一种防堵脱氮的湿地结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种防堵脱氮的湿地结构，通过人工湿地结构的合理创新，将湿地分为升流处理区和旋流处理区，在旋流处理区充分去处不溶性污染物后，再进入升流处理区进行进一步处理，有效防止了湿地中因填料间空隙较小而不溶性污染物过多而形成的堵塞情况；同时，通过合理布设回流管道，利用污水原水作为回流的动力源和反硝化反应的碳源，进行脱氮处理，在不增加运行成本的情况下,使出水水质得以改善。
【专利说明】
一种防堵脱氮的湿地结构
技术领域
[0001]本实用新型属于人工湿地技术领域，具体涉及一种防堵脱氮的湿地结构。
【背景技术】
[0002]人工湿地是一种人工强化后的自然污水处理方式，主要利用湿地内基质的过滤吸附，微生物和湿地植物对污染物的吸收和降解作用来去除水中的各种污染物，具有能耗低，环保，处理效果好等特点，在我国一些分散居住或村镇地区，常常利用这种方式对其生活生产污水进行处理。
[0003]我国在改良人工湿地方面作了不少研究，如中国专利“CN201520455468”公布了一种人工湿地污水处理系统，包括至少两个相互串联连通的净水箱，净水箱包括箱体和种植槽;箱体包括方形框体;方形框体的两个纵、横板之间设有若干根横、纵连杆;种植槽包括顶部开口的容器主体以及环形凸沿;每个种植槽的容器主体均插接于方形插接孔中，每个种植槽的环形凸沿均搭接在与其对应的方形插接孔的边沿上。该实用新型具有结构简单、拆装方便的优点，使湿地污水处理系统的维护可操作性更强；又如中国专利“CN201520393405”公开了一种无动力生态污水处理系统，污水通过城镇家庭化粪池后汇集进入人工湿地，通过布水槽均匀进入一级水平潜流人工湿地，之后进入二级表流人工湿地，然后进入坑塘或河流，坑塘或河流边坡上栽植香蒲或矮化芦苇，在水中布置人工生态浮岛。该实用新型利用农村原有坑塘及河流，很大程度上降低建设费用;无需专业运行管理，只需定期清理，降低了维护保养费和设备的运行费用，绿化景观效果好。
[0004]然而，现有的人工湿地处理系统仍存在一些问题，很多人工湿地前端对污水中的不溶性污染物去除程度不够，导致后端时常出现堵塞的问题，影响了人工湿地的正常运行，另外，很多人工湿地脱氮效果不明显，致使污水出水含氮量高，容易引起自然水体富营养化等情况。
【实用新型内容】
[0005]为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种防堵脱氮的湿地结构，本实用新型通过人工湿地结构的合理创新，将湿地分为升流处理区和旋流处理区，在旋流处理区充分去处不溶性污染物后，再进入升流处理区进行进一步处理，能够有效防止了湿地中因填料间空隙较小而不溶性污染物过多而形成的堵塞情况；同时，通过合理布设回流管道，利用污水原水作为回流的动力源和反硝化反应的碳源，进行脱氮处理，在不增加运行成本的情况下使出水水质得以改善。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种防堵脱氮的湿地结构，包括升流处理区和旋流处理区，旋流处理区环绕在所述升流处理区周围；
[0007]所述升流处理区为中空圆柱体，在所述升流处理区内装填湿地基质并种植湿地植物;在所述升流处理区下方铺设有布水管，所述布水管进水端连通所述旋流处理区；在所述升流处理区上部设置回流管，所述回流管连通所述旋流处理区顶部;所述升流处理区的上部还设置有出水管，所述回流管和出水管上设置有相应的控制阀门；所述回流管设置于设计水位以下和湿地基质以上，所述出水管的标高在回流管之上且持平或高于设计水位；
[0008]所述旋流处理区横向截面为环形，旋流处理区纵向截面为倒三角型或直角梯形；在所述旋流处理区内装填旋流处理区填料;在所述旋流处理区的侧壁上设置有进水管，在所述旋流处理区内部纵向设置有流向控制隔墙，所述进水管和回流管位于在所述隔墙的正侦L进水管的出水口应正对所述回流管出水口的下方;在所述旋流处理区的底部设置有排泥管，所述排泥管和布水管位于所述隔墙的背侧。
