一种模块化水平潜流人工湿地实验装置的制作方法

1.本技术涉及环境修复技术领域，尤其是涉及一种模块化水平潜流人工湿地实验装置。


背景技术：

2.潜流人工湿地主要是利用植物根系、填料基质以及两者上生长的生物膜等作用，实现地表下流动污水的净化，潜流人工湿地又分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。
3.水平潜流人工湿地由于其高效率、低投资、低运营和维护简单等优点而被用于处理生活污水，但是由于水平潜流人工湿地脱氮效果较差，出水氮磷指标可能超标。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种模块化水平潜流人工湿地实验装置，将多个湿地单元组合成一套污水生态处理系统，并通过调节曝气量和碳源补加量的方式提高脱氮和去除cod的效果。
5.本技术实施例的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.本技术实施例提供了一种模块化水平潜流人工湿地实验装置，包括：
7.顺序设置的多个湿地单元，湿地单元具有布水区、填料区和集水区；
8.连通管，第一端伸入到前一个湿地单元的集水区，第二端伸入到后一个湿地单元的布水区；
9.补碳模组，具有多个输出端，补碳模组的每个输出端均伸入到对应的布水区内；以及
10.曝气模组，具有多个输出端，曝气模组的每个输出端均伸入到对应的布水区内。
11.在本技术实施例的一种可能的实现方式中，湿地单元包括：
12.箱体；
13.隔板，设在箱体内，箱体内的水体流动方向上，隔板将箱体内的空间分为布水区、填料区和集水区；
14.通孔，均布在隔板上；
15.进水管，设在箱体上并与布水区连通；
16.多根排水管，均设在箱体上并与集水区连通；
17.填料，设在填料区内；
18.溢流管，设在箱体上并与集水区连通；以及
19.其中，自上而下的方向上，排水管均间隔设置，每个排水管上均设有阀门。
20.在本技术实施例的一种可能的实现方式中，隔板包括：
21.隔板主体；
22.通孔；以及
23.排水格栅，设在隔板主体上且位于隔板主体与箱体的底面之间。
24.在本技术实施例的一种可能的实现方式中，自上而下的方向上，填料分为多层，相邻层的填料的材质不同。
25.在本技术实施例的一种可能的实现方式中，补碳模组包括：
26.补碳泵；
27.补碳管，与补碳泵连接；
28.多个微型液体流量计，输入端均与补碳管连接；以及
29.补碳支管的第一端与微型液体流量计的输出端连接，第二端插入到布水区内；
30.其中，每根补碳支管的第二端均插入到不同的布水区内。
31.在本技术实施例的一种可能的实现方式中，曝气模组包括：
32.增压风机；
33.曝气管，与增压风机的输出端连接；
34.多个微型气体流量计，输入端均与曝气管连接；
35.曝气支管，第一端与微型气体流量计的输出端连接，第二端插入到布水区内；以及
36.曝气盘，设在曝气支管的第二端上；
37.其中，每根曝气支管的第二端均插入到不同的布水区内。
38.本技术实施例提供的模块化水平潜流人工湿地实验装置，通过多级湿地单元串联的方式对污水进行净化处理，同时使用调节曝气量和补碳量的方式来提高脱氮和去除cod的效果。
附图说明
39.图1是本技术实施例提供的一种模块化水平潜流人工湿地实验装置的结构示意图。
40.图2是基于图1给出的使用示意图。
41.图3是本技术实施例提供的一种湿地单元的结构示意图。
42.图4是基于图3给出的另一种湿地单元的结构示意图，图中显示了填料。
43.图5是本技术实施例提供的一种隔板的结构示意图。
44.图中，1、湿地单元，2、连通管，3、补碳模组，4、曝气模组，11、箱体，12、隔板，13、通孔，14、进水管，15、排水管，16、填料，17、溢流管，18、阀门，31、补碳泵，32、补碳管，33、微型液体流量计，34、补碳支管，41、增压风机，42、曝气管，43、微型气体流量计，44、曝气支管，45、曝气盘，111、布水区，112、填料区，113、集水区，121、隔板主体，122、排水格栅。
