表层土壤层；8、布水管；9、液位观察管；10、溢流堰；11、可调式立管；12、出水池；13、出水管；14、排水层；15、排水管；16、风机；17、常水位；18、填料层；19、透水土工布；20、防渗膜；21、沉泥槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

图1为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的中层平面图，图2为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的上层平面图，图3为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的下层平面图，图4为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的图1中A-A方向的剖视图，图5为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的图1中B-B方向的剖视图，图6为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的图1中C-C方向的剖视图，图7为本实用新型一种强化蒸腾作用的湿地处理***的垂直潜流湿地内芦苇日蒸腾速率的线条图，如图1至图7所示，示出了一种较佳实施例的强化蒸腾作用的湿地处理***，包括：垂直潜流湿地和通风抽湿***，垂直潜流湿地设于地面的下侧，垂直潜流湿地用于去除主要水体污染物，通风抽湿***设于垂直潜流湿地上，通风抽湿***用于对垂直潜流湿地的湿度和温度进行控制。

进一步，作为一种较佳的实施例，垂直潜流湿地包括潜流池4，潜流池4内从上至下依次设置表层土壤层7、填料层18和排水层14，表层土壤层7用于种植湿地植物。优选地，湿地植物为耐旱耐水淹的芦苇，在湿地内平均种植，种植密度约35～40株/平方米，于春季种植，并经过3个月的培育期达到成熟，完成湿地处理***的启动。

进一步，作为一种较佳的实施例，垂直潜流湿地设有至少一液位观察装置。

进一步，作为一种较佳的实施例，每一液位观察装置包括：液位观察管9，液位观察管9的下端竖直方向依次穿过表层土壤层7和填料层18，并伸入排水层14，液位观察管9竖直设于潜流池4内，液位观察管9的上端高于地面。优选地，液位观察管9为PVC材质多孔管道，长100cm，开孔率20％，外包透水土工布，液位观察管9的管顶高于湿地表面5cm，若干液位观察管9沿湿地长边轴线等距布置，若干液位观察管9的管中心水平间距100cm。

进一步，作为一种较佳的实施例，每一液位观察装置还包括：无线液位计5，无线液位计5设于若干液位观察管9内的顶部，无线液位计5用于自动记录垂直潜流湿地内水位，并发送至通风抽湿***。优选地，无线液位计5固定于液位观察管9的管顶，还包括液位探头，液位探头置于液位观察管9内。

进一步，作为一种较佳的实施例，垂直潜流湿地还设有至少一湿度/温度感应器6，若干湿度/温度感应器6均设于表层土壤层7上，若干湿度/温度感应器6用于自动记录潜流池内的相对湿度和温度，并发送至通风抽湿***。优选地，温度/湿度感应器6沿潜流池4的长边中轴线等距布置于湿地前段、中段与尾段，共三组。温度/湿度感应器6固定于表层土壤层7上，距土壤表面净距为100cm。

进一步，作为一种较佳的实施例，通风抽湿***包括：箱体3，箱体3罩设于地面上，垂直潜流湿地位于箱体3内。优选地，箱体3为立方体构型，为保证湿地***采光效果，箱体3的材质为透光率大于90％的透明玻璃钢。箱体3的侧壁设置于垂直潜流湿地的侧壁外50cm，箱体3的顶板设置于地面以上200cm，顶板预留圆形开口与风机连通。

进一步，作为一种较佳的实施例，通风抽湿***包括：风机16，风机16设于箱体3的顶部，风机16用于以加快箱体3内的水汽散失，降低箱体3内的湿度和温度。风机16采用与箱体3同材质玻璃钢轴流式屋顶风机，风机16设置于箱体3的顶板的轴线的中心。

进一步，作为一种较佳的实施例，通风抽湿***包括：自控装置1，自控装置1设于地面上，自控装置1位于箱体的外侧，自控装置1分别与风机16、湿度/温度感应器6、无线液位计5电连接，自控装置1用于校核无线液位计5自动记录的垂直潜流湿地内的水位与正常设定垂直潜流湿地内水位的区间，以及湿度/温度感应器6自动记录的箱体3内的相对湿度和温度与正常设定箱体3内的湿度和温度的区间，并控制风机运行。优选地，自控装置1内置湿度/温度传感器及液位传感器数据接收装置及风机电机自动启闭装置，湿度/温度传感器接收装置与湿度/温度感应器6电连接，液位传感器数据接收装置与无线液位计5电连接，风机电机自动启闭装置与风机16电连接。

进一步，作为一种较佳的实施例，通风抽湿***包括：配电柜(图中未示出)，配电柜设于地面上，配电柜位于箱体的外侧，配电柜与自控装置1电连接。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。

本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：

本实用新型的进一步实施例中，请继续参见图1至图7所示，潜流池4的一端设有出水池12，潜流池4与出水池12之间设有溢流堰10，溢流堰10上设有连通潜流池4与出水池12的若干溢流口，出水池12内的底部设有沉泥槽21。优选地，溢流雨水通过溢流堰10排入出水池12，溢流堰10为钢筋混凝土结构，溢流堰10的长×宽×高(内净尺寸)为20cm×100cm×170cm，并不限于该尺寸，溢流堰10内设置矩形溢流口，溢流口宽10cm，深30cm，并不限于该尺寸。

