申请日2017.08.31
公开(公告)日2017.11.28
IPC分类号C02F3/34; C02F3/32; C02F3/30; C02F101/30; C02F101/16
摘要
本发明提供一种类潜流人工湿地型水处理系统，包括：反应腔室，反应腔室的底部设有供水体进入的布水孔，反应腔室的上部设有供水体排出的排水孔;导流件，将反应腔室沿着竖直方向分隔为上腔体和下腔体，导流件上设有多个沿着竖直方向贯通的导流孔;多个反应件，每个反应件穿入于相应的导流孔中;每个反应件具有：处于上部的气体释放部和处于下部的碳源部;碳源部处于下腔体中，浸入水体中的碳源部向水体中释放有机物;气体释放部处于所述上腔体中，气体释放部向水体中释放溶解氧;每个反应件的外侧面上设有多个竖直设置的生物填料单元。采用本发明的系统净化水体，操作方便、水体净化效率高;且本发明结构简单，成型时间短。
权利要求书
1.一种类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于，包括：
反应腔室(100)，所述反应腔室(100)的底部设有供水体进入的布水孔(111)，所述反应腔室(100)的上部设有供水体排出的排水孔(131);
导流件(200)，将所述反应腔室(100)沿着竖直方向分隔为上腔体(101)和下腔体(102)，所述导流件(200)上设有多个沿着竖直方向贯通的导流孔(210);
多个反应件(300)，每个所述反应件(300)穿入于相应的所述导流孔(210)中，且固定设置;每个所述反应件(300)具有：处于所述反应件(300)上部的气体释放部(310)和处于所述反应件(300)下部的碳源部(320);所述碳源部(320)处于所述下腔体(102)中，浸入所述水体中的所述碳源部(320)向所述水体中释放有机物;所述气体释放部(310)处于所述上腔体(101)中，所述气体释放部(310)向所述水体中释放溶解氧;
每个所述反应件(300)的外侧面上设有多个竖直设置的生物填料单元(330)，每个所述生物填料单元(330)的长度大于等于所述反应件(300)的长度。
2.根据权利要求1所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应腔室(100)具有布水底板(110)，所述布水孔(111)设置于所述布水底板(110)上，所述布水孔(111)的数量为多个;所述布水底板(110)相对于水平面为向下倾斜设置，且沿着所述水体在进入反应腔室(100)前的流动方向，所述布水底板(110)的相对两侧依次为布水侧部(112)和挡水侧部(113)，所述布水侧部(112)的水平高度高于所述挡水侧部(113)的水平高度。
3.根据权利要求2所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
A1)所述布水底板(110)的布水侧部(112)和挡水侧部(113)的竖直高度值与所述布水底板(110)的布水侧部(112)和挡水侧部(113)的水平距离值的比值为0.05-0.1;
A2)所述布水底板(110)包括处于上部的开孔区域(114)和处于下部的非开孔区域(115)，所有的所述布水孔(111)处于所述开孔区域(114);
A3)每个所述布水孔(111)的孔径为5～10cm，所有的所述布水孔(111)的开孔率占整个所述布水底板(110)平面面积的60%以上。
4.根据权利要求2所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应腔室(100)具有挡水件(130)，所述排水孔(131)设置于所述挡水件(130)的顶部，所述挡水件(130)与所述布水底板(110)的挡水侧部(113)连接，所述排水孔(131)的孔底壁的水平高度低于所述反应件(300)的顶端。
5.根据权利要求4所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
B1)所述排水孔(131)的孔底壁的水平高度与所述反应件(300)的顶端之间的垂直距离为所述反应件(300)的长度的10%～20%;
