公布日：2024.04.16
申请日：2023.12.29
分类号：C02F3/32(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I
摘要
本方案公开了生活污水处理技术领域的一种生活污水人工湿地出水调节装置，包括布水管和出水管，出水管的出水端连通有集水池，集水池位于人工湿地的最低液位下方，集水池内连接有虹吸管，虹吸管远离集水池的一端延伸到出水管内且处于人工湿地的最高液位处；出水管内设有单向出液阀，出水管连通有自来水管和排气管，自来水管上设有进水阀，排气管上设有排气阀，虹吸管上设有球阀，虹吸管位于自来水管和单向出液阀之间，自来水管位于排气管和虹吸管之间。本申请的调节装置可以有效解决当前的人工湿地长期被污水覆盖的问题。
权利要求书
1.一种生活污水人工湿地出水调节装置，包括布水管和出水管，其特征在于：出水管的出水端连通有集水池，集水池位于人工湿地的最低液位下方，集水池内连接有虹吸管，虹吸管远离集水池的一端延伸到出水管内且处于人工湿地的最高液位处；出水管内设有单向出液阀，出水管连通有自来水管和排气管，自来水管上设有进水阀，排气管上设有排气阀，虹吸管上设有球阀，虹吸管位于自来水管和单向出液阀之间，自来水管位于排气管和虹吸管之间。
2.根据权利要求1所述的一种生活污水人工湿地出水调节装置，其特征在于：所述虹吸管位于集水池内的一端可拆卸连接有管堵。
3.根据权利要求2所述的一种生活污水人工湿地出水调节装置，其特征在于：所述排气管上连接有虹吸破坏管，虹吸破坏管位于出水管和排气阀之间。
4.根据权利要求3所述的一种生活污水人工湿地出水调节装置用于调节人工湿地出水量的方法，将布水管布置到人工湿地最高液位处的下方3～8cm处，将出水管的进水端安置在人工湿地最低液位处的下方5～15cm处；其特征在于：调节人工湿地出水量的具体操作如下：一、当向人工湿地中排放的生活污水量充足时：排气阀及进水阀保持关闭，球阀保持开启即可；二、当向人工湿地中排放的生活污水量不足时：关闭球阀，开启排气阀和进水阀，向虹吸管内补充自来水，直到排气管顶部开始有水流出后停止加水，将排气阀及进水阀关闭，打开球阀，取下虹吸管底部的管堵。
5.根据权利要求4所述的一种生活污水人工湿地出水调节装置用于调节人工湿地出水量的方法，其特征在于：人工湿地中，滤料层包括自下而上依次设置的大碎石层、中碎石层、瓜米石层和种植土层。
6.根据权利要求5所述的一种生活污水人工湿地出水调节装置用于调节人工湿地出水量的方法，其特征在于：大碎石的粒径为30～40㎝，中碎石的粒径为10～20㎝，瓜米石的粒径为5～10㎝。
7.根据权利要求6所述的一种生活污水人工湿地出水调节装置用于调节人工湿地出水量的方法，其特征在于：所述大碎石层的厚度为50～70㎝，中碎石层的厚度为25～35㎝，瓜米石层的厚度为15～25㎝，种植土层的厚度为8～15㎝。
发明内容
本发明意在提供一种生活污水人工湿地出水调节装置及其使用方法，以解决当前的人工湿地长期被污水覆盖的问题。
本方案中的一种生活污水人工湿地出水调节装置，包括布水管和出水管，出水管的出水端连通有集水池，集水池位于人工湿地的最低液位下方，集水池内连接有虹吸管，虹吸管远离集水池的一端延伸到出水管内且处于人工湿地的最高液位处；出水管内设有单向出液阀，出水管连通有自来水管和排气管，自来水管上设有进水阀，排气管上设有排气阀，虹吸管上设有球阀，虹吸管位于自来水管和单向出液阀之间，自来水管位于排气管和虹吸管之间。
进一步，所述虹吸管位于集水池内的一端可拆卸连接有管堵。
进一步，所述排气管上连接有虹吸破坏管，虹吸破坏管位于出水管和排气阀之间。通过调节虹吸破坏管的高度来调整单次虹吸排水量，在保证人工湿地对生活污水处理效果的同时，尽量增加污水在湿地中的停留时间，保证出水水质。
