公布日：2022.04.29
申请日：2022.02.15
分类号：C02F3/32(2006.01)I
摘要
本发明涉及一种多流态人工湿地污水处理装置，属于废水处理技术领域。包括布水池、复合流人工湿地池、集水排水池，其中：复合流人工湿地池包括垂直下行流人工湿地池、垂直上行流人工湿地池、水平流人工湿地池，所述布水池、复合流人工湿地池、集水排水池从左至右依次串联邻接设置，底面处于同一水平平面上，且高度相同。本发明专利保证在一套人工湿地装置中实现3种流态的同时减少水体内的生化需氧量、氮、磷和固体悬浮颗粒物等污染物。
权利要求书
1.一种多流态人工湿地污水处理装置，包括依次从左向右串联设置的布水池(6)、复合流人工湿地池(10)和集水排水池(37)，其特征在于：其中：复合流人工湿地池(10)包括从左向右依次串联设置的垂直下行流人工湿地池(101)、垂直上行流人工湿地池(102)、水平流人工湿地池(103)；所述布水池(6)设置在复合流人工湿地池(10)左侧，通过其上部设置的第一排水口(8)与复合流人工湿地池(10)中的垂直下行流人工湿地池(101)的上部相连通；通过垂直下行流人工湿地池(101)内与第一排水口(8)相连通的、水平设置的第一水平布水管(9)向垂直下行流人工湿地池(101)中均匀布水；于所述垂直下行流人工湿地池(101)远离布水池(6)的一侧侧壁下部设有第二出水口(17)，所述垂直上行流人工湿地池(102)设在垂直下行流人工湿地池(101)靠近第二排水口(17)一侧、并通过第二排水口(17)与垂直下行流人工湿地池(101)的下部相连通，通过垂直上行流人工湿地池(102)内与第二出水口(17)相连通的、水平设置的第二水平布水管(18)向垂直上行流人工湿地池(102)中均匀布水；于所述垂直上行流人工湿地池(102)远离垂直下行流人工湿地池(101)的一侧侧壁上部设有第三排水口(24)，所述水平流人工湿地池(103)设在垂直上行流人工湿地池(102)靠近第三排水口(24)一侧，于所述水平流人工湿地池(103)内、沿靠近垂直上行流人工湿地池(102)侧壁一侧垂直设有竖直布水管(25)；通过水平流人工湿地池(103)内与第三排水口(24)相连通的竖直布水管(25)均匀向水平流人工湿地池(103)中布水；所述水平流人工湿地池(103)远离垂直上行流人工湿地池(102)一侧侧壁下部设有第四排水口(31)，所述集水出水池(37)设在水平流人工湿地池(103)靠近第四排水口(31)一侧、并通过第四排水口(31)与水平流人工湿地池(103)连通；所述集水出水池(37)远离水平流人工湿地池(103)一侧侧壁上端外部设有第五排水口(33)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述布水池(6)、复合流人工湿地池(10)、集水排水池(37)从左至右依次串联邻接设置，池体内部底面处于同一水平平面上，且池体内部高度相同；布水池(6)和集水排水池(37)内的底部铺设有防渗层(13)；复合流人工湿地池(10)包括从左向右依次串联邻接设置的垂直下行流人工湿地池(101)、垂直上行流人工湿地池(102)、水平流人工湿地池(103)，池体内部底面处于同一水平平面上，且池体内部高度相同；所述布水池(6)靠近复合流人工湿地池(10)一侧侧壁上部设有第一出水口(8)；所述复合流人工湿地池(10)包括从左至右依次串联邻接设置的垂直下行流人工湿地池(101)、垂直上行流人工湿地池(102)、水平流人工湿地池(103)，它们的池体内部底面处于同一水平平面上，且高度相同；所述垂直下行流人工湿地池(101)内上部铺设种植土层(12)，于种植土层(12)内设有第一水平布水管(9)，第一水平布水管(9)一端与第一排水口(8)相连通，垂直下行流人工湿地池(101)内沿水流(从上至下)的方向依次铺设有种植土层(12)、草炭土层(22)、第一卵石层(11)、第一碎石层(15)、第一豆粒石层(14)、防渗层(13)；第二排水口(17)位于第一豆粒石层(14)所在区域中下部的侧壁面上；所述垂直上行流人工湿地池(102)底部设有防渗层(13)，防渗层(13)上部铺设第二卵石层(21)，于卵石层(21)内设有第二水平布水管(18)，第二水平布水管(18)一端与第二排水口(17)相连通，垂直上行流人工湿地池(102)内沿水流(从下至上)的方向依次铺设有防渗层(13)、第二卵石层(21)、第二碎石层(20)、第二豆粒石层(19)、草炭土层(22)和种植土层(12)；第三排水口(24)位于种植土层(12)所在区域中上部的侧壁面上；所述水平