一种自循环增强型地热人工湿地的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种自循环地热人工湿地技术。


背景技术：

2.随着经济的发展和科技的进步，环境污染给人类生活带了巨大的影响，水环境污染问题越发严重，水环境的改善和整治已经迫不及待。在水环境治理领域内，由于投资低、出水水质好、运行维护成本低、景观审美等特点，人工湿地逐渐作为主流工艺被越来越多的国家所应用。人工湿地的工艺原理是利用水生植物、微生物和填料基质的协同作用，通过沉淀过滤、硝化
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反硝化过程、微生物分解和植物根系吸收等物理
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化学
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生物途径去除水中的污染物。但是在北方寒冷地区，由于漫长冬季中低温环境的影响，水生植物和微生物的生理活性收到抑制，去除效率被大幅度削弱，也因水面容易结冰造成人工湿地无法正常运行。此外，人工湿地中溶解氧分布不均，底层溶解氧不足的问题也一直阻碍人工湿地处理效率的提高。因此，如何在冬季维持人工湿地池体的温度，保持水体流动，提供微生物所需的足够的溶解氧，使湿地植物和微生物正常生长，是人工湿地在低温环境下正常运用的关键。
3.地热能是蕴藏在浅层地表层的土壤、岩石、水源中的可再生能源，具有清洁、高效、等优点，是我国大力研究和开发运用的天然环保热源。在寒冷环境下的水体中，地热层持续给低温水体输送热量，借此温度差形成的密度异重流，可让水体保持循环流动状态。
4.为了利用地热能源，现有技术中出现了利用地热能直接热传导或者发电后再加热的方式对人工湿地的进水管道进行加热，但这种技术存在需要高温地热资源的限制，对环境限制较大，高温浅层地热资源的获得较为困难，而且地热热量转化次数过多，导致结构复杂，管理不方便，造价和运行费用也较高，而且较高水温下，水中溶解氧的浓度会降低，不利于保持水中的溶解氧浓度，，而且也会导致人工湿地内部氧浓度分布存在不均，湿地上部的氧含量高，而底部则严重不足，反而会降低污水处理效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种自循环增强型地热人工湿地，可以有效利用浅层地热能对水体进行保温加热，利用温度差实现水循环流动，使人工湿地区域内充氧和增温，净化效果好，且运行简单方便。
6.本发明的技术解决方案是：一种自循环增强型地热人工湿地，包括自循环池和设置在自循环池内的人工湿地池、设有热水管和回水管的地热循环水系统、入口连通热水管的第一加热器，其中人工湿地池的一侧下部设有进水管，相对另一侧的上部设有出水管，人工湿地池底部设有承重网状结构，在承重网状结构上从下至上依次设有保温层和填料层，填料层的顶面低于自循环池内水面，在承重网结构底面上和填料层顶面上分别敷设有透气防水膜，第一加热器设置在进水管一侧的自循环池内，第一加热器出口连通回水管。
7.人工湿地池设置在自循环池内，第一加热器设置在自循环池体一侧，对该侧水体进行加热，可以在自循环池一侧形成热水区，而自循环池的另一侧形成冷水区，由于热水区
和冷水区之间存在温度差，只要两侧水温差在10℃以上，就可以产生密度差推动自循环池内水体在热水区和冷水区之间循环流动，因此可以利用浅层地温地热能量就可以实现，适用性强，水温相对稳定，利用水循环还可以将表层的氧气带入池体底部，氧气可以分别通过人工湿地池上下方的透气防水膜进入人工湿地池内，增加人工湿地区域内的溶解氧浓度且使得浓度分布均匀，而且由于自然循环区域的水体温度高于外部空气且不断循环，可以有效保持人工湿地池内温度稳定，由于可以使用浅层地热，整个人工湿地内的温度增高可控，而且水体内底部的溶解氧充足，可以有效提高微生物活性，净化效果更好，运行简单方便。
