一种高水力负荷的人工湿地处理系统的制作方法

1.本发明属于人工湿地技术领域，具体是一种高水力负荷的人工湿地处理系统。


背景技术：

2.随着人们环保意识的逐渐增强，污水排放的要求也逐渐提高，现有技术中，污水的处理方法一般通过化学方法进行处理，使得污水经过多种化学反应后符合排放标准，然后排放，但是这种处理方法消耗化学试剂，污水处理成本较高。近年来，通过制造人工湿地系统来处理污水的方法得到广泛应用。人工湿地系统的基质能够过滤和吸附污水中的固体悬浮物，湿地植物的根系能够吸附污水中可被利用的元素，例如污水中的氮、磷以及重金属元素等，湿地中的微生物能够降解废水中的有机物，湿地系统能够低成本的、较长期的进行污水生物降解处理，使污水达到排放标准，并且其中生产的湿地植物也能够作为景观植物或收割产生经济价值，因此人工湿地系统用于处理污水得到广泛的应用。
3.而现有的人工湿地系统在处理污水的过程中，仍然存在一些弊端。一个人工湿地的规模大小基本决定了人工湿地的污水处理能力，在污水处理过程中，如果排入的污水超出了其处理能力则会导致基质的堵塞，例如一段时间内排入的固体悬浮物含量过高的污水，固体悬浮物会被基质过滤阻隔在基质中，通过微生物的分解来分解固体悬浮物，一旦固体悬浮物含量过高，超出了基质中微生物的分解能力，就会导致湿地基质的堵塞，而在堵塞之后就很难再恢复，进而导致人工湿地处理系统处理效率降低。
4.现有技术中为了增加好氧微生物的分解效率，一般设有曝气装置，曝气装置的出气口在基质中，为好氧微生物提供溶解氧，使其能够更高效的分解固体悬浮物，研究发现，由于曝气装置出口附近及其上方的基质中好氧微生物的分布量更大，固体悬浮物能够更快的被分解，这都得益于曝气装置出口附近的水中溶解氧含量更高，但是由于空气从曝气装置出口流出后是上浮的，现有的人工湿地的水流方向固定，因此曝气装置出口气体的影响范围较小，提升好氧微生物分解效率的影响范围较小。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术不足，提供一种高水力负荷的人工湿地处理系统，这种高水力负荷的人工湿地处理系统能够大大提升曝气装置对好氧微生物的供氧范围，促进好氧微生物分解固体悬浮物，提高污水的处理效率，有效防止人工湿地处理系统堵塞。
6.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种高水力负荷的人工湿地处理系统，包括若干污水处理池，若干所述污水处理池两端分别为进水侧和出水侧，每个所述污水处理池内均设有人工湿地基质，所述人工湿地基质上栽植有湿地植物，相邻两所述污水处理池之间设有隔板支架，所述隔板支架两侧设置有滑槽，所述滑槽上滑动设置有隔板，所述隔板与所述隔板支架之间形成通水孔，若干所述隔板支架一侧设置有齿轮安装腔，贯穿若干所述齿轮安装腔可转动的穿设有转轴，所述转轴由伺服电机驱动，相邻所述齿轮安装腔内分别设有与转轴配合的第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构，所述第
一齿轮传动机构上包括第一输出齿轮，所述第二齿轮传动机构上包括第二输出齿轮，所述第一输出齿轮与所述第二输出齿轮反向转动，所述隔板靠近所述齿轮安装腔的一侧设有齿条，所述齿条分别与所述第一输出齿轮与所述第二输出齿轮啮合，所述伺服电机正转或反转以使得相邻所述隔板反向移动，以改变所述通水孔位于所述隔板的下方或上方，所述人工湿地基质自上而下依次包括砂石填料层、煤渣层、固定化微生物层、砾石层、固定化微生物层、煤渣层和砂石填料层，曝气装置的出气口设置于所述砾石层内。这种人工湿地处理系统在使用的过程中，水流在经过相邻污水处理池时，从自上向下流变换成自下向上流，并且可通过伺服电机带动隔板移动来改变水流方向，使得人工湿地基质双向都能够用于过滤固体悬浮物，在改变水流方向的过程中能够扩大曝气装置对好氧微生物的供氧范围，使两固定化微生物层都能够高效的分解固体悬浮物，促进好氧微生物分解固体悬浮物，提高污水的处理效率，有效防止人工湿地处理系统堵塞。