[0009]进一步的是，所述升流处理区上方种植湿地植物且敞开于空气中；所述升流处理区直径为3-10m，湿地设计水位为1.0-2.5m，总有效容积为7-200m3;所述升流处理区间装填的湿地基质包括卵石、烁石和土壤，所述湿地基质的粒径为0.1-5Cm，所述湿地基质为均质基质或分级装配。
[0010]进一步的是，所述回流管管径为50-150mm，所述回流管进水口安装高度应在湿地基质之上且在湿地设计水位下2-3cm，回流管上安装有回流阀门，回流管出水口位于旋流处理区进水管出水口处上方，回流管出水口方向应垂直向下。
[0011]进一步的是，所述出水管位于升流处理区上方，管径小于回流管，管径为40-1 OOmm，在所述出水管上安装有出水阀门。
[0012]进一步的是，所述旋流处理区高度为0.3-1.0m，所述旋流处理区的倒三角型或直角梯形的斜边倾角0为45-75°，旋流处理区容积与升流处理区容积比为1:6-1:3;旋流处理区填料采用砾石或卵石。
[0013]进一步的是，所述布水管进水口位于旋流处理区末端的上方，布水管的管径为40-120mm，在所述布水管上均匀设置有孔径10-20mm的出水孔。
[0014]进一步的是，所述进水管沿旋流方向切向进水，管径为50-150mm，在所述进水管上安装有进水阀门。
[0015]进一步的是，所述排泥管的管径为50-200mm，在所述排泥管上安装有排泥阀门。
[0016]进一步的是，在所述旋流处理区上部并且对应于回流管的横向对侧处设置有沼气导流管。
[0017]采用本技术方案的有益效果:
[0018]本实用新型中，旋流处理区的流体力学和结构设计使得污水中的不溶性污染物更易被截流，从而减少了污水带入后期升流处理区的颗粒污染物，有效地防止了堵塞情况的发生。
[0019]本实用新型中，充分利用了回流管道的设计，使污水反复经历了厌氧/兼氧/好氧多个过程，并充分利用了进水中的碳源为反硝化反应提供了良好的条件，使系统的脱氮效率更高，出水水质更好。
[0020]本实用新型中，旋流处理区和升流处理区均通过合理的结构设计避免了出现明显的流动死角，整个系统内流态较好，装置的容积利用高。
[0021]本实用新型中，通过相应的结构设计，充分利用了污水进水的动力作为循环的驱动力，防止了堵塞的情况，使污水流动需要的动力较小，从而减少了整个系统的能耗，且整个系统的操作管理方便，运行维护需投入的成本低。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的一种防堵脱氮的湿地结构的剖面结构示意图；
[0023]图2为本实用新型的一种防堵脱氮的湿地结构的俯视图；
[0024]图3为本实用新型的回流循环示意图；
[0025]其中，I是升流处理区，2是旋流处理区，3是进水管，4是进水阀门，5是出水管，6是出水阀门，7是排泥管，8是排泥阀门，9是回流管，10是回流阀门，11是布水管，12是旋流处理区填料，13是湿地基质，14是进水流向，15是旋流处理区流向，16是布水流向，17是回流流向，18是出水流向，19是隔墙，20是沼气导流管。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
[0027]实施例一，如图1和图2所示，一种防堵脱氮的湿地结构，包括升流处理区I和旋流处理区2，旋流处理区2环绕在所述升流处理区I周围；
[0028]所述升流处理区I为中空圆柱体，在所述升流处理区I内装填湿地基质13并种植湿地植物;在所述升流处理区I下方铺设有布水管11，所述布水管11进水端连通所述旋流处理区2;在所述升流处理区I上部设置回流管9，所述回流管9连通所述旋流处理区2顶部;所述升流处理区I的上部还设置有出水管5，所述回流管9和出水管5上设置有相应的控制阀门；所述回流管9设置于设计水位以下和湿地基质13以上，所述出水管5的标高在回流管9之上且持平或高于设计水位；
[0029]所述旋流处理区2横向截面为环形，旋流处理区2纵向截面为倒三角型或直角梯形;在所述旋流处理区2内装填旋流处理区填料12;在所述旋流处理区2的侧壁上设置有进水管3，在所述旋流处理区2内部纵向设置有流向控制隔墙19，所述进水管3和回流管9位于在所述隔墙19的正侧;进水管3的出水口应正对所述回流管9出水口的下方;在所述旋流处理区2的底部设置有排泥管7，所述排泥管7和布水管11位于所述隔墙19的背侧。