具体实施方式
45.以下结合附图，对本技术中的技术方案作进一步详细说明。
46.请参阅图1和图2，为本技术实施例公开的一种模块化水平潜流人工湿地实验装置，实验装置由湿地单元1、连通管2、补碳模组3和曝气模组4等组成，具体而言，湿地单元1的数量为多个且顺序设置，在一些可能的实现方式中，湿地单元1按照排或者列的方式布置。
47.每一个湿地单元1均具有布水区111、填料区112和集水区113，布水区111的作用是
使流入的污水能够较为均匀的进入到填料区112，填料区112内的填料会对流入的污水进行处理，经过处理的污水会流入到集水区113内。
48.连通管2的第一端伸入到前一个湿地单元1的集水区113，第二端伸入到后一个湿地单元1具有布水区111，作用是将两个相邻的湿地单元1连通，使得需要处理的污水能够顺序进入到每一个湿地单元1内。
49.补碳模组3具有多个输出端，并且补碳模组3的每个输出端均伸入到对应的布水区111内，作用是根据各湿地单元布水区111内污水的碳氮比值(c/n)补充适量碳源，强化氮素脱除能力，解决污水中c/n失衡导致排水中氮含量超标的问题。
50.曝气模组4同样具有多个输出端，并且曝气模组4的每个输出端均伸入到对应的布水区111内，作用是根据工艺需要为不同湿地单元的污水提供适宜的含氧量，污水中含氧量高的湿地单元内能促进污水中的铵态氮氧化为硝态氮，在污水中缺氧或厌氧的湿地单元内，有助于硝态氮反硝化，转化为氮气而去除。
51.结合一个具体的处理过程，需要处理的污水流入到第一个湿地单元1内，顺序经过第一个湿地单元1内的布水区111、填料区112和集水区113后，通过连通管2流入到第二个湿地单元1内，然后从第二个湿地单元1内流出流入到第三个湿地单元1内并以此类推，在每一个湿地单元1中，污水均会流过湿地单元1内的布水区111、填料区112和集水区113。
52.通过湿地单元1中的填料、表层填料上栽种的植物以及在填料和根系上生长的微生物对污水进行处理。同时还通过补碳模组3对在湿地单元1中流动的污水补充碳源，从而调节污水中的c/n比，通过曝气模组4来增加湿地单元1中流动的污水的含氧量，这样可以提高该套装置在脱氮和去除cod方面的效果，同时，补碳量和含氧量也能够进行调整，例如在不同的湿地单元1中，补碳量和含氧量也是不同的，通过这种方式来进一步提高净化效果。
53.请参阅图3和图4，作为申请提供的模块化水平潜流人工湿地实验装置的一种具体实施方式，湿地单元1由箱体11、隔板12、通孔13、进水管14、排水管15、填料16和阀门18等组成，隔板12位于箱体11内，在箱体11内的水体流动方向上，隔板12将箱体11内的空间分为布水区111、填料区112和集水区113，填料区112位于布水区111和集水区113之间。
54.填料区112的作用是放置填料16，在一些可能的实现方式中，填料16与水平潜流湿地的结构相似，因为填料16的作用就是模拟水平潜流湿地的工作状态。
55.隔板12上均布有通孔13，通孔13的作用是使需要处理的污水能够从布水区111流入到填料区112，经过填料区112内填料16的处理后，再流入到集水区113。从另一个角度理解，隔板12的作用是使填料区112内的填料16能够保持稳定，并通过隔板12上的通孔13与两侧的布水区111和集水区113连通。
56.进水管14安装在箱体11上并与布水区111连通，作用是将需要处理的污水送入到箱体11内的布水区111中。排水管15的数量为多根，均设在箱体11上并与集水区113连通，作用是将经过处理的污水从箱体11内导出。
57.在自上而下的方向上，排水管15均间隔设置，相邻的排水管15之间的距离可以相等，也可以不等。
58.排水管15上均安装有阀门18，实验过程中，根据实验要求打开需要使用的排水管15的阀门18，其余排水管上在阀门18关闭，通过不同排水管上阀门的关闭来实现不同的水位高度的调节。