7.上述技术方案中，优选的，每个所述污水处理池内均设置有基质定位框架，所述基质定位框架包括底板，底板上固定有定位索支撑框，所述基质定位框架侧面设置有栅栏状或网格状定位索，所述人工湿地基质设置于所述基质定位框架内，所述曝气装置从所述基质定位框架伸入。采用该结构能够有效防止人工湿地基质横向移动而影响隔板的上下移动，特别是能够防止砾石层卡住隔板。
8.上述技术方案中，优选的，所述基质定位框架上设置有第一曝气管道，所述曝气装置包括气泵，所述气泵出口分别连接有穿过所述污水处理池侧壁的第二曝气管道，当所述基质定位框架置入所述污水处理池内时，所述第一曝气管道与所述第二曝气管道对接连通。采用该结构使得基质定位框架能够连同人工湿地基质一起吊起，可被方便的更换，且在放入和取出的过程中能够方便的实现第一曝气管道与所述第二曝气管道的对接连通。
9.上述技术方案中，优选的，所述砂石填料层、所述煤渣层、所述固定化微生物层、所述砾石层、所述固定化微生物层、所述煤渣层和所述砂石填料层每一层的界面上均横向设置有用于分隔的栅栏状或网格状定位索，所述定位索固定于所述基质定位框架上。采用该结构能够有效防止基质定位框架内各基质层之间竖向移动，特别是防止砾石层因重力沉底。
10.上述技术方案中，优选的，所述隔板的上下两端均设置有刃口。采用该结构使得隔板能够顺利的上下滑移，减少阻力和人工湿地基质阻挡的影响。
11.上述技术方案中，优选的，所述污水处理池的进水侧设置有固体悬浮物前处理装置，所述固体悬浮物前处理装置包括储水槽，所述储水槽上方设有污水排入口，所述储水槽内设有由滤板制成的漏斗，所述漏斗底部与所述储水槽底部相抵，所述漏斗下方外侧的所述储水槽内设有水泵，所述水泵出口连接有出水管道，所述出水管道的出口伸入相邻的所述污水处理池内，所述漏斗底部设置有连通所述漏斗的导向筒，所述导向筒内转动设置有螺杆，所述导向筒的出口连接所述出水管道，所述螺杆端部与所述水泵的电机通过传动机构传动连接。由于人工湿地处理的污水中固体悬浮物的含量并不一致，因此如果固体悬浮物含量高，为了防止堵塞理应减少污水的处理量，而如果固体悬浮物含量低，为提高污水处理效率，理应增加污水的处理量，而对每次处理的污水先进行固体悬浮物含量检测，再进行处理消耗人力太大，显然是不切实际的。采用该结构在污水进入污水处理池之前先将固体悬浮物过滤，过滤出的悬浮物自动落入漏斗底部，水则经过滤后落入漏斗下方，通过启动水
泵可持续的向污水处理池内泵入污水，水泵的电机通过传动机构对螺杆提供动力，螺杆旋转将过滤出的固体悬浮物再混入到出水管道中，由于传动比确定，因此经过滤的污水中混入的固体悬浮物能够按设定的比例混入，无论污水原本固体悬浮物含量的高低，最终都是以小于等于设定的固体悬浮物含量被泵入到污水处理池中，有效防止固体悬浮物含量过高，易于根据人工湿地的分解效率来控制泵入污水的量，防止因固体悬浮物超出人工湿地的处理能力而堵塞人工湿地。
12.上述技术方案中，优选的，所述传动机构包括在所述水泵的电机的输出轴上可轴向移动的锥轮以及转动套设于所述导向筒上的压紧臂，所述压紧臂上转动设置有从动轮，所述从动轮与所述锥轮贴合，所述从动轮上同心的设置有第一皮带轮，所述螺杆端部设置有第二皮带轮，所述第一皮带轮与所述第二皮带轮通过皮带传动，所述锥轮一端抵接复位弹簧，所述锥轮另一端抵接热胀冷缩顶杆，所述热胀冷缩顶杆包括壳体，所述壳体内设置有活塞腔，所述活塞腔内设置有活塞，所述活塞上连接有伸出所述壳体的顶杆，所述活塞腔内填充有热胀冷缩介质，所述热胀冷缩介质升温时，所述顶杆推动所述锥轮在所述电机的输出轴上轴向移动以增加所述从动轮的线速度。采用该种传动机构能够使得污水中混入的固体悬浮物的比例能够根据温度进行调节，由于温度的不同，微生物的活性不同，一般在28-30℃左右时，微生物的活性最佳，即夏季时微生物活性最佳，人工湿地能够处理固体悬浮物的效率越高，而在冬季时，由于水温较低，微生物活性降低，处理固体悬浮物的效率也降低，而污水中其他的例如重金属元素的吸收是通过基质的吸附完成的，温度并不会影响其效率，因此污水总量不必因温度的变化而变化，只需在微生物活性降低时减少固体悬浮物的排入即可。通过上述结构能够给在夏季温度较高时增加排入人工湿地的污水中固体悬浮物的含量，在冬季温度较低时减少排入人工湿地的污水中固体悬浮物的含量，从而能够充分有效利用其处理能力，并且保证排入人工湿地的污水中的固体悬浮物总量低于人工湿地的处理效率，有效防止人工湿地因被固体悬浮物堵塞而瘫痪。
