公布日：2022.04.29
申請日：2022.02.15
分類號：C02F3/32(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種多流態(tài)人工濕地污水處理裝置，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。包括布水池、復(fù)合流人工濕地池、集水排水池，其中：復(fù)合流人工濕地池包括垂直下行流人工濕地池、垂直上行流人工濕地池、水平流人工濕地池，所述布水池、復(fù)合流人工濕地池、集水排水池從左至右依次串聯(lián)鄰接設(shè)置，底面處于同一水平平面上，且高度相同。本發(fā)明專利保證在一套人工濕地裝置中實現(xiàn)3種流態(tài)的同時減少水體內(nèi)的生化需氧量、氮、磷和固體懸浮顆粒物等污染物。
權(quán)利要求書
1.一種多流態(tài)人工濕地污水處理裝置，包括依次從左向右串聯(lián)設(shè)置的布水池(6)、復(fù)合流人工濕地池(10)和集水排水池(37)，其特征在于：其中：復(fù)合流人工濕地池(10)包括從左向右依次串聯(lián)設(shè)置的垂直下行流人工濕地池(101)、垂直上行流人工濕地池(102)、水平流人工濕地池(103)；所述布水池(6)設(shè)置在復(fù)合流人工濕地池(10)左側(cè)，通過其上部設(shè)置的第一排水口(8)與復(fù)合流人工濕地池(10)中的垂直下行流人工濕地池(101)的上部相連通；通過垂直下行流人工濕地池(101)內(nèi)與第一排水口(8)相連通的、水平設(shè)置的第一水平布水管(9)向垂直下行流人工濕地池(101)中均勻布水；于所述垂直下行流人工濕地池(101)遠離布水池(6)的一側(cè)側(cè)壁下部設(shè)有第二出水口(17)，所述垂直上行流人工濕地池(102)設(shè)在垂直下行流人工濕地池(101)靠近第二排水口(17)一側(cè)、并通過第二排水口(17)與垂直下行流人工濕地池(101)的下部相連通，通過垂直上行流人工濕地池(102)內(nèi)與第二出水口(17)相連通的、水平設(shè)置的第二水平布水管(18)向垂直上行流人工濕地池(102)中均勻布水；于所述垂直上行流人工濕地池(102)遠離垂直下行流人工濕地池(101)的一側(cè)側(cè)壁上部設(shè)有第三排水口(24)，所述水平流人工濕地池(103)設(shè)在垂直上行流人工濕地池(102)靠近第三排水口(24)一側(cè)，于所述水平流人工濕地池(103)內(nèi)、沿靠近垂直上行流人工濕地池(102)側(cè)壁一側(cè)垂直設(shè)有豎直布水管(25)；通過水平流人工濕地池(103)內(nèi)與第三排水口(24)相連通的豎直布水管(25)均勻向水平流人工濕地池(103)中布水；所述水平流人工濕地池(103)遠離垂直上行流人工濕地池(102)一側(cè)側(cè)壁下部設(shè)有第四排水口(31)，所述集水出水池(37)設(shè)在水平流人工濕地池(103)靠近第四排水口(31)一側(cè)、并通過第四排水口(31)與水平流人工濕地池(103)連通；所述集水出水池(37)遠離水平流人工濕地池(103)一側(cè)側(cè)壁上端外部設(shè)有第五排水口(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述布水池(6)、復(fù)合流人工濕地池(10)、集水排水池(37)從左至右依次串聯(lián)鄰接設(shè)置，池體內(nèi)部底面處于同一水平平面上，且池體內(nèi)部高度相同；布水池(6)和集水排水池(37)內(nèi)的底部鋪設(shè)有防滲層(13)；復(fù)合流人工濕地池(10)包括從左向右依次串聯(lián)鄰接設(shè)置的垂直下行流人工濕地池(101)、垂直上行流人工濕地池(102)、水平流人工濕地池(103)，池體內(nèi)部底面處于同一水平平面上，且池體內(nèi)部高度相同；所述布水池(6)靠近復(fù)合流人工濕地池(10)一側(cè)側(cè)壁上部設(shè)有第一出水口(8)；所述復(fù)合流人工濕地池(10)包括從左至右依次串聯(lián)鄰接設(shè)置的垂直下行流人工濕地池(101)、垂直上行流人工濕地池(102)、水平流人工濕地池(103)，它們的池體內(nèi)部底面處于同一水平平面上，且高度相同；所述垂直下行流人工濕地池(101)內(nèi)上部鋪設(shè)種植土層(12)，于種植土層(12)內(nèi)設(shè)有第一水平布水管(9)，第一水平布水管(9)一端與第一排水口(8)