一种垂直流人工湿地底层曝气增氧系统

1.本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种垂直流人工湿地底层曝气增氧系统。


背景技术：

2.垂直流人工湿地作为水污染控制的一项技术，是在水平潜流人工湿地基础上发展而来的，其主要特点是系统充氧能力强，更有利于微生物生长和硝化作用，具有投资运行成本低、生态安全性好、规模适用性强等优点，但同时，其占地广、易堵塞、构造复杂、维护难、净化能力有限且季节性波动大等缺点让人们常常对它望而却步。人工湿地堵塞问题确是人工湿地生态工程技术大规模应用的重要限制因子之一，由于湿地堵塞问题相当复杂，目前国内外针对人工湿地堵塞机制、对策而开展了专门的研究。
3.其中最严重的就是生物堵塞，在湿地堵塞初期，悬浮性颗粒物慢慢累积，微生物生长达到饱和，形成大量胞外聚合物，渗透系数缓慢下降；在堵塞中期，胞外聚合物进一步增加，堵塞了更多孔隙空间，湿地渗透系数下降到堵塞程度；当达到堵塞后期，湿地表面形成大粒径的菌胶团，有机物与无机物的累积导致污水无法渗透，最终出现积水或短流现象。较低的氧浓度导致湿地系统内有机质氧化分解速率降低，硝化反应不彻底，限制了湿地系统氮的去除，而湿地系统的堵塞大多是由于污水中的悬浮物和有机质在湿地系统中的滞留、累积造成的。因此充足地供氧可以提高湿地系统净化能力、延长使用寿命的关键。
4.而现有的湿地工艺主要通过结构布局和进水方式的调整未改善湿地内的氧化环境，改善能力有限，且效果稳定性较差。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，以解决上述问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，包括布水系统、曝气系统和控制器，
8.所述布水系统包括输水管和若干布水管，所述输水管连接每个所述布水管，所述布水管在所述垂直流人工湿地的底层沿水平面均匀布设，所述布水管的管壁上设置有布水孔，
9.所述曝气系统包括输气管和若干曝气管，所述曝气管设置于所述布水管内，所述曝气管连接所述输气管，所述曝气管的自由端封闭，所述曝气管的管壁上设置有曝气孔，所述输气管与每个所述曝气管之间设置有阀门，所述控制器连接控制所述阀门。
10.进一步的，所述曝气孔处套设有套管，所述套管为弹性材质，所述套管的管壁上对应所述曝气孔的位置设置有孔。弹性的套管上设置的孔，在曝气状态下张开，曝气停止时，套管收缩紧贴曝气孔，可以防止悬浮颗粒物或生物残体堵塞曝气孔。优选的，所述套管上对应所述曝气孔的中心位置设置该孔。
11.优选的，所述套管为硅橡胶材质。
12.进一步的，所述布水孔沿所述布水管均匀布设。
13.优选的，所述布水孔朝向下方。布水管均匀开设的布水孔朝向下方，便于水均匀流出。
14.进一步的，所述布水管包括主布水管和布水支管，每个所述主布水管与若干所述布水支管垂直连接，每个所述主布水管均通过管道于所述输水管相连接。相应的，主布水管和布水支管内部均设置有曝气管。对于输气管设置于输水管内的技术方案而言，主布水管与输水管直接连接的管道内也设置有输气的管道。
15.进一步的，所述布水管设置在所述垂直流人工湿地中沙土层的上方。
16.进一步的，所述主布水管沿所述垂直流人工湿地的长边设置。
17.进一步的，所述阀门为电磁式空气阀门。
18.优选的，所述输气管为φ100铜管。供电线路由控制器引出，分别引入并控制电磁式空气阀门。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
20.本实用新型所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，通过在传统的上升流垂直潜流湿地进水系统中增加了一套人工微曝气系统，在进入湿地系统前实现水气混合，不仅可以提高进水中的溶氧含量，也对湿地系统内部的氧化环境进行改善，并能通过套管设计，防止杂物堵塞气孔，保持曝气系统持续稳定运行。
21.本实用新型所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，可通过控制器最优化的增氧条件进行间歇曝气，创造了硝化、反硝化反应所需的好氧、厌氧交替变化的环境条件，大大提高了湿地脱氮效果。
22.本实用新型所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，在布水管内曝气，不易造成穿孔曝气管上的开孔堵塞，同时开孔处套有皮套，进一步预防曝气管堵塞；且结构简单，制造安装方便。
23.本实用新型所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，操作简便，可在现有垂直流湿地上直接改造，工程实用性强。
附图说明
24.图1为本实用新型所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统的俯视结构示意图。
25.图2为局部曝气管与套管结构示意图。
26.图3为曝气管、布水支管与套管的截面图。
27.其中，1是垂直流人工湿地，2是鼓风机，3是布水支管，4是主布水管，5是电磁式空气阀门，6是输水管，7是曝气孔，8是套管，9是曝气管，10是布水孔。
具体实施方式
28.一种垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，包括布水系统、曝气系统和控制器，
29.所述布水系统包括输水管和若干布水管，所述输水管连接每个所述布水管，所述布水管在所述垂直流人工湿地的底层沿水平面均匀布设，所述布水管的管壁上设置有布水孔，
30.所述曝气系统包括输气管和若干曝气管，所述曝气管设置于所述布水管内，所述曝气管连接所述输气管，所述曝气管的自由端封闭，所述曝气管的管壁上设置有曝气孔，所述输气管与每个所述曝气管之间设置有阀门，所述控制器连接控制所述阀门。
31.所述曝气孔处套设有套管，所述套管为弹性材质，所述套管的管壁上对应所述曝气孔的位置设置有孔。弹性的套管上设置的孔，在曝气状态下张开，曝气停止时，套管收缩紧贴曝气孔，可以防止悬浮颗粒物或生物残体堵塞曝气孔。所述套管上对应所述曝气孔的中心位置设置该孔。
32.所述套管为硅橡胶材质。
33.所述布水孔沿所述布水管均匀布设。所述布水孔朝向下方。布水管均匀开设的布水孔朝向下方，便于水均匀流出。
34.所述布水管包括主布水管和布水支管，每个所述主布水管与若干所述布水支管垂直连接，每个所述主布水管均通过管道于所述输水管相连接。相应的，主布水管和布水支管内部均设置有曝气管。对于输气管设置于输水管内的技术方案而言，主布水管与输水管直接连接的管道内也设置有输气的管道。
35.所述布水管设置在所述垂直流人工湿地中沙土层的上方。
36.所述主布水管沿所述垂直流人工湿地的长边设置。
37.所述阀门为电磁式空气阀门。
38.所述输气管为φ100铜管。供电线路由控制器引出，分别引入并控制电磁式空气阀门。
39.开启鼓风机，调解曝气强度，使得压缩空气进入输气管，并由输气管进入曝气管9，利用控制器控制电磁式空气阀门5来设置垂直流湿地系统的曝气方式，即采用连续曝气或者间歇式曝气，并确定具体曝气和停止时间。压缩空气通过电磁式空气阀门5进入曝气管9，并由曝气孔7经套管8进入布水管，最终随水流进入湿地系统。