[0030]实施例二，在实施例一的基础上，所述升流处理区I上方种植湿地植物且敞开于空气中；所述升流处理区I直径为3-10m，湿地设计水位为1.0-2.5m，总有效容积为7_200m3 ；所述升流处理区I间装填的湿地基质13包括卵石、砾石和土壤，所述湿地基质13的粒径为0.1-5cm，所述湿地基质13为均质基质或分级装配。
[0031]所述回流管9管径为50-150mm，所述回流管9进水口安装高度应在湿地基质13之上且在湿地设计水位下2-3cm，回流管9上安装有回流阀门10，回流管9出水口位于旋流处理区2进水管3出水口处上方，回流管9出水口方向应垂直向下。
[0032]所述出水管5位于升流处理区I上方，管径小于回流管9，管径为40-100mm，在所述出水管5上安装有出水阀门6。
[0033]实施例三，在实施例一的基础上，所述旋流处理区2高度为0.3-1.0m，所述旋流处理区(2)的倒三角型或直角梯形的斜边倾角0为45-75°，旋流处理区2容积与升流处理区I容积比为1:6-1:3;旋流处理区2装填填料采用砾石或卵石。
[0034]所述布水管11进水口位于旋流处理区2末端的上方，布水管11的管径为40-120mm，在所述布水管11上均匀设置有孔径10-20mm的出水孔，所述出水孔在平面上布满整个升流处理区I。
[0035]所述进水管3沿旋流方向切向进水，管径为50-150mm，在所述进水管3上安装有进水阀门4。
[0036]所述排泥管7的管径为50-200mm，在所述排泥管7上安装有排泥阀门8。
[0037]在所述旋流处理区2的上部并且对应于回流管9的横向对侧处设置有沼气导流管
20 ο
[0038]实施例四，在实施例二的基础上，所述旋流处理区2高度为0.3-1.0m,斜边安装倾角0为45-75°，旋流处理区2容积与升流处理区I容积比为1:6-1:3;旋流处理区填料12采用砾石或卵石。
[0039]所述布水管11进水口位于旋流处理区2末端的上方，布水管11的管径为40-120mm，所述布水管11的出水处分布在升流处理区I下方，在所述布水管11上设置有孔径10_20mm的出水孔，所述出水孔在平面上布满整个升流处理区I。
[°04°]所述进水管3沿旋流方向切向进水，管径为50-150mm，在所述进水管3上安装有进水阀门4。
[0041]所述排泥管7安装在旋流处理区2的底部，管径为50-200mm，在所述排泥管7上安装有排泥阀门8。
[0042]在所述旋流处理区2的上部和回流管9的对侧处设置有沼气导流管20。
[0043]实施例五，为本实用新型的一种优选实施方案:
[0044]所述升流处理区I为直径设为5m，湿地设计水位为2m，总有效容积为40m3;以卵石作为湿地基质13，升流处理区I下方卵石粒径为3cm，升流处理区I上方卵石粒径为Icm;回流管9管径为60mm，安装在设计水位以下3cm;出水管5管径为40mm，安装在升流处理区I上方。
[0045]所述旋流处理区2高度为0.5m，其斜边安装倾角0为45°，所述旋流处理区2与升流处理区I容积比约为1:5，并安装隔墙19;所述布流管管径为50mm，在布流管上设置1mm的出水孔;进水管3管径为60mm;排泥管7在旋流处理区2内安装在另一侧的底部，其管径为60mm，并安装排泥阀门8。
[0046]为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述:
[0047I污水由进水管3进入旋流处理区2 ；污水在旋流处理区2进行旋转流动，去除固态污染物;去除固态污染物的污水进入升流处理区I，经升流处理区I净化污水;净化后进入升流处理区I上方与空气接触，通过空气复氧，与水中的微生物进行硝化反应，将水中的氮转化为硝态氮;复氧和硝化反应完成后，污水通过回流管9重新流入旋流处理区2，流向如图3所示;进水管3旋流动力携带回流水在旋流处理区2流动，回流水在旋流处理区2处进行反硝化反应去除污水中的氮，产生的气体从沼气导流管20排放;污水经过多次回流循环后，从出水管5排放。
