一种高效湿地净化系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高效湿地净化系统。

背景技术

人工湿地是由天然湿地发展而来，通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建造的湿地生态系统。作为一种污水生态处理工程新技术，人工湿地利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用，使水质得到改善，实现对废水的生态化处理。

传统人工湿地具有建造和运行费用便宜、操作简单、易于维护等优点，但也存在占地面积大、易堵塞、除氮效率低、净化效果不稳定等问题。

为此，本申请特提出一种高效湿地净化系统以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高效人工湿地净化系统，以解决现有的人工湿地脱氮效率低且占地面积大的问题的一种高效湿地净化系统。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种高效湿地净化系统，包括：

进水渠，用于污水输送；

集水池，设置在进水渠的输水末端，用于集中污水；

脱氮室，与集水池连接，用于对污水进行脱氮；

植物池，通过设置在脱氮室上的多组进水支管与脱氮室连通，且内部设置有上下分布的土壤层和填料层，所述土壤层上种植有水生植物，且所述土壤层和填料层相互配合用于分解和转化脱氮后污水中有机物和其他物质；

垄型出水渠，通过设置在植物池上的多组出水管与植物池连通，所述垄型出水渠栽植有水生植物，用于对植物池内处理后的污水水体进行进一步净化并排出。

优选的，所述集水池侧壁设置为多孔堰板，所述多孔堰板沿水平方向上开设有多个等间距的用于集水池内水进入脱氮室的滤孔。

优选的，所述多孔堰板位于集水池侧壁顶端且与所述脱氮室相连。

优选的，所述脱氮室内设置有位于顶端的网格、上下交错分布的填料笼和位于填料笼内用于缺氧条件下反硝化作用降解污水中有机物与硝态氮的填料主体；

交错分布状态下，位于上方的所述填料笼悬吊在所述网格上，位于下方的所述填料笼固定在脱氮室内底侧。

优选的，所述网格设置为不锈钢材质。

优选的，所述填料主体由平均粒径大小为6mm的沸石、生物陶粒和石灰石组成，且沸石、生物陶粒和石灰石的质量比设置为2:3:1。

优选的，所述填料层与填料主体组成成分相同。

优选的，所述垄型出水渠内侧壁上设置有交错分布的多个种植有水生植物的垄型坎，所述垄型坎与垄型出水渠另一侧壁之间形成用于污水流向下一道垄型坎的流通开口。

优选的，所述进水支管内填充设置有用于防止管涌和流土的反滤包。

本发明提供了一种高效湿地净化系统。与现有技术相比本发明的有益效果体现在：

1.本发明通过在脱氮室内交错设置多层填料笼，当水体进入到脱氮室中时，能够逐层流经填料笼，此时微生物附着在填料主体表面，在填料主体内部形成生物膜，缺氧条件下，微生物通过反硝化作用会降解污水中的硝态氮，从而净化污水水体。

2.本发明通过将位于上部的填料笼悬吊在网格上，能够通过在脱氮室内填料主体进行反硝化作用生产氮气体时，让气泡吸附至网格上方进行排出，提高颗粒清洁效率。

3.本发明通过在脱氮室内设置与滤孔输水方向垂直的多层填料笼，能够让水中的固体颗粒直接碰到填料颗粒表面时被有效拦截，此时水中颗粒迁移到填料颗粒表面时，在范德华力和静电力作用以及化学吸附键的吸附力作用下，能够被粘附在填料颗粒上，提高颗粒净化效果。

4.本发明通过在土壤层底部设置含有沸石的填料层，沸石掺入土壤，可以疏松土壤，增加土壤孔隙度和透气性，改善土壤性状，维持土壤的湿润度和水分平衡，提高土壤的保水能力，并同时利用在土壤层种植水生植物，在脱氮的同时还能够利用水生植物的吸收和吸附作用对水体实现进一步净化，此时水生植物直接从污水中吸收可利用的营养物质，提高种植质量。