流人工湿地池(103)内沿靠近垂直上行流人工湿地池(102)的左侧壁壁面处垂直设有竖直布水管(25)，竖直布水管(25)上端与第三排水口(24)相连通，于水平流人工湿地池(103)内底部设有防渗层(13)，于防渗层(13)上方依次沿水流方向(从左至右)布设有第三卵石层(27)、第三碎石层(28)、第三豆粒石层(29)，于第三卵石层(27)、第三碎石层(28)和第三豆粒石层(29)上部依次铺设草炭土层(22)、种植土层(12)；竖直布水管(25)置于第三卵石层(27)及其上方的草炭土层(22)和种植土层(12)内；所述种植土层(12)上种植有人工湿地植物(36)；所述集水排水池(37)远离水平流人工湿地池(103)一侧侧壁外部设有第五排水口(33)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：于所述草炭土层(22)下部靠近草炭土层处铺设有用于防止种植土和草炭土下移造成卵石层、碎石层或豆粒石层堵塞的透水隔离层(30)；以沿布水池(6)、复合流人工湿地池(10)、集水排水池(37)从左至右依次串联邻接的水平方向为x轴、以x轴所在的水平面内垂直于x轴的方向为y轴、以空间内垂直于水平面的竖直方向为z轴；第一水平布水管(9)布设于垂直下行流人工湿地池(101)的种植土层(12)内，沿y轴方向等间距于同一水平面内平行布设3根或3根以上，相邻2根的布设间距均为60-80cm；第一水平布水管(9)为管体上设有作为第一布水孔(16)的通孔的管道，其一端与第一排水口(8)相连通、另一端密闭，第一水平布水管(9)均匀地向垂直下行流人工湿地池(101)内的种植土层(12)内布水；第二水平布水管(18)布设于第二卵石层(21)内，沿y轴方向等间距于同一水平面内平行布设3根或3根以上，相邻2根的布设间距均为60-80cm；第二水平布水管(18)为管体上设有作为第二布水孔(23)的通孔的管道，其一端与第二排水口(17)相连通、另一端密闭，第二水平布水管(18)均匀地向垂直上行流人工湿地池(102)内的卵石层(21)内布水；竖直布水管(25)布设于第三卵石层(27)内，沿y轴方向等间距于同一竖向平面内竖直平行布设3根或3根以上，相邻2根的布设间距均为60-80cm；竖直布水管(25)为管体上设有作为布水孔(26)的通孔的管道，其一端与第三排水口(24)相连通、另一端密闭，竖直布水管(25)均匀地向水平流人工湿地池(103)内的第三卵石层(27)内布水。
4.根据权利要求2-3任一所述的装置，其特征在于：所述防渗层(13)厚度为10mm，材料为高密度聚乙烯(HDPE)；所述草炭土层(22)铺设厚度为20-30cm；所述种植土层(12)铺设厚度为25-35cm；所述垂直下行流人工湿地池(101)中：第一卵石层(11)内卵石粒径为4-8cm，其铺设厚度为20-30cm；所述第一碎石层(15)内碎石平均粒径2-3cm，其铺设厚度为20-30cm；所述第一豆粒石层(14)内豆粒石粒径为1.0-1.5cm，其铺设厚度为20-30cm；所述垂直上行流人工湿地池(102)中：第二卵石层(21)内卵石粒径为4-8cm，其铺设厚度为20-30cm；所述第二碎石层(20)内碎石平均粒径2-3cm，其铺设厚度为20-30cm；所述第二豆粒石层(19)内豆粒石粒径为1.0-1.5cm，其铺设厚度为20-30cm；所述水平流人工湿地池(103)中：第三卵石层(27)内卵石平均粒径4-8cm，其竖向(z轴方向)铺设高度为60-90cm、水平方向(x轴方向)铺设宽度为20-30cm；所述第三碎石层(28)内碎石平均粒径为2.0-3.0cm，其竖向铺设高度为60-90cm、水平方向铺设宽度为20-30cm；所述第三豆粒石层(29)内豆粒石平均粒径为1.0-1.5cm，其竖向铺设高度为60-90cm、水平方向铺设宽度为20-30cm。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述布水池(6)远离复合流人工湿地池(10)一侧侧壁下部设有进水口(7)，所述进水口(7)外部连接进水管(5)，所述进水管(5)包括水平进水管(38)和竖直进水管(1)，所述进水口(7)、水平进水管(38)与竖直进水管(1)通过三通管(3)进行连接，于所述三通管左侧的水平进水管上、右侧与进水口连接的管路上分别设置第一流量控制阀(2)、第二流量控制阀(4)。