一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统

文档序号:182127 发布日期:2021-11-02 浏览:59次 >En<

阅读说明:本技术 一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统 (Ecological landscape artificial wetland system of three-dimensional horizontal subsurface flow ) 是由 王迎蒙 叶根喜 刘永启 陈正宗 栗艳兵 林珊 马慧伦 于 2021-04-29 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统,属于人工湿地系统技术领域,包括生态池塘和水平潜流湿地,水平潜流湿地的一侧堤坝上设有污水进口,水平潜流湿地对称的另一侧堤坝上设有净化水出口,水平潜流湿地用于净化污水。本发明提出的一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统,中管在旋转的过程中带动风扇也旋转,吸引外界的气体经过进气管流入罐体内,则通过扇形齿轮在旋转过程中与扇形齿轮啮合时,会带动喷洒管同样旋转一定角度后,泵体和喷洒管之间连接有复位弹簧,复位弹簧用于齿轮与扇形齿轮脱离期间带动喷洒管恢复至初始的位置,继续下次啮合,实现不断的摆动从而实现其多角度喷洒的方式。(The invention discloses a three-dimensional horizontal subsurface flow ecological landscape constructed wetland system, which belongs to the technical field of constructed wetland systems and comprises an ecological pond and a horizontal subsurface flow wetland, wherein a sewage inlet is arranged on a dam on one side of the horizontal subsurface flow wetland, a purified water outlet is arranged on a dam on the other side of the horizontal subsurface flow wetland, and the horizontal subsurface flow wetland is used for purifying sewage. The invention provides a three-dimensional horizontal subsurface ecological landscape artificial wetland system, wherein a middle pipe drives a fan to rotate in the rotating process, so that outside gas is sucked to flow into a tank body through an air inlet pipe, when a sector gear is meshed with the sector gear in the rotating process, a spray pipe is driven to rotate for a certain angle, a return spring is connected between a pump body and the spray pipe, and the return spring is used for driving the spray pipe to return to the initial position during the separation of the gear and the sector gear, and continuing to mesh next time, so that the constant swinging is realized, and the multi-angle spraying mode is realized.)

一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统

技术领域

本发明涉及人工湿地系统技术领域,特别涉及一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统。

背景技术

人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统,其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行污水处理。人工湿地污水处理技术是20世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术,一般由人工基质和生长在其上的水生植物(如芦苇、香蒲等)组成,是一个独特的土壤(基质)一植物一微生物生态系统。当污水通过系统时,其中污染物质和营养物质被系统吸收、转化或分解,从而使水质得到净化

表面流人工湿地占地过大,且处理负荷低,处理效果不佳,管理维护量大,单纯采用表面流人工湿地并不经济。因此考虑采用潜流人工湿地+生态塘的处理模式。水平潜流人工湿地与垂直潜流人工湿地均具有处理负荷高,处理效果好的特点。但垂直潜流人工湿地建设费用较高,且管理维护较为复杂,尤其当湿地运行一定年限需要更换填料时,垂直潜流人工湿地更换填料相对困难,且需要重建内部管渠。

TN方面由于国内外的湿地工程技术规范对TN的去除均未有明确的标准,在实际水处理过程中,潜流人工湿地对TN有一定去除效率,主要是由于湿地填料缺氧区发生反硝化反应,其次是湿地植物生物合成减少了水中的TN含量。从上表综合比较可以看出除表面流湿地外人工湿地系统对污染物有着较好的处理效果,在两种处理效果好的潜流湿地中垂直潜流人工湿地较水平潜流湿地构造复杂维护繁琐。因此本方案中推荐主要采用运行维护相对简单的水平潜流人工湿地。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统,包括生态池塘和水平潜流湿地,水平潜流湿地的一侧堤坝上设有污水进口,水平潜流湿地对称的另一侧堤坝上设有净化水出口,水平潜流湿地用于净化污水,污水进口流入的污水经过净化后流入净化水出口,净化水出口与水位提升组件连接,水位提升组件用于抽取净化水送入生态池塘内;

所述生态池塘内设有防堵塞组件,防堵塞组件内连接的有位于生态池塘外部的有氧喷洒机构,有氧喷洒机构用于抽取防堵塞组件内的液体、淤泥和粪便混合物以旋转摆动的方式喷向生态池塘内。

进一步地,水平潜流湿地包括隔水层、基质层、植物架、挺水植物和湿地池,隔水层铺设在湿地池表面上用于避免液体渗透,植物架的四边与湿地池的四边相接,植物架和隔水层之间形成净化通道,基质层间隔分布设置在植物架和隔水层之间的净化通道内,挺水植物固定在植物架上,并且挺水植物的根须插入基质层内,净化通道的两端分别与污水进口和净化水出口连通。

