申請日2013.07.26

　　公開(公告)日2014.11.26

　　IPC分類號C02F3/32

　　摘要

　　一種具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元及污水處理系統(tǒng)，多級自由跌水濕地單元包括多級自由跌水濕地，相鄰自由跌水濕地設(shè)有自由跌水高度落差，各自由跌水濕地均設(shè)有溢水口和排水孔，各自由跌水濕地的排水孔位于溢水口下方，上級自由跌水濕地的蓄水量高于溢水口時水流自溢水口和排水孔流向下級自由跌水濕地，上級自由跌水濕地的蓄水量低于溢水口時水流自排水孔流向下級自由跌水濕地;污水處理系統(tǒng)包括分流控制裝置和兩個以上多級自由跌水濕地單元，由分流控制裝置控制向各個多級自由跌水濕地單元間歇供應(yīng)污水。該多級自由跌水濕地單元及污水處理系統(tǒng)同時具備跌水水體充氧和潮汐濕地基質(zhì)充氧兩種功能，污水處理效率高、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，其特征在于：包括多級自由跌水濕地(1)，相鄰兩級自由跌水濕地(1)設(shè)有自由跌水高度落差，各級自由跌水濕地(1)均設(shè)有溢水口(11)和排水孔(12)，各級自由跌水濕地(1)的排水孔(12)位于溢水口(11)下方，當(dāng)上級自由跌水濕地(1)中的蓄水量高于溢水口(11)時水流自溢水口(11)和排水孔(12)流向下級自由跌水濕地(1)，當(dāng)上級自由跌水濕地(1)中的蓄水量低于溢水口(11)時水流自排水孔(12)流向下級自由跌水濕地(1)，末級自由跌水濕地(1)的溢水口(11)和排水孔(12)排出凈水，所述自由跌水濕地(1)由擋水墻(2)圍成蓄水區(qū)，所述蓄水區(qū)底層填充有高密度基質(zhì)(3)，蓄水區(qū)上層填充有疏松基質(zhì)(4)，所述疏松基質(zhì)(4)中種植有除污濕地植物(5)，所述溢水口(11)和排水孔(12)均設(shè)于擋水墻(2)上，所述溢水口(11)位置高于疏松基質(zhì)(4)填充區(qū)域，所述排水孔(12)位置位于疏松基質(zhì)(4)填充區(qū)域的底部。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，其特征在于：所述上級自由跌水濕地(1)的排水孔(12)位置高于下級自由跌水濕地(1)的疏松基質(zhì)(4)填充區(qū)域。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，其特征在于：各級自由跌水濕地(1)的溢水口(11)和排水孔(12)設(shè)于擋水墻(2)的同一端，相鄰兩級自由跌水濕地(1)的溢水口(11)和排水孔(12)交錯布置。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，其特征在于：所述高密度基質(zhì)(3)為粘土基質(zhì)。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，其特征在于：所述疏松基質(zhì)(4)為砂石基質(zhì)。

　　6.一種污水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括一個分流控制裝置(6)和兩個以上如權(quán)利要求1至5中任一項所述的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，所述兩個以上多級自由跌水濕地單元并聯(lián)設(shè)置，并由分流控制裝置(6)控制向各個多級自由跌水濕地單元間歇供應(yīng)污水。

　　說明書

　　具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元及污水處理系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種人工濕地及污水處理系統(tǒng)，尤其涉及具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元及污水處理系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　人工濕地因其具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，近些年在國內(nèi)外得到了極快的發(fā)展。傳統(tǒng)的人工濕地主要包括：表面流人工濕地、潛流人工濕地和垂直流人工濕地。但是，由于植物根區(qū)及微生物在吸收降解污染物的過程中需要消耗大量的溶解氧，而這些濕地由于采用的平面型結(jié)構(gòu)，水流平緩，植物根系及基質(zhì)長期浸泡在水中，導(dǎo)致濕地溶解氧水平不足，嚴(yán)重限制了人工濕地污水處理的效果。另外，平面型結(jié)構(gòu)也具有占地面積大的缺點(diǎn)。

　　為了克服傳統(tǒng)人工濕地的溶解氧不足及占地面積大的缺點(diǎn)，研究人員開發(fā)了自由跌水濕地和潮汐濕地。這些濕地技術(shù)雖然克服了傳統(tǒng)人工濕地占地面積大的缺點(diǎn)，同時也增加了濕地系統(tǒng)的溶解氧。但自由跌水人工濕地只能增加水體的溶解氧，不能增加基質(zhì)中的氧含量;潮汐濕地只能增加基質(zhì)中的氧含量，不能增加水體的溶解氧。兩種濕地雖然部分地解決了傳統(tǒng)人工濕地氧含量不足的問題，但人工濕地氧含量仍需進(jìn)一步的提高，以便進(jìn)一步提高人工濕地的污水處理效果。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時具備跌水水體充氧和潮汐濕地基質(zhì)充氧兩種功能、污水處理效率高、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，以及具有該多級自由跌水濕地單元的污水處理系統(tǒng)。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

