应用于污水处理的多级曝气湿地生态系统的制作方法

1.本实用新型属于污水处理技术领域，尤其涉及一种应用于污水处理的多级曝气湿地生态系统。


背景技术：

2.当前我国水污染严重，水环境状况不容乐观，水污染整治面临巨大的挑战。人工湿地技术通过模拟天然湿地，以基质的吸附、过滤，植物的吸收、固定、转化、代谢，以及微生物的分解、利用、异化等综合作用，实现水体的净化，是一种可用于污染水体的直接处理及深度处理技术，具有非常广阔的前景。人工湿地增氧主要依靠其上部与空气接触和植物增氧作用来提供氧气，以促进基质和根系周围附着的好氧和缺氧类微生物的代谢、分解污染物质，这种方式增氧效果有限，导致人工湿地中溶解氧不足，一定程度上制约了人工湿地的去除效率。
3.目前解决这个技术问题的办法是在人工湿地基质底部安装曝气设备，但这种方式容易造成曝气管或曝气盘等设备堵塞而影响曝气增氧效果，且维护和管理不便。为此，我们研发了一种应用于污水处理的多级曝气湿地生态系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种应用于污水处理的多级曝气湿地生态系统，可有效提高湿地中溶解氧量，强化人工湿地系统的硝化和反硝化的作用，显著提高湿地系统对污水中cod、氮、磷等污染物的净化去除效果。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
6.一种应用于污水处理的多级曝气湿地生态系统，包括若干个曝气沟及与之相邻的人工湿地床体，所述曝气沟设置于人工湿地床体的一侧，所述曝气沟均与曝气组件相连，用于向曝气沟内的污水曝气增氧；若干个曝气沟及人工湿地床体均通过输水组件相连，所述输水组件用于向曝气沟内注水并将曝气后的污水排入人工湿地床体内形成潜流；若干块人工湿地床体均通过输水组件相连，用于使污水依次进出若干块人工湿地床体；所述人工湿地床体内装填基质填料，所述基质填料内栽种植物。
7.优选的，所述曝气沟对应设置于人工湿地床体的左侧、且曝气沟内的液面高度高于人工湿地床体内的液面高度，所述人工湿地床体及曝气沟均由底板及其四周的挡墙围拢而成，所述曝气沟与相邻的人工湿地床体共用一个挡墙，所述输水组件的进水总管设置于左侧第一个曝气沟的挡墙上、且进水总管的出口朝向曝气沟内，所述输水组件的出水总管设置于右侧末端曝气沟的挡墙上、且出水总管的进口置于曝气沟的底部；若干块人工湿地床体内液面高度由左至右依次降低。
8.优选的，所述输水组件包括进水总管、出水总管及多套进出水套件，多套进出水套件设置于人工湿地床体的两侧挡墙处，用于将左侧曝气沟内污水输送至人工湿地床体内的基质填料中形成潜流、并输送至人工湿地床体右侧曝气沟内。
9.优选的，所述进出水套件包括进水管、布水管、集水管及出水管，所述进水管贯穿曝气沟与人工湿地床体间的挡墙上部，所述进水管的进口设置于曝气沟内的液面下方，所述布水管与进水管相连、且水平埋设于人工湿地床体的液面下，所述布水管的侧壁上设有若干个出水孔；所述集水管水平埋设于挡墙里侧的基质填料底部，所述出水管的一端与集水管连通、另一端向上并折弯后贯穿挡墙延伸至曝气沟内，所述集水管的侧壁上设有若干个进水孔。
10.优选的，所述曝气组件包括曝气机、进气管和曝气管，所述曝气机的出气口与进气管相连，所述曝气管为多根、且一一对应铺设于曝气沟内，多根曝气管并联在进气管上，所述曝气管设置于曝气沟的底部，所述曝气管设有若干个出气孔，用于向曝气沟内污水中曝气增氧。
11.优选的，所述曝气沟为长条形，所述曝气管沿曝气沟的长度方向铺设，所述曝气管上间隔设有若干个带有出气孔的曝气盘，所述曝气盘与曝气管螺纹连接，所述曝气管上设有与曝气盘配合的接口。
12.优选的，所述挡墙为m7.5浆砌红砖墙体，所述底板为c15混凝土垫层；所述挡墙的外表面设有面层，所述面层采用m10水泥砂浆抹面而成。
13.优选的，所述基质填料的深度为0.4m-1.6m；所述c15混凝土垫层的厚度为100mm，所述面层的厚度为20mm。
14.优选的，所述基质填料为0.2mm-50mm粒径的石英砂、陶粒、沸石中的一种或多种混合。