B2)所述下腔体(102)上设有排泥闸门(132)，所述排泥闸门(132)上设有开关，所述排泥闸门(132)设置于所述挡水件(130)上，且所述排泥闸门(132)设置于所述挡水件(130)与所述布水底板(110)的连接处的上方。
6.根据权利要求4所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应腔室(100)具有布水侧板(120)，所述布水侧板(120)的下端与所述布水底板(110)的布水侧部(112)连接，所述布水侧板(120)相对于水平面为倾斜设置。
7.根据权利要求6所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
C1)所述布水侧板(120)与所述水体在进入反应腔室(100)前的流动方向之间的夹角为60°-75°;
C2)所述布水侧板(120)的竖直高度为3m-5m。
8.根据权利要求1所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述反应件(300)为管体，所述管体由上到下被分隔为上管段(340)和下管段(350);所述气体释放部(310)为设置于所述上管段(340)的上部的多个溶解氧排放孔，所述上管段(340)与输送溶解氧的曝气单元连通;所述碳源部(320)为设置于所述下管段(350)的内部的挺水植物，所述下管段(350)上设有多个有机物排放孔(321)。
9.根据权利要求8所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
D1)所述上管段(340)的长度为所述管体的长度的2/3，所述下管段(350)的长度为所述管体的长度的1/3;
D2)每个所述有机物排放孔(321)的直径为2cm～5cm，所述下管段(350)的下部的设置所有的所述有机物排放孔(321)的区域为下开孔区段，所述下开孔区段的长度为所述管体的长度的1/10，所有的所述有机物排放孔(321)的开孔率为所述下管段(350)的管壁面积的30～40%;
D3)每个所述溶解氧排放孔的直径为5cm～10cm，所述上管段(340)的上部的设置所有的所述溶解氧排放孔的区域为上开孔区段，所述上开孔区段的长度为所述管体的长度的3/10，所有的所述溶解氧排放孔的开孔率为所述下管段(350)的管壁面积的40～50%;
D5)所述挺水植物为芦苇、秸秆、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求8所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述曝气单元包括曝气发生器(410)，所述曝气发生器(410)的出气口连接曝气主管(420)，所述曝气主管(420)连接多个支管(430)，每个所述支管(430)连接相应的所述反应件(300)的上管段(340)。
11.根据权利要求8所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：每个所述生物填料单元(330)包括悬挂杆(331)和分布于所述悬挂杆(331)上的生物填料件(332)，所述生物填料件(332)的材质为聚丙烯、维尼纶中的一种或两种的组合。
12.根据权利要求11所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：所述生物填料单元(330)的外径为80～120mm，每个生物填料单元(330)上的所述生物填料件(332)的比表面积为1.6～2.4m2/m。
13.根据权利要求6所述的类潜流人工湿地型水处理方法，其特征在于：
当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置于河道中时，所述布水侧板(120)、所述布水底板(110)和所述挡水件(130)依次连接形成架体;所述河道两侧的护岸分别与所述架体的两侧连接，且围成所述反应腔室(100)，所述挡水件(130)的底端还连接一竖直设置的阻挡板(140)，所述阻挡板(140)的底端与所述河道的河底连接，所述阻挡板(140)的两侧分别与两个护岸连接;