相連通，垂直下行流人工濕地池(101)內(nèi)沿水流(從上至下)的方向依次鋪設(shè)有種植土層(12)、草炭土層(22)、第一卵石層(11)、第一碎石層(15)、第一豆粒石層(14)、防滲層(13)；第二排水口(17)位于第一豆粒石層(14)所在區(qū)域中下部的側(cè)壁面上；所述垂直上行流人工濕地池(102)底部設(shè)有防滲層(13)，防滲層(13)上部鋪設(shè)第二卵石層(21)，于卵石層(21)內(nèi)設(shè)有第二水平布水管(18)，第二水平布水管(18)一端與第二排水口(17)相連通，垂直上行流人工濕地池(102)內(nèi)沿水流(從下至上)的方向依次鋪設(shè)有防滲層(13)、第二卵石層(21)、第二碎石層(20)、第二豆粒石層(19)、草炭土層(22)和種植土層(12)；第三排水口(24)位于種植土層(12)所在區(qū)域中上部的側(cè)壁面上；所述水平流人工濕地池(103)內(nèi)沿靠近垂直上行流人工濕地池(102)的左側(cè)壁壁面處垂直設(shè)有豎直布水管(25)，豎直布水管(25)上端與第三排水口(24)相連通，于水平流人工濕地池(103)內(nèi)底部設(shè)有防滲層(13)，于防滲層(13)上方依次沿水流方向(從左至右)布設(shè)有第三卵石層(27)、第三碎石層(28)、第三豆粒石層(29)，于第三卵石層(27)、第三碎石層(28)和第三豆粒石層(29)上部依次鋪設(shè)草炭土層(22)、種植土層(12)；豎直布水管(25)置于第三卵石層(27)及其上方的草炭土層(22)和種植土層(12)內(nèi)；所述種植土層(12)上種植有人工濕地植物(36)；所述集水排水池(37)遠離水平流人工濕地池(103)一側(cè)側(cè)壁外部設(shè)有第五排水口(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：于所述草炭土層(22)下部靠近草炭土層處鋪設(shè)有用于防止種植土和草炭土下移造成卵石層、碎石層或豆粒石層堵塞的透水隔離層(30)；以沿布水池(6)、復(fù)合流人工濕地池(10)、集水排水池(37)從左至右依次串聯(lián)鄰接的水平方向為x軸、以x軸所在的水平面內(nèi)垂直于x軸的方向為y軸、以空間內(nèi)垂直于水平面的豎直方向為z軸；第一水平布水管(9)布設(shè)于垂直下行流人工濕地池(101)的種植土層(12)內(nèi)，沿y軸方向等間距于同一水平面內(nèi)平行布設(shè)3根或3根以上，相鄰2根的布設(shè)間距均為60-80cm；第一水平布水管(9)為管體上設(shè)有作為第一布水孔(16)的通孔的管道，其一端與第一排水口(8)相連通、另一端密閉，第一水平布水管(9)均勻地向垂直下行流人工濕地池(101)內(nèi)的種植土層(12)內(nèi)布水；第二水平布水管(18)布設(shè)于第二卵石層(21)內(nèi)，沿y軸方向等間距于同一水平面內(nèi)平行布設(shè)3根或3根以上，相鄰2根的布設(shè)間距均為60-80cm；第二水平布水管(18)為管體上設(shè)有作為第二布水孔(23)的通孔的管道，其一端與第二排水口(17)相連通、另一端密閉，第二水平布水管(18)均勻地向垂直上行流人工濕地池(102)內(nèi)的卵石層(21)內(nèi)布水；豎直布水管(25)布設(shè)于第三卵石層(27)內(nèi)，沿y軸方向等間距于同一豎向平面內(nèi)豎直平行布設(shè)3根或3根以上，相鄰2根的布設(shè)間距均為60-80cm；豎直布水管(25)為管體上設(shè)有作為布水孔(26)的通孔的管道，其一端與第三排水口(24)相連通、另一端密閉，豎直布水管(25)均勻地向水平流人工濕地池(103)內(nèi)的第三卵石層(27)內(nèi)布水。
4.根據(jù)權(quán)利要求2-3任一所述的裝置，其特征在于：所述防滲層(13)厚度為10mm，材料為高密度聚乙烯(HDPE)；所述草炭土層(22)鋪設(shè)厚度為20-30cm；所述種植土層(12)鋪設(shè)厚度為25-35cm；所述垂直下行流人工濕地池(101)中：第一卵石層(11)內(nèi)卵石粒徑為4-8cm，其鋪設(shè)厚度為20-30cm；所述第一碎石層(15)內(nèi)碎石平均粒徑2-3cm，其鋪設(shè)厚度為20-30cm；所述第一豆粒石層(14)內(nèi)豆粒石粒徑為1.0-1.5cm，其鋪設(shè)厚度為20-30cm；所述垂直上行流人工濕地池(102)中：第二卵石層(21)內(nèi)卵石粒徑為4-8cm，其鋪設(shè)厚度為20-30cm；所述第