13.上述技术方案中，优选的，所述压紧臂上设有压紧机构。设置压紧机构能够保证从动轮与所述锥轮贴合，使得锥轮能够持续的带动螺杆转动。
14.上述技术方案中，优选的，所述顶杆与所述锥轮相抵的一端设置有万向轮。设置万向轮能够减少顶杆端部与锥轮之间的磨损。
15.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：1、这种人工湿地处理系统在使用的过程中，水流在经过相邻污水处理池时，从自上向下流变换成自下向上流，并且可通过伺服电机带动隔板移动来改变水流方向，使得人工湿地基质双向都能够用于过滤固体悬浮物，在改变水流方向的过程中能够扩大曝气装置对好氧微生物的供氧范围，使两固定化微生物层都能够高效的分解固体悬浮物，促进好氧微生物分解固体悬浮物，提高污水的处理效率，有效防止人工湿地处理系统堵塞。
16.2、在污水进入污水处理池之前先将固体悬浮物过滤，过滤出的悬浮物自动落入漏斗底部，水则经过滤后落入漏斗下方，通过启动水泵可持续的向污水处理池内泵入污水，水泵的电机通过传动机构对螺杆提供动力，螺杆旋转将过滤出的固体悬浮物再混入到出水管道中，由于传动比确定，因此经过滤的污水中混入的固体悬浮物能够按设定的比例混入，无论污水原本固体悬浮物含量的高低，最终都是以小于等于设定的固体悬浮物含量被泵入到污水处理池中，有效防止固体悬浮物含量过高，易于根据人工湿地的分解效率来控制泵入
污水的量，防止因固体悬浮物超出人工湿地的处理能力而堵塞人工湿地。
17.3、能够给在夏季温度较高时增加排入人工湿地的污水中固体悬浮物的含量，在冬季温度较低时减少排入人工湿地的污水中固体悬浮物的含量，从而能够充分有效利用其处理能力，并且保证排入人工湿地的污水中的固体悬浮物总量低于人工湿地的处理效率，有效防止人工湿地因被固体悬浮物堵塞而瘫痪。
附图说明
18.图1为本发明实施例使用状态的结构示意图。
19.图2为本发明实施例中隔板支架的结构示意图。
20.图3为本发明实施例中基质定位框架的结构示意图。
21.图4为本发明实施例中基质的分布结构示意图。
22.图5为本发明实施例中相邻两隔板的剖视状态示意图。
23.图6为本发明实施例中固体悬浮物前处理装置侧剖示意图。
24.图7为图6的a-a向剖视结构示意图。
25.图8为本发明实施例中热胀冷缩顶杆的剖视结构示意图。
26.图9为本发明实施例中人工湿地基质中曝气装置供氧范围的示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：参见图1至图9，一种高水力负荷的人工湿地处理系统，包括若干污水处理池1，若干污水处理池1两端分别为进水侧100和出水侧200，每个污水处理池1内均设有人工湿地基质2，人工湿地基质2上栽植有湿地植物3，湿地植物3可以根据当地气候环境选择，例如可以选择芦苇、睡莲、荷花、马蹄莲、水葫芦和豆瓣菜等，相邻两污水处理池1之间设有隔板支架4，隔板支架4两侧设置有滑槽41，滑槽41上滑动设置有隔板42，隔板42与隔板支架4之间形成通水孔43，若干隔板支架4一侧设置有齿轮安装腔44，贯穿若干齿轮安装腔44可转动的穿设有转轴45，转轴45由伺服电机46驱动，相邻齿轮安装腔44内分别设有与转轴45配合的第一齿轮传动机构47和第二齿轮传动机构48，第一齿轮传动机构47上包括第一输出齿轮471，第二齿轮传动机构48上包括第二输出齿轮481，第一输出齿轮471与第二输出齿轮481反向转动，隔板42靠近齿轮安装腔44的一侧设有齿条421，齿条421分别与第一输出齿轮471与第二输出齿轮481啮合，伺服电机46正转或反转以使得相邻隔板42反向移动，以改变通水孔43位于隔板42的下方或上方。本领域技术人员容易理解的是，本发明中，对第一齿轮传动机构47和第二齿轮传动机构48的具体结构和传动比并没有限制，只要第一输出齿轮471与第二输出齿轮481反向转动，可以与齿条配合以相同的线速度反向的升降隔板，即可实现本发明的传动要求。本实施例中，第一齿轮传动机构47为固定在转轴45上单独的一个第一输出齿轮471，第二齿轮传动机构48中的第二输出齿轮481与转轴上的齿轮之间具有一个中间齿轮，使得第一输出齿轮471和第二输出齿轮481转动方向相反。