基于本申请的生活污水人工湿地出水调节装置，本发明还提供了一种生活污水人工湿地出水调节装置用于调节人工湿地出水量的方法，将布水管布置到人工湿地最高液位处的下方3～8cm处，将出水管的进水端安置在人工湿地最低液位处的下方5～15cm处；调节人工湿地出水量的具体操作如下：
一、当向人工湿地中排放的生活污水量充足时：排气阀及进水阀保持关闭，球阀保持开启即可；
二、当向人工湿地中排放的生活污水量不足时：关闭球阀，开启排气阀和进水阀，向虹吸管内补充自来水，直到排气管顶部开始有水流出后停止加水，将排气阀及进水阀关闭，打开球阀，取下虹吸管底部的管堵。
本方案的工作原理及其有益效果：针对贵州大多数农村所处位置均为山地的情况，可以将人工湿地选址位于落差(高差)较大的位置。本发明采用虹吸现象的基本原理，通过增加虹吸管、单向出液阀、进水阀、管堵及排气阀等设施，就人工湿地的进出水方式采用“上进下出”，可以将人工湿地内部的水位在最高液位与最低液位之间自由控制。控制过程具体如下：
当生活污水向人工湿地排放充足时，随着湿地内部水位的不断升高，达到出水管管底(最高液位)以后，最高处的水会从虹吸管流向集水池，并在虹吸管顶部形成旋涡(负压)，慢慢带走虹吸管内的空气，使得虹吸管内部的水位较快的上升，之后大量的水会从虹吸管进入集水池，带走更多的空气，最终形成虹吸排水，短时间内将湿地内的水排入到集水池内，再经集水池进入到下一级人工湿地或下游水体。
如果遇到生活污水产生量降低，人工湿地内的污水长期难以达到最高液位的情况，可采用如下两种方式进行人工干预，干预时：关闭球阀，开启排气阀和进水阀，向虹吸管内补充自来水，直到排气管顶部开始有水流出后停止加水，将排气阀及进水阀关闭，打开球阀，取下虹吸管底部的管堵即可形成虹吸效应。采用此方式进行人工干预，按照DN150的虹吸管进行计算，单次自来水用量为60L左右。
另外，可以通过调节虹吸破坏管的高度来调整单次虹吸排水量，在保证人工湿地处理效果的同时，尽量增加污水在湿地中的停留时间，保证出水水质。
进一步，人工湿地中，滤料层包括自下而上依次设置的大碎石层、中碎石层、瓜米石层和种植土层。
进一步，大碎石的粒径为30～40㎝，中碎石的粒径为10～20㎝，瓜米石的粒径为5～10㎝。
进一步，所述大碎石层的厚度为50～70㎝，中碎石层的厚度为25～35㎝，瓜米石层的厚度为15～25㎝，种植土层的厚度为8～15㎝。
本发明的生活污水人工湿地出水调节装置结合使用方法，可以达到以下效果：
(1)本申请通过调节装置的设置，使得湿地内的水位可以在高液位与低液位之间循环往复，使得湿地内部可以存在干湿两种状态，可以选择更多类型的湿地植物，便于湿地植物的本地化。
(2)通过虹吸效应，短时间内将人工湿地低液位以上水全部虹吸进入下一级人工湿地或下游水体，可以进一步增加湿地内部滤料空隙间的空气流动，进一步增加滤料的孔隙率，且虹吸作用力大，能有效减少人工湿地滤料堵塞的现象，避免短流现象的发生。
(3)污水从湿地上部进入滤料层的过程中还可以对污水进行充氧，人工湿地有着湿地和滤池双重功能，极大的增加人工湿地内的氧气含量，提高人工湿地内杂质的有氧分解，不仅大大降低人工湿地附近的臭味，还可以进一步加强污水处理效果。
(4)增加人工湿地耐冲击负荷能力
针对农村生活污水变化系数大的特点，农村生活污水的产生时间较为集中，主要集中在周末及节假日(特别是春节长假)期间。且大多数污水产生于午饭(11：00～13：00)和晚饭(18:30～20:30)时段，人工湿地负荷高。其他时段污水产生量小，人工湿地负荷低。针对上述特点，我们可以灵活采用湿地出水调节装置来调节污水处理系统，在污水产水量增加之前尽最大可能的清空人工湿地池体的容积，保持大多数池体均位于低液位，给污水产水量大的时段预留更多的处理空间，加强污水处理设施的处理效果。
（发明人：张水;叶国;涂汉;周顺华;刘涛;杨小红）