二碎石層(20)內(nèi)碎石平均粒徑2-3cm，其鋪設(shè)厚度為20-30cm；所述第二豆粒石層(19)內(nèi)豆粒石粒徑為1.0-1.5cm，其鋪設(shè)厚度為20-30cm；所述水平流人工濕地池(103)中：第三卵石層(27)內(nèi)卵石平均粒徑4-8cm，其豎向(z軸方向)鋪設(shè)高度為60-90cm、水平方向(x軸方向)鋪設(shè)寬度為20-30cm；所述第三碎石層(28)內(nèi)碎石平均粒徑為2.0-3.0cm，其豎向鋪設(shè)高度為60-90cm、水平方向鋪設(shè)寬度為20-30cm；所述第三豆粒石層(29)內(nèi)豆粒石平均粒徑為1.0-1.5cm，其豎向鋪設(shè)高度為60-90cm、水平方向鋪設(shè)寬度為20-30cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述布水池(6)遠離復(fù)合流人工濕地池(10)一側(cè)側(cè)壁下部設(shè)有進水口(7)，所述進水口(7)外部連接進水管(5)，所述進水管(5)包括水平進水管(38)和豎直進水管(1)，所述進水口(7)、水平進水管(38)與豎直進水管(1)通過三通管(3)進行連接，于所述三通管左側(cè)的水平進水管上、右側(cè)與進水口連接的管路上分別設(shè)置第一流量控制閥(2)、第二流量控制閥(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于：布水池(6)靠近復(fù)合流人工濕地池(10)一側(cè)側(cè)壁上部布設(shè)第一出水口(8)，所述第一出水口(8)沿y軸方向等間距于同一水平面內(nèi)均勻布設(shè)3個或3個以上、相鄰2個的間隔60-80cm，其與第一水平布水管(9)數(shù)量相同，并且一一對應(yīng)連通；所述第一出水口(8)連接等數(shù)量的第一水平布水管(9)均勻向垂直下行流人工濕地池(101)中布水；于所述垂直下行流人工濕地池(101)遠離布水池(6)的一側(cè)側(cè)壁下部設(shè)有第二出水口(17)，所述第二出水口(17)沿y軸方向等間距于同一水平面內(nèi)均勻布設(shè)3個或3個以上、相鄰2個的間隔60-80cm，其與第二水平布水管(18)數(shù)量相同，并且一一對應(yīng)連通；于所述垂直上行流人工濕地池(102)遠離垂直下行流人工濕地池(101)的一側(cè)側(cè)壁上部設(shè)有第三排水口(24)，所述第三排水口(24)沿y軸方向等間距于同一水平面內(nèi)均勻布設(shè)3個或3個以上、相鄰2個的間隔60-80cm，其與豎直布水管(25)數(shù)量相同，并且一一對應(yīng)連通；所述第一出水口(8)靠近布水池(6)一側(cè)側(cè)壁內(nèi)部設(shè)有過濾網(wǎng)(40)，所述過濾網(wǎng)(40)采用鋼絲材質(zhì)的80-120(優(yōu)選100)目網(wǎng)，定期進行更換清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述人工濕地植物(36)為蘆葦、鳶尾、香蒲、菖蒲等中的一種或二種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于：所述垂直下行流人工濕地(101)、垂直上行流人工濕地(102)、水平流人工濕地(103)均為長方體結(jié)構(gòu)池型，根據(jù)實際處理規(guī)模需求沿y軸方向劃分為面積相等的一個或兩個以上單元，每個單元的長(x軸方向)寬(y軸方向)比不大于1.5，且垂直下行流人工濕地(101)、垂直上行流人工濕地(102)或水平流人工濕地(103)中的每個單元結(jié)構(gòu)相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述集水排水池(37)通過靠近水平流人工濕地池(103)一側(cè)側(cè)壁下部的第四排水口(31)與水平流人工濕地池(103)連接，所述集水排水池(37)遠離水平流人工濕地池(103)一側(cè)側(cè)壁上從上至下依次錯位布設(shè)第五排水口(33)、第六排水口(41)、第七排水口(46)、第八排水口(49)；所述第五排水口(33)、第六排水口(41)、第七排水口(46)、第八排水口(49)分別連接第一排水管(34)、第二排水管(43)、第三排水管(44)、第四排水管(47)，于所述第一排水管(34)、第二排水管(43)、第三排水管(44)、第四排水管(47)分別設(shè)有第三流量控制閥(35)、第四流量控制閥(42