CN213202523U - 一种复氧装置及设有该复氧装置的垂直潜流人工湿地 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复氧装置及设有该复氧装置的垂直潜流人工湿地，湿地本体和设置在本体上的复氧装置，所述复氧装置包括吸气部件、出气部件、布水换气管。人工湿地无需额外动力装置，通过其所具有的烟囱效应进行复氧提高湿地进水的溶解氧浓度，大大减少了人工湿地建设成本，同时也使湿地摆脱了动力条件的限制，扩大了湿地的应用范围，即使在较为偏僻、拉电困难的山区，也可以发挥湿地的正常净化功能。

Description

一种复氧装置及设有该复氧装置的垂直潜流人工湿地

技术领域

本实用新型涉及垂直潜流人工湿地的复氧技术。

背景技术

人工湿地是指由人工优化模拟湿地***而设计和建造的，主要利用湿地中物理作用、化学作用和生物作用的协同关系来实现污染物去除的污水处理技术。由于具有处理效果可观、基建成本低、运行维护简单方便的特点，人工湿地特别适合于水量较小、水质波动不大、管理水平不高的农村生活污水处理。

溶解氧水平的高低是影响当前人工湿地处理效率的重要因素，人工湿地中的溶解氧主要来自于大气的自然复氧、植物根系的氧气分泌以及所处理污水本身所携带的氧气。而人工湿地处理污水过程中，行使去除污染物功能的大部分微生物都属于好氧微生物，一般情况下人工湿地本身的复氧并不能满足所有好氧微生物正常的有氧呼吸，因此保障充足的溶解氧是提高人工湿地净化效率的有效途径。

人工湿地中常规的复氧技术包括动力曝气充氧、跌水复氧和沟槽复氧等。动力曝气复氧虽然具有高效、快速、简单易行的优点，但其正常运行需要稳定的动力供应，并持续消耗大量的能量；跌水复氧作为一种有效的自然复氧方式，只在具有一定坡度、地势落差较大的地方具有适用性；而一般的沟槽复氧虽然能耗较低，但复氧效果并不好。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是如何简便且高效地为人工湿地复氧，由此得到一种复氧装置及设有该复氧装置的垂直潜流人工湿地。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：该复氧装置包括吸气部件、出气部件、布水换气管，所述吸气部件整体呈T形，所述吸气部件设有进气管、进气连接管，所述进气连接管的一端与进气管的中间部位连接，所述进气管与进气连接管连通，所述进气管的一端为吸气口Ⅰ、另一端为吸气口Ⅱ，所述进气管的两端宽度大于进气管的中间部位的宽度，所述吸气口Ⅰ的朝向与吸气口Ⅱ的朝向相反，所述进气管内部设有阻气板，所述阻气板一端与进气管的内壁连接、另一端伸入到进气连接管内并且该端的两侧与进气连接管的内壁连接，所述进气连接管的一端的管壁上设有气孔，所述进气连接管上与进气管连接的该端的宽度小于进气连接管上设有气孔的该端的宽度，所述布水换气管的管壁上设有气孔，所述进气连接管设有气孔的该端与布水换气管连接，所述吸气部件与布水换气管连通，所述出气部件包括加热出气塔、出气连接管，所述加热出气塔包括吸热管、透明保温层，所述吸热管的一端与出气连接管连接，所述加热出气塔的一端的宽度小于另一端的宽度，所述吸热管与出气连接管连接的该端的宽度大于吸热管的另一端的宽度，所述透明保温层包裹在吸热管外部，所述出气连接管与加热管连接的该端的宽度小于出气连接管的另一端的宽度，所述出气连接管的管壁上设有气孔，所述出气连接管与布水换气管连接，所述出气部件与布水换气管连通，所述吸气部件的作业高度低于出气部件的作业高度。