59.请参阅图5，作为申请提供的模块化水平潜流人工湿地实验装置的一种具体实施方式，隔板12由隔板主体121和排水格栅122两部分组成，排水格栅122位于隔板主体121与箱体11的底面之间。
60.排水格栅122的作用是在需要排尽装置中的水的时候(比如实验结束)，可以从装置的一端(布水区或集水区)往外抽水，装置另外两个区域的水得以通过排水格栅中的空隙流到抽水区，从而全部排出。
61.应理解，填料16的作用是模拟湿地，因此应当是一个具有多层的结构，因此，作为申请提供的模块化水平潜流人工湿地实验装置的一种具体实施方式，自上而下的方向上，填料16分为多层，相邻层的填料16的材质不同。
62.例如在一些可能的实现方式中，请参阅图2，填料16从下往上依次为火山岩层、鹅卵石层、粗沙层和土壤层。火山岩层厚度为侧板高度的40％，鹅卵石层厚度为侧板高度的20％，粗沙层厚度为侧板高度的5％，土壤层厚度为侧板高度的15％。
63.当然，各层的填料种类和厚度可以根据污水处理实验的要求进行调整。
64.除此之外，还应在填料16上种植植物，植物的根系会进入到填料16中，植物根系与生长于基质和根系上的微生物膜的降解作用，可以进一步提高污水的处理效果。
65.这种方式可以进一步提高污水的处理效果，当然，也有利于进行更多种的实验，例如验证不同植物对污水处理结果的影响，从而选择出一类或者几类植物种植在实际使用的湿地上或者人工湿地上。
66.请参阅图3，作为申请提供的模块化水平潜流人工湿地实验装置的一种具体实施方式，在箱体11上增加了溢流管17，溢流管17与集水区113连通，作用是在非正常状态时，排出过量流入箱体11的水。
67.在一些可能的实现方式中，溢流管17中心位置距箱体11的侧板上沿10-15cm，不设开关，用作多余水的流出。
68.请参阅图1，作为申请提供的模块化水平潜流人工湿地实验装置的一种具体实施方式，补碳模组3由补碳泵31、补碳管32、微型液体流量计33和补碳支管34等组成，补碳泵31的作用是将碳源注入到补碳管32内，补碳管32的其中一端会连接在补碳泵31的输入端上。
69.微型液体流量计33的数量与湿地单元1的数量相同，每一个微型液体流量计33的输入端均与补碳管32连接。微型液体流量计33的输出端与补碳支管34的第一端连接，补碳支管34的第二端插入到布水区111内，用于将从微型液体流量计33内流出的碳源导入到对应的湿地单元1内的布水区111中。
70.微型液体流量计33的作用是控制流入到布水区111内的碳源补加量。碳源可以是葡萄糖、乙酸钠、丁二酸钠等含碳有机物，将碳源溶解入水中制备成碳源补充液，然后通过补碳泵送入相应湿地单元1的布水区内，从而完成碳源的补加。
71.请参阅图1，作为申请提供的模块化水平潜流人工湿地实验装置的一种具体实施方式，曝气模组4由增压风机41、曝气管42、微型气体流量计43、曝气支管44和曝气盘45等组成，曝气管42的其中一端与增压风机41的输出端连接，微型气体流量计43的数量为多个，均安装在曝气管42上。
72.微型气体流量计43的作用是控制流入到布水区111内的气体量。
73.曝气支管44的数量与微型气体流量计43的数量相同，曝气支管44的第一端与微型
气体流量计43的输出端连接，第二端插入到不同的布水区111内。每一个曝气支管44的第二端上还安装有一个曝气盘45，曝气盘45的作用是将曝气支管44注入的空气转化为气泡，这样可以增大气体与污水的接触面积，提高曝气效果。
74.可以调控不同湿地单元中污水的氧含量，实现不同的功能作用。在一些可能的实现方式中，在第一个湿地单元1进行曝气，形成好氧状态，第二个湿地单元1不曝气，形成厌氧状态，第三个湿地单元1曝气，形成好氧状态；三级一起就组成了“硝化 反硝化 深度处理池”三级串联人工湿地，从而起到了强化脱氮和cod的去除作用。
75.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。