)、第五流量控制閥(45)、第六流量控制閥(48)；通過開關(guān)不同高度的流量控制閥調(diào)節(jié)濕地排水高度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述集水排水池(37)長度(y軸方向)、高度(z軸方向)依次于水平流人工濕地池(103)寬度(y軸方向)、高度(z軸方向)相等，所述集水排水池(37)寬度(x軸方向)為100-120cm；所述集水排水池(37)通過靠近水平流人工濕地池(103)一側(cè)側(cè)壁下部的第四排水口(31)與水平流人工濕地池(103)連接，所述集水排水池(37)遠離水平流人工濕地池(103)一側(cè)側(cè)壁上距沿y軸方向所在的寬邊中心線的左右兩側(cè)30-40cm處分別布設(shè)第五排水口(33)、第六排水口(41)、第七排水口(46)、第八排水口(49)，所述第五排水口(33)、第七排水口(46)位于中心線左側(cè)，第六排水口(41)、第八排水口(49)位于中心線右側(cè)，所述第五排水口(33)、第六排水口(41)、第七排水口(46)、第八排水口(49)距集水排水池(37)底面高度分別為130-150cm、100-120cm、70-90cm、40-60cm，所述第五排水口(33)和第七排水口(46)、第六排水口(41)和第八排水口(49)在底面投影重合。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題而提供的一種多流態(tài)人工濕地污水處理裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多流態(tài)人工濕地污水處理裝置，包括布水池、復(fù)合流人工濕地池和集水排水池，所述布水池、復(fù)合流人工濕地池、集水排水池從左至右依次串聯(lián)鄰接設(shè)置，底面處于同一水平平面上，且高度相同。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述布水池遠離復(fù)合流人工濕地池一側(cè)側(cè)壁下部設(shè)有進水口，所述進水口外部連接進水管。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述進水管包括水平進水管和豎直進水管，所述進水口、水平進水管與豎直進水管通過三通管進行連接，所述三通管左側(cè)的水平進水管上、右側(cè)與進水口連接的管路上依次設(shè)置第一流量控制閥、第二流量控制閥。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)合流人工濕地池包括垂直下行流人工濕地池、垂直上行流人工濕地池、水平流人工濕地池，所述復(fù)合流人工濕地池從下至上依次包括防滲層、填料層、隔離層、草炭土層和種植土層。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的防滲層厚度為10mm，材料為高密度聚乙烯(HDPE)，防止污水滲漏對土壤和地下水造成二次污染。
所述復(fù)合流人工濕地池中填料層鋪設(shè)高度為60-90cm，包括卵石層、碎石層、豆粒石層，且其沿著水流方向依次鋪設(shè)，實現(xiàn)污水的分級梯次處理，保證人工濕地系統(tǒng)的凈化效率。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述垂直下行流人工濕地、垂直上行流人工濕地、水平流人工濕地均為長方體結(jié)構(gòu)池型，根據(jù)實際處理規(guī)模需求沿y軸方向劃分為面積相等的一個或兩個以上單元，每個單元的長寬比不大于1.5。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述垂直下行流人工濕地池中填料層從上至下依次為第一卵石層、第一碎石層、第一豆粒石層，所述第一卵石層內(nèi)卵石粒徑為40-80mm，且其鋪設(shè)厚度為20-30cm，所述第一碎石層內(nèi)碎石粒徑為20-30mm，且其鋪設(shè)厚度為20-30cm，所述第一豆粒石層內(nèi)豆粒石粒徑為5-8mm，且其鋪設(shè)厚度為20-30cm。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述垂直上行流人工濕地池中填料層從下至上依次為第二卵石層、第二碎石層、第二豆粒石層，所述第二卵石層內(nèi)卵石粒徑為40-80mm，且其鋪設(shè)厚度為20-30cm，所述第二碎石層內(nèi)碎石粒徑為20-30mm，且其鋪設(shè)厚度為20-30cm，所述第二豆粒石層內(nèi)豆粒石粒徑為5-8mm，且其鋪設(shè)厚度為20-30cm。