15.优选的，所述植物为美人蕉、梭鱼草、再力花、芦苇、芦竹、菖蒲、香蒲、茭白中的至少一种。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过曝气组件对曝气沟内的污水进行曝气增氧，增氧后的污水经输水组件进入人工湿地床体，若干块人工湿地床体通过输水组件依次相连，可使曝气增氧后的污水进入人工湿地床体内进行净化，再进入另一个曝气沟曝气增氧后进入下一个人工湿地床体内，循环进行曝气增氧及净化。本实用新型解决了常规人工湿地污水中溶解氧不足的问题，强化了人工湿地系统的硝化反硝化脱氮效果，提高人工湿地的去污净化能力，具有很好的可操作性和实用性，兼具运行稳定、管理方便、美观实用等优点。本实用新型尤其适用于城镇及农村生活污水、污水处理厂尾水提标、食品加工业、屠宰业等工业废水的治理。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例提供的一种应用于污水处理的多级曝气湿地生态系统的主视图；
18.图2是本实用新型实施例中多级曝气湿地生态系统的俯视图；
19.图中：1、进水总管；2、曝气盘；3、布水管；4、挡墙；5、面层；6、植物；7、人工湿地床体；8、曝气组件，81曝气管；81、进气管，82、曝气管；9、集水管；10、出水管；11、曝气机；12、底板；13、曝气沟；14、进水管；15、出水总管。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.本实用新型提供的一种应用于污水处理的多级曝气湿地生态系统，包括若干个曝气沟13及与之相邻的人工湿地床体7，所述曝气沟13设置于人工湿地床体7的一侧，所述曝气沟13均与曝气组件8相连，用于向曝气沟13内的污水曝气增氧；若干个曝气沟13及人工湿地床体7均通过输水组件相连，所述输水组件用于向曝气沟13内注水并将曝气后的污水排入人工湿地床体7内形成潜流；若干块人工湿地床体7均通过输水组件相连，用于使污水依次进出若干块人工湿地床体7；所述人工湿地床体7内装填基质填料，所述基质填料内栽种植物6。污水经输水组件进入曝气沟充分增氧曝气后，流入人工湿地床体单元，更好的实现好氧、缺氧、厌氧等多种类型的微生物代谢、吸收、分解作用，加上人工湿地的基质填料过滤吸附、植物的吸收固定转化，经过连续多级处理后流出人工湿地，强化了多级曝气湿地生态系统的硝化和反硝化作用，从而显著提高人工湿地对污水的净化效果。
22.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1、2所示，所述曝气沟13对应设置于人工湿地床体7的左侧、且曝气沟13内的液面高度高于人工湿地床体7内的液面高度，所述人工湿地床体7及曝气沟13均由底板12及其四周的挡墙4围拢而成，所述曝气沟13与相邻的人工湿地床体7共用一个挡墙4，所述输水组件的进水总管1设置于左侧第一个曝气沟的挡墙4上、且进水总管1的出口朝向曝气沟13内，所述输水组件的出水总管15设置于右侧末端曝气沟13的挡墙4上、且出水总管15的进口置于曝气沟13的底部；若干块人工湿地床体7内液面高度由左至右依次降低。采用该结构可使污水在由高至低自动从最左端曝气沟流至最右端的人工湿地床体排出，无需外部动力源。该结构简单紧凑，设计合理，制作方便。
23.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1、2所示，所述输水组件包括进水总管1、出水总管15及多套进出水套件，多套进出水套件设置于人工湿地床体7的两侧挡墙4处，用于将左侧曝气沟13内污水输送至人工湿地床体7内的基质填料中形成潜流、并输送至人工湿地床体7右侧曝气沟13内。其中，所述进出水套件包括进水管14、布水管3、集水管9及出水管10，所述进水管14贯穿曝气沟13与人工湿地床体7间的挡墙4上部，所述进水管14的进口设置于曝气沟13内的液面下方，所述布水管3与进水管14相连、且水平埋设于人工湿地床体7的液面下，所述布水管3的侧壁上设有若干个出水孔；所述集水管9水平埋设于挡墙4里侧的基质填料底部，所述出水管10的一端与集水管9连通、另一端向上并折弯后贯穿挡墙4延伸至曝气沟13内，所述集水管9的侧壁上设有若干个进水孔。图2中粗实线箭头表示污水流动方向，污水进入曝气沟内曝气增氧后，经进水管及布水管均匀流入人工湿地床体的基质填料内，污水从人工湿地床体的左侧高处进入、经基质填料净化后从底部的集水管汇总至出水管排出，可实现污水与基质填料的充分接触，确保污水充分净化。