技术特征：
1.一种垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，包括布水系统、曝气系统和控制器，所述布水系统包括输水管和若干布水管，所述输水管连接每个所述布水管，所述布水管在所述垂直流人工湿地的底层沿水平面均匀布设，所述布水管的管壁上设置有布水孔，所述曝气系统包括输气管和若干曝气管，所述曝气管设置于所述布水管内，所述曝气管连接所述输气管，所述曝气管的自由端封闭，所述曝气管的管壁上设置有曝气孔，所述输气管与每个所述曝气管之间设置有阀门，所述控制器连接控制所述阀门。2.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述曝气孔处套设有套管，所述套管为弹性材质，所述套管的管壁上对应所述曝气孔的位置设置有孔。3.根据权利要求2所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述套管为硅橡胶材质。4.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述布水孔沿所述布水管均匀布设。5.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述布水孔朝向下方。6.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述布水管包括主布水管和布水支管，每个所述主布水管与若干所述布水支管垂直连接，每个所述主布水管均通过管道于所述输水管相连接。7.根据权利要求6所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述主布水管沿所述垂直流人工湿地的长边设置。8.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述布水管设置在所述垂直流人工湿地中沙土层的上方。9.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述阀门为电磁式空气阀门。10.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，其特征在于，所述输气管为φ100铜管。

技术总结
本实用新型公开了一种垂直流人工湿地底层曝气增氧系统，包括布水系统、曝气系统和控制器，布水系统包括输水管和若干布水管，输水管连接每个布水管，布水管在垂直流人工湿地的底层沿水平面均匀布设，布水管的管壁上设置有布水孔，曝气系统包括输气管和若干曝气管，曝气管设置于布水管内，曝气管连接输气管，曝气管的自由端封闭，曝气管的管壁上设置有曝气孔，输气管与每个曝气管之间设置有阀门，控制器连接控制所述阀门。该系统优化了曝气管道的布置方式，实现了气体与污水充分接触。同时，通过曝气模式自动化调节，可以更好地调控好氧条件，大大提高人工湿地处理效果。在曝气管开孔处设置的套管，能够有效防止系统堵塞，维护简单，使用寿命长。使用寿命长。使用寿命长。


技术研发人员：李清濯 潘继征 应炎杰 张国正
受保护的技术使用者：中国科学院南京地理与湖泊研究所
技术研发日：2021.02.25
技术公布日：2021/12/14