　　一種具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，包括多級自由跌水濕地，相鄰兩級自由跌水濕地設(shè)有自由跌水高度落差，各級自由跌水濕地均設(shè)有溢水口和排水孔，各級自由跌水濕地的排水孔位于溢水口下方，當(dāng)上級自由跌水濕地中的蓄水量高于溢水口時水流自溢水口和排水孔流向下級自由跌水濕地，當(dāng)上級自由跌水濕地中的蓄水量低于溢水口時水流自排水孔流向下級自由跌水濕地，末級自由跌水濕地的溢水口和排水孔排出凈水。

　　所述自由跌水濕地由擋水墻圍成蓄水區(qū)，所述蓄水區(qū)底層填充有高密度基質(zhì)，蓄水區(qū)上層填充有疏松基質(zhì)，所述疏松基質(zhì)中種植有除污濕地植物。

　　所述溢水口和排水孔均設(shè)于擋水墻上，所述溢水口位置高于疏松基質(zhì)填充區(qū)域，所述排水孔位置位于疏松基質(zhì)填充區(qū)域的底部。

　　所述上級自由跌水濕地的排水孔位置高于下級自由跌水濕地的疏松基質(zhì)填充區(qū)域。

　　各級自由跌水濕地的溢水口和排水孔設(shè)于擋水墻的同一端，相鄰兩級自由跌水濕地的溢水口和排水孔交錯布置。

　　所述高密度基質(zhì)為粘土基質(zhì)。

　　所述疏松基質(zhì)為砂石基質(zhì)。

　　一種污水處理系統(tǒng)，包括一個分流控制裝置和兩個以上如上所述的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，所述兩個以上多級自由跌水濕地單元并聯(lián)設(shè)置，并由分流控制裝置控制向各個多級自由跌水濕地單元間歇供應(yīng)污水。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　本發(fā)明的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，結(jié)構(gòu)簡單、占地少、無二次污染、不易堵塞，在接受污水輸入時各級自由跌水濕地中的蓄水量高于溢水口，有小部分從排水孔流入下級濕地，而大部分水流從溢水口溢出，形成自由跌水進(jìn)入下級自由跌水濕地，并由此實現(xiàn)跌水水體充氧;當(dāng)停止污水輸入時，上級自由跌水濕地中的蓄水量逐漸低于溢水口，自由跌水濕地中的水流從排水孔流向下級自由跌水濕地，將排水孔之上的濕地基質(zhì)中的水分排出，使該部分上層濕地基質(zhì)充氧，以促進(jìn)基質(zhì)中除污生物的生長，恢復(fù)多級自由跌水濕地單元的污水處理能力和效率，通過接受污水輸入和停止污水輸入兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使該多級自由跌水濕地單元同時具備跌水水體充氧和潮汐濕地基質(zhì)充氧的功能，使得人工濕地的污水處理能力大大提高。自由跌水濕地中下層的高密度基質(zhì)可防止水體從蓄水區(qū)底層大量滲流入下級濕地，同時又允許濕地植物的扎根生長;上層的疏松基質(zhì)便于水體在蓄水區(qū)上層充分流動，使水體能夠與疏松基質(zhì)中的生物充分接觸，同時便于將疏松基質(zhì)中的水體放出，以便對疏松基質(zhì)充分、快速的充氧。溢水口和排水孔均設(shè)于擋水墻上，溢水口位置高于疏松基質(zhì)填充區(qū)域，以便多級自由跌水濕地單元在接受污水輸入時，能夠充分有效的利用疏松基質(zhì)的寬度和深度，提高污水處理效率;排水孔位置位于疏松基質(zhì)填充區(qū)域的底部，以便多級自由跌水濕地單元在停止污水輸入時，能夠充分放出疏松基質(zhì)的水體，提高潮汐濕地基質(zhì)充氧效率。上級自由跌水濕地的排水孔位置高于下級自由跌水濕地的疏松基質(zhì)填充區(qū)域，可以在多級自由跌水濕地單元停止污水輸入時，加快排水孔排出疏松基質(zhì)中水體的速度，縮短潮汐濕地基質(zhì)充氧的準(zhǔn)備時間。

　　本發(fā)明的污水處理系統(tǒng)，包括多個上述的具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元，因此也具備相應(yīng)的上述技術(shù)效果;另外，由分流控制裝置控制向各個多級自由跌水濕地單元間歇供應(yīng)污水，使多個自由跌水濕地單元能夠交替進(jìn)行跌水水體充氧和潮汐濕地基質(zhì)充氧，從而可以實現(xiàn)整個污水處理系統(tǒng)的不間斷污水處理，同時也便于對單個具有潮汐特性的多級自由跌水濕地單元進(jìn)行檢測和維護(hù)。