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：布水池(6)靠近复合流人工湿地池(10)一侧侧壁上部布设第一出水口(8)，所述第一出水口(8)沿y轴方向等间距于同一水平面内均匀布设3个或3个以上、相邻2个的间隔60-80cm，其与第一水平布水管(9)数量相同，并且一一对应连通；所述第一出水口(8)连接等数量的第一水平布水管(9)均匀向垂直下行流人工湿地池(101)中布水；于所述垂直下行流人工湿地池(101)远离布水池(6)的一侧侧壁下部设有第二出水口(17)，所述第二出水口(17)沿y轴方向等间距于同一水平面内均匀布设3个或3个以上、相邻2个的间隔60-80cm，其与第二水平布水管(18)数量相同，并且一一对应连通；于所述垂直上行流人工湿地池(102)远离垂直下行流人工湿地池(101)的一侧侧壁上部设有第三排水口(24)，所述第三排水口(24)沿y轴方向等间距于同一水平面内均匀布设3个或3个以上、相邻2个的间隔60-80cm，其与竖直布水管(25)数量相同，并且一一对应连通；所述第一出水口(8)靠近布水池(6)一侧侧壁内部设有过滤网(40)，所述过滤网(40)采用钢丝材质的80-120(优选100)目网，定期进行更换清洗。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述人工湿地植物(36)为芦苇、鸢尾、香蒲、菖蒲等中的一种或二种以上。
8.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于：所述垂直下行流人工湿地(101)、垂直上行流人工湿地(102)、水平流人工湿地(103)均为长方体结构池型，根据实际处理规模需求沿y轴方向划分为面积相等的一个或两个以上单元，每个单元的长(x轴方向)宽(y轴方向)比不大于1.5，且垂直下行流人工湿地(101)、垂直上行流人工湿地(102)或水平流人工湿地(103)中的每个单元结构相同。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述集水排水池(37)通过靠近水平流人工湿地池(103)一侧侧壁下部的第四排水口(31)与水平流人工湿地池(103)连接，所述集水排水池(37)远离水平流人工湿地池(103)一侧侧壁上从上至下依次错位布设第五排水口(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)分别连接第一排水管(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)分别设有第三流量控制阀(35)、第四流量控制阀(42)、第五流量控制阀(45)、第六流量控制阀(48)；通过开关不同高度的流量控制阀调节湿地排水高度。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述集水排水池(37)长度(y轴方向)、高度(z轴方向)依次于水平流人工湿地池(103)宽度(y轴方向)、高度(z轴方向)相等，所述集水排水池(37)宽度(x轴方向)为100-120cm；所述集水排水池(37)通过靠近水平流人工湿地池(103)一侧侧壁下部的第四排水口(31)与水平流人工湿地池(103)连接，所述集水排水池(37)远离水平流人工湿地池(103)一侧侧壁上距沿y轴方向所在的宽边中心线的左右两侧30-40cm处分别布设第五排水口(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)位于中心线左侧，第六排水口(41)、第八排水口(49)位于中心线右侧，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)底面高度分别为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。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题而提供的一种多流态人工湿地污水处理装置。
本发明的技术方案是：一种多流态人工湿地污水处理装置，包括布水池、复合流人工湿地池和集水排水池，所述布水池、复合流人工湿地池、集水排水池从左至右依次串联邻接设置，底面处于同一水平平面上，且高度相同。
作为一种优选的技术方案，所述布水池远离复合流人工湿地池一侧侧壁下部设有进水口，所述进水口外部连接进水管。
作为一种优选的技术方案，所述进水管包括水平进水管和竖直进水管，所述进水口、水平进水管与竖直进水管通过三通管进行连接，所述三通管左侧的水平进水管上、右侧与进水口连接的管路上依次设置第一流量控制阀、第二流量控制阀。
