水平潜流人工湿地自动复氧装置及其人工湿地制造方法及图纸

水平潜流人工湿地自动复氧装置及其人工湿地，包括一端封闭的具孔横管，其上表面沿轴向开有两排小孔；具孔横管的敞开端通过螺纹伸缩管与倒U形管相连，倒U形管另一个端口通过另一段螺纹伸缩管与出水管连接。在水平潜流人工湿地的填料层底部铺设上述具孔横管，其开口端穿出池体侧壁，后通过弯管连接上述虹吸管，虹吸管倒U型部位高度可通过螺纹伸缩管调节。一旦湿地水位达到虹吸出水高度，湿地内部污水将被周期性迅速自动排出，使空气中的氧气通过排空负压和大气对流的方式填充到湿地内部的孔隙中，达到自动复氧的目的。本发明专利技术具有结构简单、易于操作、自动化程度高、水位调节灵活等优点，可广泛用于水平潜流人工湿地的污水处理。

Horizontal subsurface flow constructed wetland automatic reoxygenation device and constructed wetland

【技术实现步骤摘要】
水平潜流人工湿地自动复氧装置及其人工湿地
本专利技术属于水处理领域，尤其涉及一种水平潜流人工湿地自动复氧装置及其人工湿地。
技术介绍
水平潜流人工湿地是由池体、填料、植物和微生物组成，通过物理、化学和生物的协同作用使污水得到净化的水处理技术。与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的污水在湿地床的内部流动，具有负荷率高、占地面积小、处理效果可靠及耐冲击负荷等优点，因此在工程上得到了广泛的应用。但是，随着潜流人工湿地应用规模的扩大，运行过程中也暴露出一些问题。其中，溶解氧是水平潜流人工湿地脱氮过程中最为主要的限制因素（代嫣然等，2010）。一般来说，水平潜流湿地内植物和大气的复氧作用较弱，系统内通常是一个厌氧环境，氧化还原电位小于300mV。而微生物脱氮过程对氧含量的要求有很大差异，硝化作用是一个需氧过程，反硝化、厌氧氨氧化作用则是厌氧过程，单一的氧环境也会导致湿地内生物脱氮过程不畅。通常适于硝化过程的溶解氧应高于2mg/L，否则溶解氧将成为反应的限制因素。研究表明每将1gNH4+-N转化为NO3--N，需要消耗4.3g氧，氧化2mg/L的NH4+-N需要消耗8.6mg/L溶解氧，这个值高于水的饱和氧，因此形成的氧亏需不断地由大气复氧补充。同时，反硝化过程的溶解氧应控制在0.5mg/L以下，高于该值反硝化作用将受到严重抑制。所以，在人工湿地内部提供好氧-缺氧交替的氧环境是极其重要的。目前，采用潮汐运行方式来提供上述的氧环境是一个不错的选择。潮汐运行模式是周期性的充水-淹水-排空的过程，在运行过程中依靠床体饱和浸润面周期性变化产生的基质孔隙吸力将大气氧强迫吸入床体，可显著提高湿地床的氧传输量和复氧能力，使得湿地内部不断形成好氧-厌氧环境（SUNGet.al1999）。2010年，Wu等首次利用封闭的室内潮汐流人工湿地，通过测定湿地床在排水过程中吸入床体的气体体积与气体成分发现，潮汐流人工湿地的复氧能力可达450g/（m2×d），远远高于传统的潜流湿地和曝气型人工湿地的供氧能力。然而，现阶段大多是通过手动调节阀门的开启和关闭实现潮汐运行，而且在潜流人工湿地水位调节方面，只能通过在不同水位分别设置控制阀的方式实现湿地内部高、中、低水位的出水，水位调节不灵活，人工操作较多，成本较高。因此，通过合理的结构设计和运行优化，实现水平潜流人工湿地周期性的自动复氧与水位的灵活调节是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是运用虹吸原理，提供一种水平潜流人工湿地自动复氧装置及其人工湿地，以弥补现有技术的不足。为了达到上述目的，本专利技术自动复氧的装置为：在潜流人工湿地底部铺设上表面两侧带有均匀小孔的横管，后接倒U型部位高度可调节式虹吸管，利用虹吸原理将湿地内部的污水周期性自动排出。所述潜流人工湿地主体部分由上下两层组成，上层为复合土，种植有挺水植物；下层为填料层，填料层具有良好孔隙、水流易于通过、由填料介质组成。所述具孔横管即铺设于潜流人工湿地下层的底部，其最左端为闭口的，上表面两侧沿轴向分布有均匀的小孔。所述虹吸管的倒U型部位高度可通过螺纹伸缩管调节，用于控制虹吸出水水位，可实现湿地池体内部水位的灵活调节。虹吸管右侧底部有虹吸出水口，其出水口高度低于池体底部。