24.作为一种优选结构，如图2所示，所述曝气组件包括曝气机11、进气管81和曝气管82，所述曝气机11的出气口与进气管81相连，所述曝气管82为多根、且一一对应铺设于曝气沟13内，多根曝气管82并联在进气管81上，所述曝气管82设置于曝气沟13的底部，所述曝气管82设有若干个出气孔，用于向曝气沟13内污水中曝气增氧。具体制作时，所述曝气沟13为长条形，人工湿地床体7为长方形，所述曝气管82沿曝气沟13的长度方向铺设，所述曝气管
82上间隔设有若干个带有出气孔的曝气盘2，所述曝气盘2与曝气管8螺纹连接，所述曝气管8上设有与曝气盘2配合的接口。另外，曝气管可采用微孔曝气管代替。
25.具体实施时，所述挡墙4选用m7.5浆砌红砖墙体，所述底板12为c15混凝土垫层，其厚度为100mm；所述挡墙4的外表面设有面层5，所述面层5采用m10集水管水泥砂浆抹面而成，且面层厚度为20mm。另外，所述基质填料的深度为0.4m-1.6m，填充的多种粒径基质填料为0.2mm-50mm粒径的石英砂、陶粒、沸石中的一种或多种混合。基质填料中栽种的耐污型湿生或陆生植物6为美人蕉、梭鱼草、再力花、芦苇、芦竹、菖蒲、香蒲、茭白中的至少一种。
26.图1、2中的曝气沟分为第一级曝气沟、第二级曝气沟、第三极曝气沟等，可根据需要进行扩展；同理，人工湿地床体分为第一级人工湿地床体、第二级人工湿地床体、第三极人工湿地床体等，同样可根据需要进行扩展。每级曝气沟与人工湿地床体形成一个人工湿地单元，多级人工湿地单元并列对污水进行多级净化。具体应用过程如下：
27.污水通过进水总管进入第一级曝气沟，在曝气管的曝气增氧作用下，水体中氧气含量增加，在好氧微生物作用下将污水中的污染物进行有效的降解，在这样好氧条件下，有利于硝化作用的进行，将污水中的氨氮物质转化为硝酸盐氮；经过曝气沟增氧曝气处理后的污水通过布水管进入人工湿地床体单元，在基质脱离、微生物、植物对污染物进行物理、化学综合净化作用下，可以实现污水中污染物的进一步去除。另外，人工湿地床体内的植物根系以下的基质填料空间中存在厌氧、缺氧区，能够很好的支持反硝化作用进行，有效将硝酸盐氮转化为氮气排出，从而强化人工湿地的脱氮效果。经过第一级人工湿地处理后的污水通过出水管流入第二级曝气沟和第二级人工湿地床体单元进行再次净化处理，如此经过连续多级处理后的污水得到充分净化，从而大大提高了人工湿地系统的去除效果。
28.综上所述，本实用新型具有结构简单、设计合理、污水净化效果好的优点，通过在人工湿地单元中设置曝气沟，污水经过曝气沟充分增氧曝气后，有效的将污水中的氨氮类物质转化为硝酸盐氮，污染物得到初步降解；初步处理后的污水再流入人工湿地床体，以潜流的形式在人工湿地床体的好氧、缺氧、厌氧等类型的微生物代谢、吸收、分解作用下，以及基质填料的过滤、吸附，湿生植物的吸收、固定、转化，有效的促进污水中污染物质的去除；通过人工湿地系统的处理后的污水流入下一级曝气沟系统和人工湿地系统，如此经过多级曝气沟多级曝气潜流人工湿地循环处理后流出，强化了生态沟多级曝气潜流人工湿地系统的硝化和反硝化的作用，显著提高了该系统对污水中cod、氮、磷等污染物的净化去除效果。本实用新型方便推广应用，兼具运行稳定、管理方便、美观实用等优点，本实用新型可用于城镇及农村生活污水、污水处理厂尾水提标、食品加工业、屠宰业等工业废水的治理。
29.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。