[发明专利]一种人工湿地冬季太阳能供热保温系统及其冬季运行方法

说明书

本发明涉及人工湿地冬季太阳能供热保温系统及其冬季运行方法，包括人工湿地以及设置在人工湿地内的进水提升泵、布水管、集水管以及与集水管相连的集水池，还包括供热主循环管路单元、调节池供热循环管路单元以及控制机构，所述控制机构通过控制阀门的开闭状态来控制切换供热主循环管路单元与调节池供热循环管路单元之间供热模式。本发明通过对人工湿地供热和进水温度调节，降低了微生物生理活性和繁殖速度受抑制的程度，避免了人工湿地床体和管路容易因低温而冻结，从而提高人工湿地冬季处理能力。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是涉及人工湿地冬季太阳能供热保温系统及其冬季运行方法。

背景技术

人工湿地是一种人工建造的生态系统，通过湿地植物与微生物之间的物理、化学、生物三方面的共同作用实现对污水的净化处理，具有结构简单、能耗低、出水水质好、易操作、运行费用低等优点，是一种很有前景的污水处理技术。

但由于低温环境容易影响人工湿地对污水的处理效果，人工湿地在我国北方地区没有得到广泛的应用。首先，微生物的代谢与温度有关。硝化与反硝化细菌的生理活性和繁殖速度会在低温条件下受到很大的抑制作用。当温度降到10℃以下时硝化速率会受到一定程度的抑制，当温度降到6℃以下时硝化速率会急剧下降，当温度降到4℃以下时硝化作用几乎停止。当温度降到15℃以下时反硝化速率会迅速降低。其次，低温会对输水系统造成影响，人工湿地床体和管路容易因低温而冻结从而造成堵塞。

目前，人工湿地的保温措施主要有植物体覆盖、冰层覆盖和地膜覆盖三种。植物体覆盖是将枯败的湿地植物就地收割作为覆盖物，但植物腐烂进入污水中可能会被分解出大量含氮磷物质，会对人工湿地造成二次污染；冰层覆盖是将人工湿地的水面上升到冰冻层后形成一定厚度的冰层，再把水面降低一定的距离，下面设有支撑物，但需要对冰层进行持续观察，当冰层大面积融化时，需要重新形成冰层，操作比较复杂；地膜覆盖是从农业中发展而来的，但不易维护且造成白色污染。

因此，目前人工湿地迫切需要一种清洁且易操作的方式实现人工湿地的冬季保温。

发明内容

本发明的目的是提出一种人工湿地冬季太阳能供热保温系统及其冬季运行方法，采用太阳能清洁能源对人工湿地表层均匀供热，降低冬季环境温度对微生物代谢的影响，并能通过控制调节池水温防止人工湿地床体和管路的冻结，从而提高人工湿地冬季处理能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种人工湿地冬季太阳能供热保温系统，包括人工湿地以及设置在人工湿地内的进水提升泵、布水管、集水管以及与集水管相连的集水池，还包括供热主循环管路单元、调节池供热循环管路单元以及控制机构，所述供热主循环管路单元包括依次相连的太阳能集热器、储热水箱、热水循环泵、部分设置在人工湿地内的供热管、设置在所述供热管上的第四阀门、冷水循环泵，所述调节池供热循环管路单元包括调节池、两端与调节池和热水循环泵连通的第二阀门、设置在调节池进水方向上的第一阀门、两端与布水管和调节池连通的进水提升泵、两端与集水池和冷水循环泵连通的第三阀门，所述控制机构通过控制第一阀门、第二阀门、第三阀门及第四阀门的开闭状态来控制切换供热主循环管路单元与调节池供热循环管路单元之间供热模式。

优选地，所述控制机构包括设置在所述调节池内的温度传感器以及与第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及温度传感器相连的控制箱。

优选地，所述控制箱包括触摸屏、电气元件断路器、接触器、PLC模块、通讯模块、热继电器、开关电源及模拟量输入模块。

优选地，所述PLC模块通过模拟量输入模块读取温度传感器的温度值，并与设定的温度控制阈值进行比较，控制进水提升泵、热水循环泵、冷水循环泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门的工作状态，温度控制阈值通过触摸屏输入设置或通过通讯模块远程设置。

优选地，所述第三阀门设置在所述第四阀门与冷水循环泵之间的支路管道上，所述供热管在人工湿地内的部分采用并联管路、网状管路或并联支管的形式设置。