28.人工湿地基质2自上而下依次包括砂石填料层21、煤渣层22、固定化微生物层23、砾石层24、固定化微生物层23、煤渣层22和砂石填料层21，曝气装置5的出气口设置于砾石层24内。这种人工湿地处理系统在使用的过程中，水流在经过相邻污水处理池1时，从自上
向下流变换成自下向上流，并且可通过伺服电机46带动隔板42移动来改变水流方向，使得人工湿地基质2双向都能够用于过滤固体悬浮物，在改变水流方向的过程中能够扩大曝气装置5对好氧微生物的供氧范围，使两固定化微生物层23都能够高效的分解固体悬浮物，促进好氧微生物分解固体悬浮物，提高污水的处理效率，有效防止人工湿地处理系统堵塞。
29.参见图8，图8中并排设有三个第一曝气管道51，在水流自上而下流动时，第一曝气管道51所能供氧的范围靠下，如虚线所示，在水流自下而上流动时，第一曝气管道51所能供氧的范围上移，如实线所示，在供氧范围内的好氧微生物的数量和活性能够显著增加，通过间歇性的切换水流方向能够使得第一曝气管道51的供氧范围成为两者的并集，再与两侧的固定化微生物层23配合，可显著提升微生物活性，促进好氧微生物分解固体悬浮物，提高污水的处理效率，有效防止人工湿地处理系统堵塞。
30.本实施例中，每个污水处理池1内均设置有基质定位框架6，基质定位框架6包括底板61，底板61上固定有定位索支撑框62，基质定位框架6侧面设置有栅栏状或网格状定位索63，人工湿地基质2设置于基质定位框架6内，曝气装置5从基质定位框架6伸入。采用该结构能够有效防止人工湿地基质2横向移动而影响隔板42的上下移动，特别是能够防止砾石层24卡住隔板42。
31.本实施例中，基质定位框架6上设置有第一曝气管道51，曝气装置5包括气泵52，气泵52出口分别连接有穿过污水处理池1侧壁的第二曝气管道53，当基质定位框架6置入污水处理池1内时，第一曝气管道51与第二曝气管道53对接连通。采用该结构使得基质定位框架6能够连同人工湿地基质2一起吊起，可被方便的更换，且在放入和取出的过程中能够方便的实现第一曝气管道51与所述第二曝气管道53的对接连通。
32.本实施例中，砂石填料层21、煤渣层22、固定化微生物层23、砾石层24、固定化微生物层23、煤渣层22和砂石填料层21每一层的界面上均横向设置有用于分隔的栅栏状或网格状定位索63，定位索63固定于基质定位框架6上。采用该结构能够有效防止基质定位框架6内各基质层之间竖向移动，特别是防止砾石层24因重力沉底。
33.本实施例中，为使得隔板42能够顺利的上下滑移，减少阻力和人工湿地基质2阻挡的影响。隔板42的上下两端均设置有刃口422。
34.本实施例中，为减少滑槽41与隔板42间隙之间漏过污水，滑槽41的内侧面设有密封条49，密封条49与隔板42相抵。
35.本实施例中，污水处理池1的进水侧设置有固体悬浮物前处理装置7，固体悬浮物前处理装置7包括储水槽71，储水槽71上方设有污水排入口8，储水槽71内设有由滤板制成的漏斗72，漏斗72底部与储水槽71底部相抵，漏斗72下方外侧的储水槽71内设有水泵73，水泵73出口连接有出水管道74，出水管道74的出口伸入相邻的污水处理池1内，漏斗72底部设置有连通漏斗72的导向筒75，导向筒75内转动设置有螺杆76，导向筒75的出口连接出水管道74，螺杆76端部与水泵73的电机通过传动机构77传动连接。由于人工湿地处理的污水中固体悬浮物的含量并不一致，因此如果固体悬浮物含量高，为了防止堵塞理应减少污水的处理量，而如果固体悬浮物含量低，为提高污水处理效率，理应增加污水的处理量，而对每次处理的污水先进行固体悬浮物含量检测，再进行处理消耗人力太大，显然是不切实际的。采用该结构在污水进入污水处理池之前先将固体悬浮物过滤，过滤出的悬浮物自动落入漏斗72底部，水则经过滤后落入漏斗72下方，通过启动水泵73可持续的向污水处理池1内泵入