当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置在容器中时，所述反应腔室(100)还具有相对设置的第一辅助侧板和第二辅助侧板，所述第一辅助侧板的靠近所述第二辅助侧板的侧面均与所述布水侧板(120)、所述布水底板(110)和所述挡水件(130)连接，所述第二辅助侧板的靠近所述第一辅助侧板的侧面均与所述布水侧板(120)、所述布水底板(110)和所述挡水件(130)连接。
14.根据权利要求1所述的类潜流人工湿地型水处理系统，其特征在于：还包括如下技术特征中的一种或多种：
E1)所述导流孔(210)的孔壁所述反应件(300)的外侧面上生物填料单元(330)之间的间隔≥10cm;
E2)所有的所述导流孔(210)的开孔率占所述导流件(200)的表面积的50%以上;
E3)每个所述导流件(200)与所述布水底板(110)的最上端之间的竖直距离值为导流件向下距离值，所述反应腔室(100)充满水后的水深与所述布水底板(110)的最上端的竖直距离值为液面向下距离值，所述导流件向下距离值与所述液面距离值的比值大于等于1/2。
说明书
类潜流人工湿地型水处理系统
技术领域
本发明涉及生态环境工程技术领域，特别是涉及一种类潜流人工湿地型水处理系统。
背景技术
目前在受污染水体净化领域，应用较为广泛的生态净化技术主要有人工湿地、生态草、生态浮床等，其中潜流人工湿地因其净化效率高而得到较广泛的应用。潜流湿地是以亲水植物为表面绿化物，以砂石土壤为填料，让水自然渗透过滤的人造景观。它以无表面水、占地面积小，使用率高维护方便为特点深受人们的喜爱。在潜流湿地系统中，利用了植物根系的输氧作用，对有机物和重金属等去除效果好，但控制相对复杂，脱氮效果欠佳。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种类潜流人工湿地型水处理系统，用于解决现有技术中存在的上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种类潜流人工湿地型水处理系统，包括：反应腔室，所述反应腔室的底部设有供水体进入的布水孔，所述反应腔室的上部设有供水体排出的排水孔;导流件，将所述反应腔室沿着竖直方向分隔为上腔体和下腔体，所述导流件上设有多个沿着竖直方向贯通的导流孔;多个反应件，每个所述反应件穿入于相应的所述导流孔中，且固定设置;每个所述反应件具有：处于所述反应件上部的气体释放部和处于所述反应件下部的碳源部;所述碳源部处于所述下腔体中，浸入所述水体中的所述碳源部向所述水体中释放有机物;所述气体释放部处于所述上腔体中，所述气体释放部向所述水体中释放溶解氧;每个所述反应件的外侧面上设有多个竖直设置的生物填料单元，每个所述生物填料单元的长度大于等于所述反应件的长度。
在本发明一些实施方式中，所述反应腔室具有布水底板，所述布水孔设置于所述布水底板上，所述布水孔的数量为多个;所述布水底板相对于水平面为向下倾斜设置，且沿着所述水体在进入反应腔室前的流动方向，所述布水底板的相对两侧依次为布水侧部和挡水侧部，所述布水侧部的水平高度高于所述挡水侧部的水平高度。
在本发明一些实施方式中，所述布水底板的布水侧部和挡水侧部的竖直高度值与所述布水底板的布水侧部和挡水侧部的水平距离值的比值为0.05-0.1。
在本发明一些实施方式中，所述布水底板包括处于上部的开孔区域和处于下部的非开孔区域，所有的所述布水孔处于所述开孔区域。
在本发明一些实施方式中，每个所述布水孔的孔径为5～10cm，所有的所述布水孔的开孔率占整个所述布水底板平面面积的60%以上。
在本发明一些实施方式中，所述反应腔室具有挡水件，所述排水孔设置于所述挡水件的顶部，所述挡水件与所述布水底板的挡水侧部连接，所述排水孔的孔底壁的水平高度低于所述反应件的顶端。
在本发明一些实施方式中，所述排水孔的孔底壁的水平高度与所述反应件的顶端之间的垂直距离为所述反应件的长度的10%～20%。
在本发明一些实施方式中，所述下腔体上设有排泥闸门，所述排泥闸门上设有开关，所述排泥闸门设置于所述挡水件上，且所述排泥闸门设置于所述挡水件与所述布水底板的连接处的上方。
在本发明一些实施方式中，所述反应腔室具有布水侧板，所述布水侧板的下端与所述布水底板的布水侧部连接，所述布水侧板相对于水平面为倾斜设置。