5.本发明通过在垄型出水渠内设置多道垄型坎，且垄型坎交叉设在出水渠左右两侧，并在垄型坎上种植水生植物，利用水生植物的吸收和吸附作用提高水体净化效率。

6.本发明仅通过设置相互连通的脱氮室和植物池对集水后的污水进行净化，既能够实现水体的持续输入输出净化使用，还能够大大提高污水水体的脱氮净化效率和脱氮净化质量，且结构简单，脱氮稳定，方便较小空间的循环使用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的整体立体示意图；

图2为本发明的整体剖面示意图；

图3为本发明集水池的内部结构剖面示意图；

图4为本发明脱氮室的内部结构剖面示意图；

图5为本发明植物池组成结构的剖面示意图；

图6为本发明垄型出水渠的俯视示意图。

图中：

1、进水渠；2、集水池；21、多孔堰板；22、滤孔；3、脱氮室；31、网格；32、填料笼；33、填料主体；34、进水支管；4、植物池；41、土壤层；42、填料层；43、出水管；5、垄型出水渠；51、垄型坎；52、流通开口。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例中，详细参见图1至图6。

如图1和图2所示，本发明提供了一种高效湿地净化系统，包括：

进水渠1，用于污水输送；

集水池2，设置在进水渠1的输水末端，用于集中污水；

脱氮室3，与集水池2连接，用于对污水进行脱氮；

植物池4，通过设置在脱氮室3上的多组进水支管34与脱氮室3连通，且内部设置有上下分布的土壤层41和填料层42，土壤层41上种植有水生植物，且土壤层41和填料层42相互配合用于分解和转化脱氮后污水中有机物和其他物质；

垄型出水渠5，通过设置在植物池4上的多组出水管43与植物池4连通，垄型出水渠5内栽植有水生植物，用于对植物池4内处理后的污水水体进行进一步净化并排出。

上述进水支管34和出水管43均采用PVC管。

由于集水池2侧壁设置为多孔堰板21，脱氮室3与集水池2之间通过位于顶端的多孔堰板21隔开，因此污水净化的具体过程中，污水首先通过进水渠1输送至集水池2中进行收集，之后集水池2中的污水通过多孔堰板21分隔输水进入脱氮室3内进行脱氮，脱氮后的污水进入植物池4中通过土壤层41和填料层42相互配合进行污水中有机物和其他物质的分解与转化，最后通过垄型出水渠5进行进一步净化并排出。

由于该系统仅仅通过设置相互连通的脱氮室3和植物池4对集水后的污水进行净化，因此该系统既能够实现水体的持续输入输出净化使用，还能够大大提高污水水体的脱氮净化效率和脱氮净化质量，且结构简单，脱氮稳定，方便较小空间的循环使用。

在一具体实施例中，如图2和图3所示，多孔堰板21位于集水池2侧壁顶端且与脱氮室3相连，多孔堰板21沿水平方向上开设有多个等间距的用于集水池2内水进入脱氮室3的滤孔22，滤孔22还能够用于防止集水池2内枯枝落叶等异物杂质进入脱氮室3对脱氮室3内部造成损坏，在保证系统整体正常运行的同时提高系统的使用寿命。

在一具体实施例中，如图2和图4所示，脱氮室3内设置有位于顶端的网格31、上下交错分布的填料笼32和位于填料笼32内用于缺氧条件下反硝化作用降解污水中有机物与硝态氮的填料主体33，通过在脱氮室3内交错设置多层填料笼32，当水体进入到脱氮室3中时，能够逐层流经填料笼32，提高水体与填料主体33的接触时间，此时微生物附着在填料主体33表面，在填料主体33内部形成生物膜，在缺氧条件下，微生物通过反硝化作用会降解污水中的有机物、硝态氮，从而净化污水水体。

其中，在交错分布状态下，位于上方的填料笼32悬吊在网格31上，位于下方的填料笼32固定在脱氮室3内底侧，因此当脱氮室3内填料主体33进行反硝化作用生产氮气体时，能够让气泡吸附至网格31上方进行排出，提高颗粒清洁效率。

需要说明的是，此时网格31设置为不锈钢材质，能够有效防止网格31腐蚀老化，提高填料笼32悬吊的稳定性，进而在提高装置整体清洁净化稳定性的同时延长系统整体使用寿命。