8.在所述人工湿地池的保温层内设有入口与所述热水管相通的第二加热器，第二加热器的出口连通所述回水管。可以利用地热能直接在人工湿地池内加热进入的污水，提高其温度，有利于寒冷环境下继续使用，提高适用性和净化效率。
9.所述第一加热器与所述自循环池体竖直侧壁平行设置，所述第二加热器与所述承重网状结构平行设置。竖直设置的第一加热器可以使水体自下而上受热运动，从而增加水体循环的动力。第二加热器水平设置可以有效提高人工湿地池内温度分布的均匀性，使填料层的各区域微生物活性保持一致，进一步提高净化效果。
10.所述地热循环水系统包括设置在地热层内的加热器、循环水泵和止回阀，其中所述热水管与加热器出口相通，所述回水管连通循环水泵入口，循环水泵出口连通加热器入口，止回阀设置在循环水泵出口和加热器入口之间。通过循环泵使热水在加热器之间循环，确保加热器工作稳定，提高利用地热能的效率。
11.本发明的优点是：利用浅层地热能持续加热和保温，增加湿地底层水体的氧气含量和氧气浓度分布的均匀性，适用限制条件小，运行简单方便，长期运行成本较低。
附图说明
12.附图1为本发明实施例的结构示意图；
13.1、自循环池，2、人工湿地池，3、地热层，4、进水管，5、出水管，6、填料层，7、保温层，8、承重网状结构，9、透气防水膜，10、水生植物，11、加热器，12、热水管，13、第一加热器，14、回水管，15、循环水泵，16、止回阀，17、第二加热器。
具体实施方式
14.实施例：
15.参阅图1，一种自循环增强型地热人工湿地，包括自循环池1和设置在自循环池1内的人工湿地池2、设有热水管12和回水管14的地热循环水系统、入口连通热水管12的第一加热器13，其中人工湿地池2的一侧下部设有进水管4，相对另一侧的上部设有出水管5，人工湿地池2底部设有承重网状结构8，在承重网状结构8上从下至上依次设有保温层7和填料层6，填料层6的顶面低于自循环池1内水面，在承重网结构8底面上和填料层6顶面上分别敷设有透气防水膜9，第一加热器13设置在进水管4一侧的自循环池1内，且与自循环池体1竖直侧壁平行设置，第一加热器13出口连通回水管14。在人工湿地池2的保温层7内设有入口与热水管12相通的第二加热器17，且第二加热器17与承重网状结构8平行设置，第二加热器17的出口连通回水管14。
16.人工湿地池2设置在自循环池1内，第一加热器13设置在自循环池体1一侧，对该侧
水体进行加热，可以在自循环池1一侧形成热水区；而自循环池1的另一侧形成冷水区，由于热水区和冷水区之间存在温度差，这种温度差形成的密度差使得热水区的热水经过自循环区的表面流到冷水区，然后经池底区域流回热水区。只要两侧水温差在10℃以上，就可以产生密度差推动自循环池1内水体在热水区和冷水区之间循环流动，因此可以利用浅层地温地热能量就可以实现，适用性强。
17.此外，当热水流经自循环区表层的时候，水体与空气进行能量和物质的交换，使得水体降温并增加水体中的溶解氧浓度；再利用水循环还可以将表层的高浓度氧气带入池体底部，氧气可以分别通过人工湿地池2上下方的透气防水膜9进入人工湿地池内，增加人工湿地1区域内的溶解氧浓度且使得浓度分布均匀。而且由于自然循环区域的水体温度高于外部空气且不断循环，可以有效保持人工湿地池内温度稳定，由于可以使用浅层地热，整个人工湿地内的温度增高可控，而且水体内底部的溶解氧充足，可以有效提高微生物活性，净化效果更好，运行简单方便。
18.第二加热器17水平设置可以有效提高人工湿地池2内温度分布的均匀性，使填料层的各区域微生物活性保持一致，进一步提高净化效果。
19.所述地热循环水系统包括设置在地热层3内的加热器11、循环水泵15和止回阀16，其中热水管12与加热器11出口相通，回水管14连通循环水泵15入口，循环水泵15出口连通加热器11入口，止回阀16设置在循环水泵15出口和加热器11入口之间。通过循环泵使热水在加热器之间循环，确保加热器工作稳定，提高利用地热能的效率。
20.承重网状结构8设置在保温层7下方，嵌入人工湿地池2两侧的池壁内，承接上部设置的保温层7和填料层6，其上设有孔径小于保温层7填料粒径的小孔。透气防水膜9可以选用聚四氟乙烯等高分子过滤材料。位于填料层6顶部的透气防水膜9上可开孔，用于种植湿地水生植物10。