在本发明一些实施方式中，所述布水侧板与所述水体在进入反应腔室前的流动方向之间的夹角为60°-75°。
在本发明一些实施方式中，所述布水侧板的竖直高度为3m-5m。
在本发明一些实施方式中，所述反应件为管体，所述管体由上到下被分隔为上管段和下管段;所述气体释放部为设置于所述上管段的上部的多个溶解氧排放孔，所述上管段与输送溶解氧的曝气单元连通;所述碳源部为设置于所述下管段的内部的挺水植物，所述下管段上设有多个有机物排放孔。
在本发明一些实施方式中，所述上管段的长度为所述管体的长度的2/3，所述下管段的长度为所述管体的长度的1/3。
在本发明一些实施方式中，每个所述有机物排放孔的直径为2cm～5cm，所述下管段的下部的设置所有的所述有机物排放孔的区域为下开孔区段，所述下开孔区段的长度为所述管体的长度的1/10，所有的所述有机物排放孔的开孔率为所述下管段的管壁面积的30～40%。
在本发明一些实施方式中，每个所述溶解氧排放孔的直径为5cm～10cm，所述上管段的上部的设置所有的所述溶解氧排放孔的区域为上开孔区段，所述上开孔区段的长度为所述管体的长度的3/10，所有的所述溶解氧排放孔的开孔率为所述下管段的管壁面积的40～50%。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物为芦苇、秸秆、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述曝气单元包括曝气发生器，所述曝气发生器的出气口连接曝气主管，所述曝气主管连接多个支管，每个所述支管连接相应的所述反应件的上管段。
在本发明一些实施方式中，每个所述生物填料单元包括悬挂杆和分布于所述悬挂杆上的生物填料件，所述生物填料件的材质为聚丙烯、维尼纶中的一种或两种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元的外径为80～120mm，每个生物填料单元上的所述生物填料件的比表面积为1.6～2.4m2/m。
在本发明一些实施方式中，当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置于河道中时，所述布水侧板、所述布水底板和所述挡水件依次连接形成架体;所述河道两侧的护岸分别与所述架体的两侧连接，且围成所述反应腔室，所述挡水件的底端还连接一竖直设置的阻挡板，所述阻挡板的底端与所述河道的河底连接，所述阻挡板的两侧分别与两个护岸连接;当所述类潜流人工湿地型水处理系统设置在容器中时，所述反应腔室还具有相对设置的第一辅助侧板和第二辅助侧板，所述第一辅助侧板的靠近所述第二辅助侧板的侧面均与所述布水侧板、所述布水底板和所述挡水件连接，所述第二辅助侧板的靠近所述第一辅助侧板的侧面均与所述布水侧板、所述布水底板和所述挡水件连接。
在本发明一些实施方式中，所述导流孔的孔壁所述反应件的外侧面上生物填料单元之间的间隔≥10cm。
在本发明一些实施方式中，所有的所述导流孔的开孔率占所述导流件的表面积的50%以上。
在本发明一些实施方式中，每个所述导流件与所述布水底板的最上端之间的竖直距离值为导流件向下距离值，所述反应腔室充满水后的水深与所述布水底板的最上端的竖直距离值为液面向下距离值，所述导流件向下距离值与所述液面距离值的比值大于等于1/2。
如上所述，本发明的类潜流人工湿地型水处理系统，具有以下有益效果：
1)本发明使用时，水体通过反应腔室底部的布水孔进入反应腔室中，碳源部浸入水体后向所述水体中释放有机物，使所述下腔体中，处于所述碳源部外部的生物填料单元上形成厌氧微生物膜，水体在所述厌氧微生物膜上发生反硝化反应，以去除水体中的氮污染物;经过反硝化反应后的水体通过导流件上的导流孔流入所述上腔体中;处于所述上腔体中的气体释放部向所述水体中释放溶解氧，使所述下腔体中，处于所述气体释放部外部的生物填料单元上形成好氧微生物膜,水体在所述好氧微生物膜上发生好氧反应，以去除水体中的碳等污染物;采用本发明的系统净化水体，操作方便、水体净化效率高;且本发明结构简单，成型时间短;
2)本发明的下腔体上设有排泥闸门，控制排泥闸门，即可将布水底板上积聚的泥沙排出，使布水底板不堵塞;
3)本发明可用于河道等自然水体的净化处理。