本实用新型的进一步实施例中，垂直潜流湿地还包括：进水管2，进水管2设于潜流池4远离出水池12的一端。

本实用新型的进一步实施例中，垂直潜流湿地还包括：布水管8，布水管8设于表层土壤层7的上方，布水管8与进水管2伸入潜流池4的一端连通。优选地，布水管8为PVC材质多孔管道，开孔率20％，开孔向下面向表层土壤层7，布水管8均匀分散布置于湿地表层土壤上。

本实用新型的进一步实施例中，垂直潜流湿地还包括：排水管15，排水管15设于排水层14内的底部，排水管15的一端伸入出水池12内。优选地，排水管15为PVC材质多孔管道，开孔率20％，开孔向上，排水管15均匀分散布置于排水层14中。

本实用新型的进一步实施例中，垂直潜流湿地还包括：可调式立管11，可调式立管11设于出水池12内，可调式立管11的下端与排水管15的一端连通。优选地，排水管15接入出水池12中，出水池12内设置可调式PVC立管与排水管14连通，立管出水水位控制在表层土壤下10cm。垂直潜流湿地内常水位17通过设置于出水池12内的可调式立管控制在距池底100cm。

本实用新型的进一步实施例中，垂直潜流湿地还包括：出水管13，出水管13设于出水池12远离潜流池的一端。

本实用新型的进一步实施例中，填料层18上和排水层14上均敷设有透水土工布19。

本实用新型的进一步实施例中，排水层14的周壁与排水层14的底部均设有防渗膜20。

本实用新型的进一步实施例中，表层土壤层7的成分配比为10％粗砂、70％草炭和20％蛭石，填料层的成分为沸石，排水层14的成分为砾石。优选地，表层土壤层7为营养土，厚为20cm，覆盖于湿地表层；填料材质为沸石，但并不限于本材质，充填于表层土壤层7下，层厚为50cm。填料层18与表层土壤层7之间间敷设透水土工布19；排水层14有粒径20cm～50cm砾石充填，层厚约30cm，排水层外包透水土工布19。

本实用新型的进一步实施例中，潜流池4和出水池12均呈矩形设置。优选地，其中潜流池4为长×宽×高(内净尺寸)为500cm×120cm×130cm，并不限于该尺寸。潜流池4采用钢筋混凝土结构；出水池12为矩形池体，池体为钢筋混凝土结构，出水池的长×宽×高(内净尺寸)为100cm×100cm×170cm，池底设沉泥槽21，深40cm，并不限于该尺寸。出水池12临近湿地端与排水管15连通，远离湿地端与出水管13连通。

本实用新型的进水管2内进水通过布置于垂直潜流湿地表面的布水管8分散转输至垂直潜流湿地，进水通过表层土壤层7、填料层18及排水层14逐次下渗后，经由设置于排水层14的底部的排水管15收集后排入湿地末端的出水池，出水中携带大颗粒杂质截流于沉泥槽21中，上清液经出水管13排出湿地。

本实用新型的***运转时温度/湿度感应器6自动记录箱体内相对湿度，并发送至箱体3外自控装置1内与正常设定区间(相对湿度60％～70％)进行校核，若校核结果显示箱体3内湿度高于设定值，则自动启动风机16，向外排出箱体3内空气，风速7～8m/s，以加快水汽散失，降低箱体内湿度至设定区间，随后风机停止运转，湿地植物在此湿度区间下叶面水分散失加快，蒸腾作用强度提高。若校核结果显示箱体3内湿度低于于设定区间，则关闭风机16，通过自然通风及植物蒸腾作用提高箱体内湿度至设定区间。

同时，液位观察管9内无线液位计5自动记录垂直潜流湿地内水位，并发送至箱体3外自控装置1内与正常设定区间(液位相对池底高度60cm～100cm)进行校核，若液位观察管9内液位小于正常设定区间，则停止风机16运行，以降低箱体3内水分散失速率。此项优先级高于箱体3内实际相对湿度值校核结果。

如图7所示，PS表示蒸腾作用加强型垂直潜流湿地，PL表示自然条件下垂直潜流湿。

如附表1所示，***持续运行9个月后，相对于自然湿度条件下运行的垂直潜流湿地，本实用新型蒸腾强化型垂直潜流人工湿地的污染物去除率得到了明显提升，其中总氮(TN)去除率提升54％，氨氮(N-NH4+)去除率提升30％，硝态氮去除率提升21％，总磷去除率未有明显提升，其余污染物出水水质参见附表1。

运行结果表明，本实用新型蒸腾强化型垂直潜力湿地，通过对湿地植物周边空气相对湿地的控制，提高植物的蒸腾作用强度，从而显著提高了垂直潜流湿地***对主要水体污染物的去除效果。通过应用本实用新型蒸腾强化型垂直潜力湿地，可以有效提高湿地的单位面积污染处理负荷，从而降低湿地建设面积和智能化水平。