进一步地,水位提升组件包括底座、泵体、主管、支管和外壳,底座、泵体、主管和安装在外壳内,泵体安装在底座上固定,泵体的输入端与主管连接,泵体输出端连接的水管穿入生态池塘内,支管等间距的分布在主管上,支管的端口插入净化水出口内。

进一步地,防堵塞组件包括外架、水生植物、过滤网和支柱,外架的四个端角与支柱固定,支柱浇筑在生态池塘的塘底,水生植物栽种在外架上,过滤网密封外架和支柱形成的开口。

进一步地,有氧喷洒机构包括罐体、抽管、中管、旋转组件、进气管、喷洒组件和电机,电机的底面与托板相接,进气管与罐体的侧面连通,托板的底部固定在罐体的侧面上,电机输出端连接的电机轴插入罐体内与第一伞齿轮相接。

进一步地,所述抽管一端穿入过滤网内,抽管另一端穿入罐体内,旋转组件套在中管上与第一伞齿轮啮合,中管的底部与抽管密封连接,抽管的顶端与喷洒组件连接。

进一步地,旋转组件包括第二伞齿轮、套环、支柱和风扇,第二伞齿轮、套环和风扇依次上下并排套在中管上固定,第二伞齿轮与第一伞齿轮啮合,套环的侧周面径向固定的支柱与罐体活动连接。

进一步地,喷洒组件包括扇形齿轮、泵体、齿轮、曲管和喷洒管,扇形齿轮套在中管上,中管与曲管一端口之间活动连接,曲管的另一端口接在泵体上,泵体的管口与喷洒管之间活动连接,喷洒管穿出罐体延伸至生态池塘的上方,喷洒管的外壁上套有齿轮,齿轮与扇形齿轮啮合。

进一步地,泵体和喷洒管之间连接有复位弹簧,复位弹簧用于齿轮与扇形齿轮脱离期间带动喷洒管恢复至初始的位置。

进一步地,进气管位于风扇的下方。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

本发明提出的一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统,通过外部的电机驱动中管旋转,中管在旋转的过程中带动风扇也旋转,则风扇在旋转的过程中产生气流变化,吸引外界的气体经过进气管流入罐体内,中管旋转过程中扇形齿轮同步旋转,则通过扇形齿轮在旋转过程中与扇形齿轮啮合时,会带动喷洒管同样旋转一定角度后,泵体和喷洒管之间连接有复位弹簧,复位弹簧用于齿轮与扇形齿轮脱离期间带动喷洒管恢复至初始的位置,继续下次啮合,实现不断的摆动从而实现其多角度喷洒的方式,并且喷洒管为同心的双层管体,其最内部的管体与曲管连接,风扇旋转的气体经过喷洒管外部的管体排出,从而提高的喷洒液体的氧气混合程度。

附图说明

图1为本发明的整体立体图;

图2为本发明的水平潜流湿地结构图;

图3为本发明的水位提升组件立体图;

图4为本发明的防堵塞组件结构图;

图5为本发明的有氧喷洒机构结构图;

图6为本发明的有氧喷洒机构内部结构图;

图7为本发明的旋转组件结构图;

图8为本发明的喷洒组件结构图。

图中:1、生态池塘;2、水平潜流湿地;21、隔水层;22、基质层;23、植物架;24、挺水植物;25、湿地池;26、污水进口;27、净化水出口;4、水位提升组件;41、底座;42、提升水泵;43、主管;44、支管;45、外壳;5、防堵塞组件;51、外架;52、水生植物;53、过滤网;54、支撑柱;6、有氧喷洒机构;61、罐体;62、抽管;63、中管;64、旋转组件;641、第二伞齿轮;642、套环;643、支柱;644、风扇;65、进气管;66、喷洒组件;661、扇形齿轮;662、泵体;663、齿轮;664、曲管;665、喷洒管;67、电机;671、第一伞齿轮。

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一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1,一种立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统,包括生态池塘1和水平潜流湿地2,水平潜流湿地2的一侧堤坝上设有污水进口26,水平潜流湿地2对称的另一侧堤坝上设有净化水出口27,水平潜流湿地2用于净化污水,污水进口26流入的污水经过净化后流入净化水出口27,净化水出口27与水位提升组件4连接,水位提升组件4用于抽取净化水送入生态池塘1内。

生态池塘1内设有防堵塞组件5,防堵塞组件5内连接的有位于生态池塘1外部的有氧喷洒机构6,有氧喷洒机构6用于抽取防堵塞组件5内的液体、淤泥和粪便混合物以旋转摆动的方式喷向生态池塘1内。