污水，水泵73的电机通过传动机构77对螺杆76提供动力，螺杆76旋转将过滤出的固体悬浮物再混入到出水管道74中，由于传动比确定，因此经过滤的污水中混入的固体悬浮物能够按设定的比例混入，无论污水原本固体悬浮物含量的高低，最终都是以小于等于设定的固体悬浮物含量被泵入到污水处理池中，有效防止固体悬浮物含量过高，易于根据人工湿地的分解效率来控制泵入污水的量，防止因固体悬浮物超出人工湿地的处理能力而堵塞人工湿地。
36.由于温度的不同，微生物的活性不同，一般在28-30℃左右时，微生物的活性最佳，即夏季时微生物活性最佳，人工湿地能够处理固体悬浮物的效率越高，而在冬季时，由于水温较低，微生物活性降低，处理固体悬浮物的效率也降低，而污水中其他的例如重金属元素的吸收是通过基质的吸附完成的，温度并不会影响其效率，因此污水总量不必因温度的变化而变化，只需在微生物活性降低时减少固体悬浮物的排入即可。
37.本实施例中，传动机构77包括在水泵73的电机731的输出轴上可轴向移动的锥轮771以及转动套设于导向筒75上的压紧臂772，压紧臂772上转动设置有从动轮773，从动轮773与锥轮771贴合，从动轮773上同心的设置有第一皮带轮774，螺杆76端部设置有第二皮带轮775，第一皮带轮774与第二皮带轮775通过皮带传动，锥轮771一端抵接复位弹簧776，锥轮771另一端抵接热胀冷缩顶杆777，热胀冷缩顶杆777包括壳体7771，壳体7771内设置有活塞腔7772，活塞腔7772内设置有活塞7773，活塞7773上连接有伸出壳体7771的顶杆7774，活塞腔7772内填充有热胀冷缩介质7775，热胀冷缩介质7775升温时，顶杆7774推动锥轮771在电机731的输出轴上轴向移动以增加从动轮773的线速度。通过上述结构能够给在夏季温度较高时增加排入人工湿地的污水中固体悬浮物的含量，在冬季温度较低时减少排入人工湿地的污水中固体悬浮物的含量，从而能够充分有效利用其处理能力，并且保证排入人工湿地的污水中的固体悬浮物总量低于人工湿地的处理效率，有效防止人工湿地因被固体悬浮物堵塞而瘫痪。
38.具体的，在运行过程中，压紧臂772上的从动轮773外周始终与锥轮771的外周贴合，在温度变化时，热胀冷缩顶杆777在升温时伸出长度变长，使得锥轮771轴向移动，在电机731以恒定转速运行的过程中，锥轮771与从动轮773贴合的位置发生变化，使得从动轮773的转速发生变化，在热胀冷缩顶杆777升温伸出距离较长时，从动轮773的转速增大，在热胀冷缩顶杆777降温伸出距离较短时，从动轮773的转速减小，从而实现在高温时自动增加污水中固体悬浮物的含量，在低温时自动减少污水中固体悬浮物的含量的效果，配合人工湿地中微生物在高温时活性较高，在低温时活性较低，能够充分有效利用其处理能力，并且保证排入人工湿地的污水中的固体悬浮物总量低于人工湿地的处理效率，有效防止人工湿地因被固体悬浮物堵塞而瘫痪。
39.为保证从动轮773外周始终与锥轮771外周紧密贴合，压紧臂772上设有压紧机构778。本实施例中，压紧机构778包括设置于压紧臂772上的配重块7781。通过增加压紧臂772的重量使得从动轮773外周始终与锥轮771外周紧密贴合，压紧机构772还包括套设于导向筒75上的扭簧7782，扭簧7782将压紧臂772弹向锥轮771。通过扭簧7782的弹力使得从动轮773外周始终与锥轮771外周紧密贴合。
40.本实施例中，采用的热胀冷缩介质7775为压缩气体。本领域技术人员容易理解的是，在其他实施例中，也可以采用其他的热胀冷缩介质。
41.本实施例中，顶杆7774与锥轮771相抵的一端设置有万向轮779。设置万向779轮能够减少顶杆7774端部与锥轮771之间的磨损。
42.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。