吸气部件的吸气口Ⅰ、吸气口Ⅱ朝向相反，且在吸气部件内部受益于阻气板的分隔作用，使得吸气口Ⅰ到进气连接管上设有气孔的该端的输气路径、与吸气口Ⅱ到进气连接管上设有气孔的该端的输气路径不干涉，吸气口Ⅰ、吸气口Ⅱ任意一者顺着风吹动的方向，那么吸气部件必定能够在其中一个吸气口处建立负压状态即外部空气压强大于吸气部件内部的压强，进而在吸气部件处形成进气的效果。吸气部件在整体上的比热容要远远大于出气部件的比热容，由此毫无疑问地是相同条件下出气部件的温度变化更快。出气部件内部的吸热管为比热容较小的常用材质，例如铁、铝等，仅当吸热管管壁受光照影响就能快速升温，透明保温层透光又能保温，所以吸热管内部的空气就会随即持续被加热。空气加热后密度减小，使得出气部件内部的气压大于外界气压，进而在出气部件处形成排气的效果。布水换气管接受来自从吸气部件进入的空气、布水换气管向出气部件补充因排气而失去的空气，进而促使布水换气管内的空气产生流动状态。所以在气象条件复杂的情况下，例如日晒高温天气、刮风天气，布水换气管内的空气流动状态会更加剧烈。

为了使出气部件的排气过程更加顺畅，所述加热出气塔还包括扩散管，所述扩散管的一端与吸热管的另一端连接，所述扩散管呈倒立的圆台状。

本技术方案中通过吸气部件上设置叶轮，叶轮安装在吸气口Ⅰ和吸气口Ⅱ内，起到一定的储能作用，叶轮被驱动后在压差减小或者消失的情况下，仍可以在惯性作用下继续向吸气部件内部扇入空气。

本技术方案还提供复氧装置结合在垂直潜流人工湿地的技术内容。垂直潜流人工湿地包括湿地本体和设置在本体上的复氧装置，其特征在于：所述复氧装置包括吸气部件、出气部件、布水换气管，所述吸气部件整体呈T形，所述吸气部件设有进气管、进气连接管，所述进气连接管的一端与进气管的中间部位连接，所述进气管与进气连接管连通，所述进气管的一端为吸气口Ⅰ、另一端为吸气口Ⅱ，所述进气管的两端宽度大于进气管的中间部位的宽度，所述吸气口Ⅰ的朝向与吸气口Ⅱ的朝向相反，所述进气管内部设有阻气板，所述阻气板一端与进气管的内壁连接、另一端伸入到进气连接管内并且该端的两侧与进气连接管的内壁连接，所述进气连接管的一端的管壁上设有气孔，所述进气连接管上设有气孔的该端位于湿地本体内部，所述进气连接管上与进气管连接的该端的宽度小于进气连接管上设有气孔的该端的宽度，所述布水换气管的管壁上设有气孔，所述布水换气管位于湿地本体内部，所述进气连接管设有气孔的该端与布水换气管连接，所述吸气部件与布水换气管连通，所述出气部件包括加热出气塔、出气连接管，所述加热出气塔包括吸热管、透明保温层，所述吸热管的一端与出气连接管连接，所述加热出气塔的一端的宽度小于另一端的宽度，所述吸热管与出气连接管连接的该端的宽度大于吸热管的另一端的宽度，所述透明保温层包裹在吸热管外部，所述出气连接管与加热管连接的该端的宽度小于出气连接管的另一端的宽度，所述出气连接管的管壁上设有气孔，所述出气连接管位于湿地本体内部，所述出气连接管与布水换气管连接，所述出气部件与布水换气管连通，所述吸气部件的作业高度低于出气部件的作业高度。

吸气部件所采用的材质有利于进入的空气保持温度的恒定，促使外部空气在压差下持续进入吸气部件内部。具有保温结构的出气部件能够使内部空气受到足够的热量作用并由此产生大幅度的温度变化，从而增大复氧装置烟囱效应中的内外密度差，增大吸气部件入口与出气部件出口处的压力差；吸气部件的进气管、进气连接管的管径变化的设置，有利于吸气部件内部气体的局部加速，使吸气部件下方容腔处、出气部件下方容腔处产生较大的负压力，进而使更多外部空气从吸气部件进入复氧装置，有效提高了外部空气从吸气部件至出气部件的流动速率。这两种设置都显著增加了进入湿地内部的空气流量，进而有效提高了湿地入水的溶解氧浓度，进一步增强了湿地的净化功能。

