[发明专利]一种模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置及方法

权利要求书

1.一种模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置，其特征在于：包括分段隔离的上层单元和底层单元，所述上层单元包括下行流上层单元和上行流上层单元，所述底层单元包括下行流底层单元和上行流底层单元，所述下行流上层单元通过垂直的第一管道与所述下行流底层单元连通，所述第一管道的竖直部分连接所述下行流上层单元的底部，所述第一管道的水平部分连接所述下行流底层单元的上部，所述下行流底层单元通过第二管道与所述上行流底层单元水平连通，所述上行流底层单元通过垂直的第三管道与所述上行流上层单元连通，所述第三管道的水平部分连接所述上行流底层单元的上部，所述第三管道的竖直部分连接所述上行流上层单元的底部，所述下行流上层单元的上端设有进水口，所述进水口连接进水管，所述上行流上层单元的上端设有出水口，所述出水口连接出水管，所述进水口的位置高于所述出水口的位置，在所述上层单元中填充上层湿地基质，在所述底层单元中填充底层湿地基质，所述上层湿地基质中种植湿地植物；

所述下行流上层单元和所述上行流上层单元的底端的同一水平位置分别设有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板上均布有若干筛孔，所述上层湿地基质填充在所述第一隔板和所述第二隔板的上方，所述第一隔板和所述第二隔板的上方填充的所述上层湿地基质的高度不同，所述下行流底层单元和所述上行流底层单元的底端的同一水平位置分别设有第三隔板和第四隔板，所述第三隔板和所述第四隔板上均布有若干筛孔，所述底层湿地基质填充在所述第三隔板和所述第四隔板的上方，所述第三隔板和所述第四隔板的上方填充的所述底层湿地基质的高度相同；

所述下行流上层单元和所述上行流上层单元的顶部均为敞口，所述下行流上层单元和所述上行流上层单元的上部形成好氧段，所述下行流底层单元和所述上行流底层单元的顶部均采用密封盖密封，以隔绝空气，所述下行流底层单元和所述上行流底层单元形成厌氧段；

所述进水管上设有进水管阀，通过调节所述进水管阀控制流体的输入，所述出水管上设有出水管阀，通过调节所述出水管阀控制流体的输出，所述进水管连接蠕动泵，所述蠕动泵控制流体输入的流量，所述蠕动泵上安装有定时开关，所述定时开关控制进水管阀的打开和关闭，所述第一管道、所述第二管道和所述第三管道上均设有连接阀，通过调节所述连接阀控制其内流体的输送与否，所述出水管连接水箱。

2.如权利要求1所述的一种模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置，其特征在于：在所述下行流上层单元、所述上行流上层单元、所述下行流底层单元、所述上行流底层单元的基质填充位置等距离地设置取样口，位于所述下行流上层单元的上取样口连接进水管以实现低位进水。

3.如权利要求1所述的一种模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置，其特征在于：所述下行流底层单元的底端设有第一排污阀，所述上行流底层单元的底端设有第二排污阀，通过所述第一排污阀和所述第二排污阀排出死水，在所述下行流上层单元上设置第一水位观测管，在所述上行流上层单元上设置第二水位观测管，所述第一水位观测管和所述第二水位观测管用以观察水位。

4.如权利要求1所述的一种模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置，其特征在于：所述密封盖上设置采样孔，通过所述采样孔采集所述底层湿地基质的样本和气体样本，并通过所述采样孔插入电极探头以便原位测定所述底层湿地基质的基本理化指标，所述基本理化指标包括pH、氧化还原电位、O₂、H₂、H₂S、NO、N₂O、温度、NO₂^-、NO₃^-。

5.如权利要求1所述的一种模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置，其特征在于：所述下行流底层单元和所述上行流底层单元的数量为一个或多个，通过设置并联的多个所述下行流底层单元和所述上行流底层单元平行或交替运行以满足实验或处理需求。

6.如权利要求1所述的一种模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置，其特征在于：所述上层湿地基质包括石英砂，所述底层湿地基质包括常规水处理滤料、受污染的原位底泥或土壤及其混合物。

7.一种使用如权利要求1至6任一项所述的模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的装置来模拟复合垂直流人工湿地底层厌氧环境的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：打开连接阀和出水管阀，并通过定时开关打开进水管阀，污水由蠕动泵提升至进水管进入下行流上层单元，污水流过所述下行流上层单元的湿地植物、上层湿地基质和第一隔板上的筛孔后流到所述下行流上层单元底部，并得到第一次净化；经过第一次净化的污水通过第一管道流入下行流底层单元，经过第一次净化的污水流过所述下行流底层单元的底层湿地基质和第三隔板上的筛孔后流到所述下行流底层单元底部，并得到第二次净化；经过第二次净化的污水继续流动经第二管道流入上行流底层单元的底部，污水在压力差作用下在所述上行流底层单元中向上流动，经过第二次净化的污水流过第四隔板上的筛孔、所述上行流底层单元的底层湿地基质后流到所述上行流底层单元的上层，并得到第三次净化；经过第三次净化的污水流经第三管道，并在压力差作用下向上流入上行流上层单元的底部，而后在所述上行流上层单元中继续向上流动，经过第三次净化的污水流过第二隔板上的筛孔、所述上行流上层单元的上层湿地基质、湿地植物后流到所述上行流上层单元的上层，并得到第四次净化；经过第四次净化的污水通过出水管流出到水箱中。