本专利技术自动复氧的方法为：首先，通过螺纹伸缩管调节虹吸管倒U形部位高度，以对虹吸管的虹吸水位进行调节。在水平潜流人工湿地运行过程中，当水位周期性地达到虹吸管的倒U型部位高度时，立即发生虹吸现象，湿地内部的污水迅速通过具孔横管上的小孔瞬间抽离出湿地，使湿地内部形成瞬时负压迫使大气氧吸入池体；在排空期间，大气中的氧气通过对流的方式缓慢填充到湿地内部的孔隙中。相比于其他手动操作而言，本专利技术具有结构简单、自动化程度高、水位调节灵活等优点，可以轻松快速排出湿地内部的污水，使大气氧填充到湿地的池体内部，达到人工湿地自动复氧的目的，使人工湿地内部呈现周期性好氧-缺氧、有利于强化脱氮的氧环境。因而可以广泛应用于潜流人工湿地的污水处理。附图说明图1本专利技术的水平潜流人工湿地结构示意图。图2本专利技术的具孔横管示意图。图3本专利技术的具孔横管截面示意图。图4本专利技术的螺纹伸缩管结构示意图。其中，1具孔横管，2小孔，3倒U型管，4螺纹伸缩管，5出水管，6填料层，7复合土层，8挺水植物。具体实施方式如图1-4所示，一种水平潜流人工湿地自动复氧装置，其特征是包括一端封闭的具孔横管1，具孔横管1的敞开端上方有倒U形管3，所述敞开端通过一段螺纹伸缩管4与倒U形管3的其中一个端口相连，倒U形管3的另一个端口通过另一段螺纹伸缩管4与出水管5连接；所述具孔横管1上表面沿轴向开有两排小孔2。所述具孔横管1外径在10-30cm之间；小孔2轴向与竖直方向所呈夹角范围在20-40°之间，每一排小孔2之间的孔间距范围为10-30cm，小孔2直径的范围是2-5cm。如图1-4所示，一种利用上述自动复氧装置构建的水平潜流人工湿地，包括池体，池体底部铺有填料层6，填料层6具有良好孔隙、水流易于通过、由填料介质组成；填料层6上方铺有复合土层7，复合土层7种植挺水植物8；其特征是将具孔横管1铺设在填料层中靠近池体底部的位置，具孔横管1的开口端穿出池体侧壁，并通过一段螺纹伸缩管4与倒U形管3的其中一个端口连接，倒U形管3另一个端口通过另一段螺纹伸缩管4与出水管5连接，所述出水管5的出水口低于湿地池体底部0.1-2m，利用虹吸原理将湿地内部的污水周期性自动排出。所述构建在人工湿地池体之外的倒U形管3的倒U型部位高度可通过螺纹伸缩管4手动调节，可调节高度范围是低于池体顶部、高于池体底部0.3-1.5m，用以控制虹吸出水水位。本专利技术的水平潜流人工湿地工作时，首先是通过螺纹伸缩管4调节虹吸管的倒U型部位高度，以对虹吸管的虹吸水位进行调节；在水平潜流人工湿地运行过程中，当水位周期性达到倒U型部位高度时，立即发生虹吸现象，湿地内部的污水迅速通过具孔横管1上的小孔2抽离出湿地，使湿地内部形成瞬时负压迫使大气氧吸入池体；在排空期间，大气中的氧气通过对流的方式缓慢填充到湿地内部的孔隙中，达到自动复氧的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平潜流人工湿地自动复氧装置，其特征是包括一端封闭的具孔横管（1），具孔横管（1）的敞开端上方有倒U形管（3），所述敞开端通过一段螺纹伸缩管（4）与倒U形管（3）的其中一个端口相连，倒U形管（3）的另一个端口通过另一段螺纹伸缩管（4）与出水管（5）连接；所述具孔横管（1）上表面沿轴向开有两排小孔（2）。

【技术特征摘要】
1.一种水平潜流人工湿地自动复氧装置，其特征是包括一端封闭的具孔横管（1），具孔横管（1）的敞开端上方有倒U形管（3），所述敞开端通过一段螺纹伸缩管（4）与倒U形管（3）的其中一个端口相连，倒U形管（3）的另一个端口通过另一段螺纹伸缩管（4）与出水管（5）连接；所述具孔横管（1）上表面沿轴向开有两排小孔（2）。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于所述具孔横管（1）外径在10-30cm之间；小孔（2）轴向与竖直方向所呈夹角范围在20-40°之间，每一排小孔（2）之间的孔间距范围为10-30cm，小孔（2）直径的范围是2-5cm。3.一种利用上述自动复氧装置构建的水平潜流人工湿地，包括池体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋民，郑宇，储祺，郭得松，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37