复氧装置仅在自然的气象条件下即可带动空气流动，无需额外动力。布水换气管埋入湿地本体后密封程度进一步提升，无论是吸气部件进气、还是出气部件排气，都会在很大范围内带动布水换气管内的空气流动，进而获得理想的换气操作。空气流动的，空气通过各处气孔向湿地本体中渗透扩散，布水换气管中的污水也会与流动的空气充分接触，增加湿地进水的溶解氧的含量。所以该无动力的复氧装置操作简单，自动化程度高，只需定期检查、维持装置的通畅性，大大减少了运维人员的工作强度，提高了人工湿地的整体运行效能。

为了使出气部件的排气过程更加顺畅，所述加热出气塔还包括扩散管，所述扩散管的一端与吸热管的另一端连接，所述扩散管呈倒立的圆台状。

本技术方案中通过吸气部件上设置叶轮，叶轮安装在吸气口Ⅰ和吸气口Ⅱ内，起到一定的储能作用，叶轮被驱动后在压差减小或者消失的情况下，仍可以在惯性作用下继续向吸气部件内部扇入空气。

本实用新型采用上述技术方案：人工湿地无需额外动力装置，通过其所具有的烟囱效应进行复氧提高湿地进水的溶解氧浓度，大大减少了人工湿地建设成本，同时也使湿地摆脱了动力条件的限制，扩大了湿地的应用范围，即使在较为偏僻、拉电困难的山区，也可以发挥湿地的正常净化功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步具体说明。

图1为本实用新型一种复氧装置及设有该复氧装置的垂直潜流人工湿地的垂直潜流人工湿地的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，垂直潜流人工湿地设有湿地本体和复氧装置，湿地本体包括种植层1、基质层2。种植层1位于基质层2上方。复氧装置包括吸气部件、出气部件、布水换气管3，复氧装置上的出气部件的数量大于吸气部件的数量。

吸气部件整体呈T形，吸气部件设有进气管4、进气连接管5，进气管4、进气连接管5两者都为PVC材质。进气连接管5的一端与进气管4的中间部位连接，进气管4与进气连接管5连通，进气连接管5的中心线垂直于进气管4的中心线。进气管4的一端为吸气口Ⅰ6、另一端为吸气口Ⅱ7，进气管4的两端宽度大于进气管4的中间部位的宽度，进气管4的一端的宽度在吸气口Ⅰ6到进气管4的中间部位的方向上逐渐减少、进气管4的另一端的宽度在吸气口Ⅱ7到进气管4的中间部位的方向上也逐渐减少。进气管4内部设有可自由转动的叶轮，其中一个叶轮位于吸气口Ⅰ6、另一个叶轮位于吸气口Ⅱ7内。由于进气管4整体为笔直机构，所以吸气口Ⅰ6的朝向与吸气口Ⅱ7的朝向相反。进气管4内部设有阻气板12，阻气板12一端与进气管4的内壁连接、另一端伸入到进气连接管5内并且该端的两侧与进气连接管5的内壁连接，吸气口Ⅰ6与吸气口Ⅱ7只能绕到进气连接管5才能连通、而不能直接连通；为了保温进气管4以及进气连接管5内壁喷涂有保温涂料。进气连接管5的一端的管壁上设有气孔，进气连接管5上与进气管4连接的该端的宽度小于进气连接管5上设有气孔的该端的宽度。

布水换气管3是为向湿地本体输送污水并保证污水均匀分布的输送部件。布水换气管3的一端位于湿地本体外部、连接提供污水的管路；布水换气管3的另一端埋入在种植层1与基质层2之间的区域，埋入湿地本体内的布水换气管3的管壁上设有气孔。进气连接管5位于种植层1内，进气连接管5设有气孔的该端与布水换气管3连接，由此吸气部件与布水换气管3连通。