请参阅图2,水平潜流湿地2包括隔水层21、基质层22、植物架23、挺水植物24和湿地池25,隔水层21铺设在湿地池25表面上用于避免液体渗透,植物架23的四边与湿地池25的四边相接,植物架23和隔水层21之间形成净化通道,基质层22间隔分布设置在植物架23和隔水层21之间的净化通道内,挺水植物24固定在植物架23上,并且挺水植物24的根须插入基质层22内,净化通道的两端分别与污水进口26和净化水出口27连通,水平潜流湿地2所净化的污水在基质层22表面以下,从池体进水端水平流向出水端的人工湿地,污水从以水平方式在基质层22空隙中流动,污染物在微生物、基质和挺水植物24的共同作用下,通过一系列的物理、物化和生物作用得以去除,水平潜流人工湿地水力负荷高,对BOD、COD、SS、重金属等污染物的去除效果较好,且无恶臭和蚊蝇滋生。

湿地中的不溶性的有机物主要是通过基质层22的过滤作用而被截留在湿地中;可溶性有机物则通过挺水植物24根系生物膜的吸附、吸收及生物降解过程而被分解去除。生物降解过程主要是通过好氧和厌氧代谢得到降解,从而降低污水的BOD、COD。

大多数污水中N是主要成分。N在环境中以多种形式存在,有复杂的循环路径。TN由不同比例颗粒的有机氮、溶解有机氮、氨氮、亚硝态氮和硝态氮。N2和N20在N循环中很重要。矿化、生物吸收、硝化和异化(硝态氮到氨氮DNRA)是使氮的一种形式转到另一种形式的过程,这些过程是物质平衡过程,N在同一个系统内循环,从而致使N从系统中得到去除。大量的研究表明湿地中氮的去除路径主要为生物硝化一反硝化。N在湿地中的主要转化过程如表1所示:

表1氮的主要转化过程

过程 物质 产物
矿化 有机质 氨氮
生物吸收 氨氮、硝态氮
硝化 氨氮 硝态氮
反硝化 硝态氮 氮气
DNRA 硝态氮 氨氮
挥发 氨氮+高pH 氨气
同氮 氮气 有机氮

无机磷是湿地植物必需的养分。废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的ATP、DNA及RNA等有机成分,通过植物收割而去除。物理化学作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应,这种作用对无机磷的去除会因填料中Ca和Fe可与P043-反应而沉淀去除P043-因而除磷效果较好的填料非常重要,含钙质或铁质的地下水渗入人工湿地也有利于磷的去除。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化(将磷纳入其分子组成)和对磷的过量积累。由于植物中植物光合反应、暗反应交替进行,根毛输氧多少的交替出现,以及系统内部不同区域对氧消耗量的差异,导致了系统中厌氧、好氧的交替出现,使磷的过量释放和过量积累得以完成,这是常规二级处理方式所难以满足的。在湿地系统中磷有着一系列的变化形式。如表2所示。

表2磷主要转化过程表

过程 物质 产物
矿化 有机质 正磷酸
生物吸收 正磷酸 有机磷
吸附 正磷酸 磷-粘土/金属水化合物
沉降 正磷酸 离散状态磷矿物质
脱附 磷-粘土/金属水化合物 正磷酸

请参阅图3,水位提升组件4包括底座41、提升水泵42、主管43、支管44和外壳45,底座41、提升水泵42、主管43和安装在外壳45内,提升水泵42安装在底座41上固定,提升水泵42的输入端与主管43连接,提升水泵42输出端连接的水管穿入生态池塘1内,支管44等间距的分布在主管43上,支管44的端口插入净化水出口27内,并且通过设置的水位提升组件4,进行水流的提升作用,提升水泵42将净化的过的水流通过支管44分流至多点排入生态池塘1内,让其后续的净化速率有所提升。

请参阅图4,防堵塞组件5包括外架51、水生植物52、过滤网53和支撑柱54,外架51的四个端角与支撑柱54固定,支撑柱54浇筑在生态池塘1的塘底,水生植物52栽种在外架51上,过滤网53密封外架51和支撑柱54形成的开口,利用过滤网53实现过滤的目的,避免导致将有氧喷洒机构6管内堵塞的问题。

请参阅图5-6,有氧喷洒机构6包括罐体61、抽管62、中管63、旋转组件64、进气管65、喷洒组件66和电机67,电机67的底面与托板相接,进气管65与罐体61的侧面连通,托板的底部固定在罐体61的侧面上,电机67输出端连接的电机轴插入罐体61内与第一伞齿轮671相接,电机67驱动第一伞齿轮671旋转。