作为一种优选的技术方案，所述复合流人工湿地池包括垂直下行流人工湿地池、垂直上行流人工湿地池、水平流人工湿地池，所述复合流人工湿地池从下至上依次包括防渗层、填料层、隔离层、草炭土层和种植土层。
作为一种优选的技术方案，所述的防渗层厚度为10mm，材料为高密度聚乙烯(HDPE)，防止污水渗漏对土壤和地下水造成二次污染。
所述复合流人工湿地池中填料层铺设高度为60-90cm，包括卵石层、碎石层、豆粒石层，且其沿着水流方向依次铺设，实现污水的分级梯次处理，保证人工湿地系统的净化效率。
作为一种优选的技术方案，所述垂直下行流人工湿地、垂直上行流人工湿地、水平流人工湿地均为长方体结构池型，根据实际处理规模需求沿y轴方向划分为面积相等的一个或两个以上单元，每个单元的长宽比不大于1.5。
作为一种优选的技术方案，所述垂直下行流人工湿地池中填料层从上至下依次为第一卵石层、第一碎石层、第一豆粒石层，所述第一卵石层内卵石粒径为40-80mm，且其铺设厚度为20-30cm，所述第一碎石层内碎石粒径为20-30mm，且其铺设厚度为20-30cm，所述第一豆粒石层内豆粒石粒径为5-8mm，且其铺设厚度为20-30cm。
作为一种优选的技术方案，所述垂直上行流人工湿地池中填料层从下至上依次为第二卵石层、第二碎石层、第二豆粒石层，所述第二卵石层内卵石粒径为40-80mm，且其铺设厚度为20-30cm，所述第二碎石层内碎石粒径为20-30mm，且其铺设厚度为20-30cm，所述第二豆粒石层内豆粒石粒径为5-8mm，且其铺设厚度为20-30cm。
作为一种优选的技术方案，所述水平流人工湿地池中填料层从左至右依次为第三卵石层、第三碎石层、第三豆粒石层，第三卵石层内卵石平均粒径4-8cm，其竖向铺设高度为60-90cm、水平方向铺设宽度为20-30cm；所述第三碎石层内碎石平均粒径为2.0-3.0cm，其竖向铺设高度为60-90cm、水平方向铺设宽度为20-30cm；所述第三豆粒石层内豆粒石平均粒径为1.0-1.5cm，其竖向铺设高度为60-90cm、水平方向铺设宽度为20-30cm。
作为一种优选的技术方案，所述透水隔离层材料为PE材质，沿垂直于隔离层表面的方向均匀开设正方形网孔、开孔率94％-96％、平行于隔离层表面的网孔面积0.0324-0.04mm2，铺设厚度为1cm。，防止种植土和草炭土下移造成卵石层、碎石层或豆粒石层堵塞。
作为一种优选的技术方案，所述草炭土层水平均匀铺设于填料层上方，且其铺设厚度为20-30cm，对复合流人工湿地池启到保温作用
作为一种优选的技术方案，所述种植土层为营养物质含量丰富的粘土或黑土，水平均匀铺设于草炭土层上方，其铺设厚度为25-35cm，为湿地植物种植初期提供生长所必须的营养。
作为一种优选的技术方案，所述人工湿地植物为芦苇、鸢尾、香蒲、菖蒲等一种或二种以上按一定比例组合种植。
作为一种优选的技术方案，沿y轴方向所在的宽边中心线的左右两侧30-40cm处分别布设第五排水口、第六排水口、第七排水口、第八排水口。
作为一种优选的技术方案，所述第五排水口、第七排水口位于中心线左侧，第六排水口、第八排水口位于中心线右侧；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别为130--150cm、100--120cm、70--90cm、40--60cm。
作为一种优选的技术方案，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。
作为一种优选的技术方案，所述第五排水口、第六排水口、第七排水口、第八排水口分别连接第一排水管、第二排水管、第三排水管、第四排水管。
作为一种优选的技术方案，所述第一排水管、第二排水管、第三排水管、第四排水管分别设有第三流量控制阀、第四流量控制阀、第五流量控制阀、第六流量控制阀，通过开关不同高度的流量控制阀调节湿地排水高度。本发明主要解决现有人工湿地处理方法单一、布水方式单一、湿地池体中水量水质分布不均匀等问题。本发明专利保证在一套人工湿地装置中实现3种流态的同时减少水体内的生化需氧量、氮、磷和固体悬浮颗粒物等污染物。
与现有技术/装置相比，本发明的有益效果是：该污水处理装置由调节配水模块、复合流人工湿地模块、集水排水模块3个模块组成。调节配水模块对来水中的剩余污泥等杂质进行分离调节，进一步降低水中SS等悬浮物，保证进水均质、均量、均速；复合流人工湿地模块通过改变湿地系统的流态，提高污水与湿地基质、生物膜和湿地植物的接触时间，提升污水净化效果，确保湿地稳定高效达标运行。
（发明人：刘文杰;石玉敏;靳辉）