[0048]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，包括升流处理区(I)和旋流处理区(2)，旋流处理区(2)环绕在所述升流处理区(I)周围； 所述升流处理区(I)为中空圆柱体，在所述升流处理区(I)内装填湿地基质(13)并种植湿地植物;在所述升流处理区(I)下方铺设有布水管(11)，所述布水管(11)进水端连通所述旋流处理区(2);在所述升流处理区(I)上部设置回流管(9)，所述回流管(9)连通所述旋流处理区(2)顶部;所述升流处理区(I)的上部还设置有出水管(5)，所述回流管(9)和出水管(5)上设置有相应的控制阀门；所述回流管(9)设置于设计水位以下和湿地基质(13)以上，所述出水管(5)的标高在回流管(9)之上且持平或高于设计水位； 所述旋流处理区(2)横向截面为环形，旋流处理区(2)纵向截面为倒三角型或直角梯形;在所述旋流处理区(2)内装填旋流处理区填料(12);在所述旋流处理区(2)的侧壁上设置有进水管(3)，在所述旋流处理区(2)内部纵向设置有流向控制隔墙(19)，所述进水管(3)和回流管(9)位于在所述隔墙(19)的正侧;进水管(3)的出水口应正对所述回流管(9)出水口的下方;在所述旋流处理区(2)的底部设置有排泥管(7)，所述排泥管(7)和布水管(11)位于所述隔墙(19)的背侧。2.根据权利要求1所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，所述升流处理区(I)上方种植湿地植物且敞开于空气中；所述升流处理区(I)直径为3-10m，湿地设计水位为1.0-2.5m，总有效容积为7-200m3;所述升流处理区(I)间装填的湿地基质(13)包括卵石、砾石和土壤，所述湿地基质(13)的粒径为0.1-5cm，所述湿地基质(13)为均质基质或分级装配。3.根据权利要求2所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，所述回流管(9)管径为50-150mm，所述回流管(9)进水口安装高度应在湿地基质(13)之上且在湿地设计水位下2-3cm，回流管(9)上安装有回流阀门(10)，回流管(9)出水口位于旋流处理区(2)进水管(3)出水口处上方，回流管(9)出水口方向应垂直向下。4.根据权利要求3所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，所述出水管(5)位于升流处理区(I)上方，管径小于回流管(9)，管径为40-100mm，在所述出水管(5)上安装有出水阀门(6)。5.根据权利要求1或4所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，所述旋流处理区(2)高度为0.3-1.0m，所述旋流处理区(2)的倒三角型或直角梯形的斜边倾角0为45-75°，旋流处理区(2)容积与升流处理区(I)容积比为1:6-1:3;旋流处理区填料(12)采用砾石或卵石O6.根据权利要求5所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，所述布水管(11)进水口位于旋流处理区(2)末端的上方，布水管(11)的管径为40-120mm，在所述布水管(11)上均匀设置有孔径10_20mm的出水孔。7.根据权利要求6所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，所述进水管(3)沿旋流方向切向进水，管径为50-150mm，在所述进水管(3)上安装有进水阀门(4)。8.根据权利要求7所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，所述排泥管(7)的管径为50-200mm，在所述排泥管(7)上安装有排泥阀门(8)。9.根据权利要求8所述的一种防堵脱氮的湿地结构，其特征在于，在所述旋流处理区(2)的上部并且对应于回流管(9)的横向对侧处设置有沼气导流管(20)。
【文档编号】C02F3/30GK205575779SQ201620350970
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】潘科, 施国中, 贺莉, 陈子爱, 申禄坤
【申请人】农业部沼气科学研究所