表1为垂直潜流湿地出水污染物含量及理化指标(PS：蒸腾作用加强型垂直潜流湿地；PL：自然条件下垂直潜流湿地)

项目	PS	PL
			pH	5.38±0.56	5.11±0.59
氧化还原电位[mV]	-21.2±24.4	-29.6±25.0
			N-NH4<sup>+</sup>[mg·l<sup>-1</sup>]	4.81±3.79	9.74±5.94
N-NO3<sup>-</sup>[mg·l<sup>-1</sup>]	0.32±0.79	1.33±2.35
			TN[mg·l<sup>-1</sup>]	6.91±5.48	15.32±12.37
TP[mg·l<sup>-1</sup>]	0.02±0.01	0.02±0.01
			Mg	29.2±4.6	36.9±10.2
Ca	95.0±31.7	98.9±36.8
			Mn	162.5±4.8	129.0±51.3
Cu	8.2±4.8	4.5±1.3
			Zn	40.5±0.4	46.0±3.0
Co	3.2±1.8	1.2±0.5
			As	83.9±61.8	64.4±16.7

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，包括：

垂直潜流湿地，所述垂直潜流湿地设于地面的下侧，所述垂直潜流湿地用于去除主要水体污染物；

通风抽湿***，所述通风抽湿***设于所述垂直潜流湿地上，所述通风抽湿***用于对垂直潜流湿地的湿度和温度进行控制；

所述垂直潜流湿地内设有：

至少一液位观察装置，所述液位观察装置用于自动记录所述垂直潜流湿地内的水位；

至少一湿度/温度感应器，所述湿度/温度感应器用于自动记录所述垂直潜流湿地内的相对湿度和温度；

所述通风抽湿***包括：

风机，所述风机设于所述垂直潜流湿地的上方；

自控装置，所述自控装置设于所述地面上，所述自控装置分别与所述风机、所述湿度/温度感应器、所述液位观察装置电连接。

2.根据权利要求1所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，所述垂直潜流湿地包括潜流池，所述潜流池内从上至下依次设置表层土壤层、填料层和排水层，所述表层土壤层用于种植湿地植物。

3.根据权利要求2所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，每一所述液位观察装置均包括：

液位观察管，所述液位观察管的下端竖直方向依次穿过所述表层土壤层和所述填料层，并伸入所述排水层，所述液位观察管竖直设于所述潜流池内，所述液位观察管的上端高于所述地面；

无线液位计，所述无线液位计设于相对应的所述液位观察管内的顶部，所述无线液位计用于自动记录所述垂直潜流湿地内水位，并发送至所述通风抽湿***。

4.根据权利要求3所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，若干所述湿度/温度感应器均设于所述表层土壤层上。

5.根据权利要求4所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，所述通风抽湿***还包括：

箱体，所述箱体罩设于所述地面上，所述垂直潜流湿地位于所述箱体内；

所述风机设于所述箱体的顶部，所述风机用于以加快所述箱体内的水汽散失，降低所述箱体内的湿度和温度；

所述自控装置位于所述箱体的外侧，所述自控装置分别与所述风机、所述湿度/温度感应器、所述无线液位计电连接，所述自控装置用于校核所述无线液位计自动记录的所述垂直潜流湿地内的水位与正常设定所述垂直潜流湿地内水位的区间，以及所述湿度/温度感应器自动记录的所述箱体内的相对湿度和温度与正常设定所述箱体内的湿度和温度的区间，并控制所述风机运行；

配电柜，所述配电柜设于所述地面上，所述配电柜位于所述箱体的外侧，所述配电柜与所述自控装置电连接。

6.根据权利要求2所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，所述潜流池的一端设有出水池，所述潜流池与所述出水池之间设有溢流堰，所述溢流堰上设有连通所述潜流池与所述出水池的若干溢流口，所述出水池内的底部设有沉泥槽。

7.根据权利要求6所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，所述垂直潜流湿地还包括：

进水管，所述进水管设于所述潜流池远离所述出水池的一端；

布水管，所述布水管设于所述表层土壤层的上方，所述布水管与所述进水管伸入所述潜流池的一端连通；

排水管，所述排水管设于所述排水层内的底部，所述排水管的一端伸入所述出水池内；

可调式立管，所述可调式立管设于所述出水池内，所述可调式立管的下端与所述排水管的一端连通；

出水管，所述出水管设于所述出水池远离所述潜流池的一端。

8.根据权利要求2所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，所述填料层上和所述排水层上均敷设有透水土工布。

9.根据权利要求2所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，所述排水层的周壁与所述排水层的底部均设有防渗膜。

10.根据权利要求2所述强化蒸腾作用的湿地处理***，其特征在于，所述表层土壤层的成分配比为10％粗砂、70％草炭和20％蛭石，所述填料层的成分为沸石，所述排水层的成分为砾石。

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