出气部件包括加热出气塔、出气连接管9。加热出气塔的一端的宽度小于另一端的宽度，加热出气塔包括吸热管10、透明保温层8。吸热管10为金属材质，所以比热容较小，透明保温层8为有机玻璃管、它可透光和保温，透明保温层8包裹在吸热管10外部。吸热管10的一端与出气连接管9的一端连接。吸热管10的另一端连接有扩散管11，扩散管11呈倒立的圆台状，扩散管11也为金属管，当扩散管11被太阳光照射后温度升高、扩散管11可加热周围的空气而使得吸热管10的一端处于低压状态。吸热管10与出气连接管9连接的该端的宽度大于吸热管10的安装有扩散管11的该端的宽度。出气连接管9的另一端与布水换气管3连接，吸热管10内部与布水换气管3连通；出气连接管9与加热管连接的该端的宽度小于出气连接管9的与布水换气管3连接的该端的宽度。出气连接管9的管壁上设有气孔。由于出气部件的长度大于吸气部件的长度，安装后出气部件的作业高度低于出气部件的作业高度，出气连接管9位于种植层1内。

为了防止砂粒进入复氧装置内部，进气连接管5的外部以及出气连接管9的外部都设有一层纱网，以此过滤掉来自湿地本体的砂粒。

进气管4的开口朝向与风向吻合，风吹向吸气口Ⅰ6或者吸气口Ⅱ7后，吸气部件内部的空气压强小于外部的空气压强，由此外部空气进入复氧装置内部。基于吸气口Ⅰ6、吸气口Ⅱ7的两条输气路径由于阻气板12的隔绝作用，不会相互干涉，进入进气管4的空气不会从进气管4一端进并在一端出、也不会因为进气管4两端进气而相互冲击和制约。进气管4的底部宽度较大，空气进入后由于输送空间变大、使得压强变小，便于更多的外部空气从进入进气管4内。吸气部件的比热容较大，其自身温度变化有限，因此与外界的温差不明显。在吸气部件的空气温度与外界空气温度基本一致，避免空气进入吸气部件后被加热而减少压差，避免阻碍吸气部件进气。出气部件在太阳光光照条件下可以吸收能量而升温，促使出气部件内部的空气被加热，空气加热后密度小于出气部件外部的空气密度，由此出气部件内部的空气向外溢出、形成排气过程。加之，扩散管11也处于加热空气的状态，这会进一步加快出气部件的排气过程。吸热管10在太阳光照射下温度变化极快、升温迅速，因此，出气部件的排气过程在该气象条件下可以持续进行。

吸气部件进气、出气部件排气，两者之间建立的气压差，使得布水换气管3内的空气处于流动状态。当布水换气管3内输入污水，污水能与扩散进入的空气相互接触，从而进行气体交换，提高污水中的溶解氧浓度。同时，空气通过气孔扩散至湿地本体内，使得湿地本体得到充足的氧气。

Claims (6)