此时还需要注意的是，设置为集水池2一侧壁的内的多孔堰板21也可采用不锈钢材质进行制造。

此外需提出，填料笼32均设置与滤孔22输水方向垂直，当填料笼32设置上下交错分布时，能够让水中的固体颗粒直接碰到填料颗粒表面时被有效拦截，此时水中颗粒迁移到填料颗粒表面时，在范德华力和静电力作用以及化学吸附键的吸附力作用下，能够被粘附在填料颗粒上，提高颗粒净化效果。

更具体的，填料主体33主要由平均粒径大小为6mm的沸石、生物陶粒和石灰石组成，且沸石、生物陶粒和石灰石的质量比设置为2：3：1。

其中，该组合填料主体33在污水处理过程中生物陶粒通过吸附、化学沉淀以及生长在生物陶粒表面的微生物能够有效去除水中氮磷污染物，沸石负载的纳米零价铁在除氮的同时还能够去除水中难降解有毒有机物，有利于基质生物膜的形成，且整体系统能够用于较长时间的持续使用或循环使用。

下列表格为该实施例中，位于脱氮室3内填料主体33进行污水处理后检测得到的实验数据：

由上表可知，该系统污水在脱氮室3内具有良好的净化效果，且相对现有技术(申请号为201811555331.6的专利申请：一种添加沸石负载纳米零价铁的人工湿地系统)中的脱氮结构来说该填料方式的交错分布布局明显具有提高脱氮率的效果。

此时如图5所示，土壤层41上方种植水生植物，由于植物是人工湿地的重要组成部分，水生植物和所有进行光合自养的有机体一样，具有分解和转化有机物和其他物质的能力，因此利用植物通过吸收同化作用，能直接从污水中吸收可利用的营养物质，如水体中的氮和磷等，此处水中的铵盐、硝酸盐以及磷酸盐都能通过这种作用被植物体吸收，最后通过被收割而离开水体，

需要提出的是，申请号为201510152449.4的专利申请：一种垂直流人工湿地填料床的构建方法和申请号为201811555331.6的专利申请：一种添加沸石负载纳米零价铁的人工湿地系统均提出了利用陶粒、竹炭、沸石、石灰石进行多层配置的填料床，且在使用过程中沸石、生物陶粒和石灰石的填料主体33组合不仅可以通过吸附与沉淀作用去除污染物，还有利于生物膜的形成与更新，提高了氮、磷及有机物的去除效率，因此其沸石、生物陶粒和石灰石配合使用进行污水净化的具体原理在此不多作赘述。

因此此处填料层42可以与填料主体33组成成分相同，直接采用沸石、生物陶粒和石灰石的组合使用，此时沸石掺入土壤，可以疏松土壤，增加土壤孔隙度和透气性，改善土壤性状，维持土壤的湿润度和水分平衡，提高土壤的保水能力，并同时利用在土壤层41种植水生植物，在脱氮的同时还能够利用水生植物的吸收和吸附作用对水体实现进一步净化，此时水生植物直接从污水中吸收可利用的营养物质，提高种植质量。

通过上述脱氮室3内填料主体33得到的数据，同样可预见的是，该系统污水在植物池4内依旧具有良好的净化效果。

在一具体实施例中，如图2和图6所示，垄型出水渠5内侧壁上设置有交错分布的多个种植有水生植物的垄型坎51，垄型坎51与垄型出水渠5另一侧壁之间形成用于污水流向下一道垄型坎51的流通开口52。

当污水经过植物池4流进垄型出水渠5时，能够增加水流在垄型出水渠5中的停留时间，配合水生植物的吸收和吸附作用提高水体净化效率。

综上该系统既能够对水体进行进一步净化，又能够提高水生植物的种植质量。

此外，在上述实施例的基础上，进水支管34内还可以填充设置有用于防止管涌和流土的反滤包，该反滤包由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料制作而成，且在进水支管34内顺着水流的方向颗粒逐渐增大，任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，本发明实施例中，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。