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述水平流人工濕地池中填料層從左至右依次為第三卵石層、第三碎石層、第三豆粒石層，第三卵石層內(nèi)卵石平均粒徑4-8cm，其豎向鋪設(shè)高度為60-90cm、水平方向鋪設(shè)寬度為20-30cm；所述第三碎石層內(nèi)碎石平均粒徑為2.0-3.0cm，其豎向鋪設(shè)高度為60-90cm、水平方向鋪設(shè)寬度為20-30cm；所述第三豆粒石層內(nèi)豆粒石平均粒徑為1.0-1.5cm，其豎向鋪設(shè)高度為60-90cm、水平方向鋪設(shè)寬度為20-30cm。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述透水隔離層材料為PE材質(zhì)，沿垂直于隔離層表面的方向均勻開設(shè)正方形網(wǎng)孔、開孔率94％-96％、平行于隔離層表面的網(wǎng)孔面積0.0324-0.04mm2，鋪設(shè)厚度為1cm。，防止種植土和草炭土下移造成卵石層、碎石層或豆粒石層堵塞。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述草炭土層水平均勻鋪設(shè)于填料層上方，且其鋪設(shè)厚度為20-30cm，對復(fù)合流人工濕地池啟到保溫作用
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述種植土層為營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富的粘土或黑土，水平均勻鋪設(shè)于草炭土層上方，其鋪設(shè)厚度為25-35cm，為濕地植物種植初期提供生長所必須的營養(yǎng)。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述人工濕地植物為蘆葦、鳶尾、香蒲、菖蒲等一種或二種以上按一定比例組合種植。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，沿y軸方向所在的寬邊中心線的左右兩側(cè)30-40cm處分別布設(shè)第五排水口、第六排水口、第七排水口、第八排水口。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第五排水口、第七排水口位于中心線左側(cè)，第六排水口、第八排水口位于中心線右側(cè)；所述第五排水口、第六排水口、第七排水口、第八排水口距集水排水池底面高度分別為130--150cm、100--120cm、70--90cm、40--60cm。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第五排水口和第七排水口、第六排水口和第八排水口在底面投影重合。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第五排水口、第六排水口、第七排水口、第八排水口分別連接第一排水管、第二排水管、第三排水管、第四排水管。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一排水管、第二排水管、第三排水管、第四排水管分別設(shè)有第三流量控制閥、第四流量控制閥、第五流量控制閥、第六流量控制閥，通過開關(guān)不同高度的流量控制閥調(diào)節(jié)濕地排水高度。本發(fā)明主要解決現(xiàn)有人工濕地處理方法單一、布水方式單一、濕地池體中水量水質(zhì)分布不均勻等問題。本發(fā)明專利保證在一套人工濕地裝置中實現(xiàn)3種流態(tài)的同時減少水體內(nèi)的生化需氧量、氮、磷和固體懸浮顆粒物等污染物。
與現(xiàn)有技術(shù)/裝置相比，本發(fā)明的有益效果是：該污水處理裝置由調(diào)節(jié)配水模塊、復(fù)合流人工濕地模塊、集水排水模塊3個模塊組成。調(diào)節(jié)配水模塊對來水中的剩余污泥等雜質(zhì)進行分離調(diào)節(jié)，進一步降低水中SS等懸浮物，保證進水均質(zhì)、均量、均速；復(fù)合流人工濕地模塊通過改變濕地系統(tǒng)的流態(tài)，提高污水與濕地基質(zhì)、生物膜和濕地植物的接觸時間，提升污水凈化效果，確保濕地穩(wěn)定高效達標(biāo)運行。
（發(fā)明人：劉文杰;石玉敏;靳輝）