1.一种复氧装置，其特征在于：所述复氧装置包括吸气部件、出气部件、布水换气管(3)，所述吸气部件整体呈T形，所述吸气部件设有进气管(4)、进气连接管(5)，所述进气连接管(5)的一端与进气管(4)的中间部位连接，所述进气管(4)与进气连接管(5)连通，所述进气管(4)的一端为吸气口Ⅰ(6)、另一端为吸气口Ⅱ(7)，所述进气管(4)的两端宽度大于进气管(4)的中间部位的宽度，所述吸气口Ⅰ(6)的朝向与吸气口Ⅱ(7)的朝向相反，所述进气管(4)内部设有阻气板(12)，所述阻气板(12)一端与进气管(4)的内壁连接、另一端伸入到进气连接管(5)内并且该端的两侧与进气连接管(5)的内壁连接，所述进气连接管(5)的一端的管壁上设有气孔，所述进气连接管(5)上与进气管(4)连接的该端的宽度小于进气连接管(5)上设有气孔的该端的宽度，所述布水换气管(3)的管壁上设有气孔，所述进气连接管(5)设有气孔的该端与布水换气管(3)连接，所述吸气部件与布水换气管(3)连通，所述出气部件包括加热出气塔、出气连接管(9)，所述加热出气塔包括吸热管(10)、透明保温层(8)，所述吸热管(10)的一端与出气连接管(9)连接，所述加热出气塔的一端的宽度小于另一端的宽度，所述吸热管(10)与出气连接管(9)连接的该端的宽度大于吸热管(10)的另一端的宽度，所述透明保温层(8)包裹在吸热管(10)外部，所述出气连接管(9)与加热管连接的该端的宽度小于出气连接管(9)的另一端的宽度，所述出气连接管(9)的管壁上设有气孔，所述出气连接管(9)与布水换气管(3)连接，所述出气部件与布水换气管(3)连通，所述吸气部件的作业高度低于出气部件的作业高度。

2.根据权利要求1所述复氧装置，其特征在于：所述加热出气塔还包括扩散管(11)，所述扩散管(11)的一端与吸热管(10)的另一端连接，所述扩散管(11)呈倒立的圆台状。

3.根据权利要求1所述复氧装置，其特征在于：所述吸气部件上还设有叶轮，所述叶轮安装在吸气口Ⅰ(6)和吸气口Ⅱ(7)内。

4.一种垂直潜流人工湿地，所述垂直潜流人工湿地包括湿地本体和设置在本体上的复氧装置，其特征在于：所述复氧装置包括吸气部件、出气部件、布水换气管(3)，所述吸气部件整体呈T形，所述吸气部件设有进气管(4)、进气连接管(5)，所述进气连接管(5)的一端与进气管(4)的中间部位连接，所述进气管(4)与进气连接管(5)连通，所述进气管(4)的一端为吸气口Ⅰ(6)、另一端为吸气口Ⅱ(7)，所述进气管(4)的两端宽度大于进气管(4)的中间部位的宽度，所述吸气口Ⅰ(6)的朝向与吸气口Ⅱ(7)的朝向相反，所述进气管(4)内部设有阻气板(12)，所述阻气板(12)一端与进气管(4)的内壁连接、另一端伸入到进气连接管(5)内并且该端的两侧与进气连接管(5)的内壁连接，所述进气连接管(5)的一端的管壁上设有气孔，所述进气连接管(5)上设有气孔的该端位于湿地本体内部，所述进气连接管(5)上与进气管(4)连接的该端的宽度小于进气连接管(5)上设有气孔的该端的宽度，所述布水换气管(3)的管壁上设有气孔，所述布水换气管(3)位于湿地本体内部，所述进气连接管(5)设有气孔的该端与布水换气管(3)连接，所述吸气部件与布水换气管(3)连通，所述出气部件包括加热出气塔、出气连接管(9)，所述加热出气塔包括吸热管(10)、透明保温层(8)，所述吸热管(10)的一端与出气连接管(9)连接，所述加热出气塔的一端的宽度小于另一端的宽度，所述吸热管(10)与出气连接管(9)连接的该端的宽度大于吸热管(10)的另一端的宽度，所述透明保温层(8)包裹在吸热管(10)外部，所述出气连接管(9)与加热管连接的该端的宽度小于出气连接管(9)的另一端的宽度，所述出气连接管(9)的管壁上设有气孔，所述出气连接管(9)位于湿地本体内部，所述出气连接管(9)与布水换气管(3)连接，所述出气部件与布水换气管(3)连通，所述吸气部件的作业高度低于出气部件的作业高度。

5.根据权利要求4所述垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述加热出气塔还包括扩散管(11)，所述扩散管(11)的一端与吸热管(10)的另一端连接，所述扩散管(11)呈倒立的圆台状。

6.根据权利要求4所述垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述吸气部件上还设有叶轮，所述叶轮安装在吸气口Ⅰ(6)和吸气口Ⅱ(7)内。

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