抽管62一端穿入过滤网53内,抽管62另一端穿入罐体61内,旋转组件64套在中管63上与第一伞齿轮671啮合,中管63的底部与抽管62密封连接,中管63的顶端与喷洒组件66连接,中管63的两端与抽管62和曲管664之间处于活动连接的状态,其目的在于中管63都可以旋转,并且在旋转的过程中,其密封性是不受影响的。

请参阅图7,旋转组件64包括第二伞齿轮641、套环642、支柱643和风扇644,第二伞齿轮641、套环642和风扇644依次上下并排套在中管63上固定,第二伞齿轮641与第一伞齿轮671啮合,套环642的侧周面径向固定的支柱643与罐体61活动连接,通过外部的电机67驱动中管63旋转,中管63在旋转的过程中带动风扇644也旋转,则风扇644在旋转的过程中产生气流变化,吸引外界的气体经过进气管65流入罐体61内。

请参阅图8,喷洒组件66包括扇形齿轮661、泵体662、齿轮663、曲管664和喷洒管665,扇形齿轮661套在中管63上,中管63与曲管664一端口之间活动连接,曲管664的另一端口接在泵体662上,泵体662的管口与喷洒管665之间活动连接,泵体662用于抽取液体经过喷洒管665喷出,喷洒管665穿出罐体61延伸至生态池塘1的上方,喷洒管665的外壁上套有齿轮663,齿轮663与扇形齿轮661啮合,扇形齿轮661只有一部分有齿轮,则通过扇形齿轮661在旋转过程中与扇形齿轮661啮合时,会带动喷洒管665同样旋转一定角度后,泵体662和喷洒管665之间连接有复位弹簧,复位弹簧用于齿轮663与扇形齿轮661脱离期间带动喷洒管665恢复至初始的位置,继续下次啮合,实现不断的摆动从而实现其多角度喷洒的方式,并且喷洒管665为同心的双层管体,其最内部的管体与曲管664连接,风扇644旋转的气体经过喷洒管665外部的管体排出,从而提高的喷洒液体的氧气混合程度,通过单一动力源,实现其旋转摆动以及提高气流变化的目的。

处理尾水、保护周边地表水体是首要功能,坚持遵守生态性原则。污水处理与生态构建相辅相成,前者为后者的稳定提供保障,处于生态大背景之下的水处理工艺能够稳定、有效运行,且避免了传统污水处理的呆板和乏味,此过程除尾水进入湿地系统,并且水在自流过程中经历多次跌水,整个湿地系统的立体感不仅可感而且可观,人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地块,人工湿地是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地的植物还能够为水体输送氧气,增加水体的活性。湿地植物在控制水质污染,降解有害物质上也起到了重要的作用。人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点,非常适合中、小城镇的污水处理。

综上所述;本发明的立体式水平潜流的生态景观人工湿地系统,水平潜流湿地2所净化的污水在基质层22表面以下,从池体进水端水平流向出水端的人工湿地,污水从以水平方式在基质层22空隙中流动,污染物在微生物、基质和挺水植物24的共同作用下,通过一系列的物理、物化和生物作用得以去除,水平潜流人工湿地水力负荷高,对BOD、COD、SS、重金属等污染物的去除效果较好,且无恶臭和蚊蝇滋生,通过外部的电机67驱动中管63旋转,中管63在旋转的过程中带动风扇644也旋转,则风扇644在旋转的过程中产生气流变化,吸引外界的气体经过进气管65流入罐体61内,中管63旋转过程中扇形齿轮661同步旋转,则通过扇形齿轮661在旋转过程中与扇形齿轮661啮合时,会带动喷洒管665同样旋转一定角度后,泵体662和喷洒管665之间连接有复位弹簧,复位弹簧用于齿轮663与扇形齿轮661脱离期间带动喷洒管665恢复至初始的位置,继续下次啮合,实现不断的摆动从而实现其多角度喷洒的方式,并且喷洒管665为同心的双层管体,其最内部的管体与曲管664连接,风扇644旋转的气体经过喷洒管665外部的管体排出,从而提高的喷洒液体的氧气混合程度。

处理尾水、保护周边地表水体是首要功能,坚持遵守生态性原则。污水处理与生态构建相辅相成,前者为后者的稳定提供保障,处于生态大背景之下的水处理工艺能够稳定、有效运行,且避免了传统污水处理的呆板和乏味,此过程除尾水进入湿地系统,并且水在自流过程中经历多次跌水,整个湿地系统的立体感不仅可感而且可观,人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地块,人工湿地是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地的植物还能够为水体输送氧气,增加水体的活性。湿地植物在控制水质污染,降解有害物质上也起到了重要的作用。人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点,非常适合中、小城镇的污水处理。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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