[发明专利]一种开放模块化人工湿地/稳定塘实验装置

说明书

本发明涉及一种开放模块化人工湿地/稳定塘实验装置。该开放模块化人工湿地/稳定塘实验装置包括人工湿地模拟模块、环境控制模块、水生植物模块、水流控制模块、和/或曝气模块；在人工湿地模拟模块中设置填料层，填料层由堆叠放置的填料包组成；环境控制模块包括光照模拟件和加热带；水生植物模块由不同类型的水生植物组成；曝气模块包括空气输送装置；水流控制模块用于控制污水流速，并模拟水流在填料层上不同的进、出水位置。该开放模块化人工湿地/稳定塘实验装置能够自由切换、组合填料基质和水生植物种类，避免填料层淤堵，适于模拟各种不同填料层结构的组合的污水处理效果，能灵活转换人工湿地模拟和稳定塘模拟系统。

技术领域

本发明涉及一种开放模块化人工湿地/稳定塘实验装置。

背景技术

人工湿地生态系统具有出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积和操作简单、易维护的优点。但是，人工湿地对污染物的去除效果受诸多因素的影响，为了获得最佳的人工湿地模式，需要对人工湿地的除污效果进行研究。现有研究中，主要通过基质类型和配置、水力停留情况等因素进行观察。基质一般采用不同的填料，填料单独使用对污染物去除能力有限，一般只对某种特定的污染物有较好的去除效果，对污水整体的净化效果一般，通过多种填料的组合使用，可增强填料床的净化能力，如将除氮效果好的填料和除磷效果好的填料的组合使用，发挥各填料之间的协同作用，其处理效果往往要好于填料单独使用。然而，不论表面流，还是水平潜流和垂直流人工湿地的模拟，由于多种填料组合使用，填料依次混合铺设，不仅不方便清理，而且也频繁造成了现有人工湿地模型运行过程中填料堵塞的问题；填料结构形式的不固定，给实验带来了干扰的同时，直接影响了人工湿地模拟的污水处理效果的观察。为了减缓填料淤堵问题，人们也试图通过改变填料层淤堵位置的填料孔径进行调节，然而，填料的种类、各种理化性质都会对去污效果有影响，单纯根据填料的粒径、重力进行表层、中层和下层填料的布设，必然不能对填料的优化组合配制进行全面的研究。

此外，现有的人工湿地模拟装置，虽然可以模拟不同布水方式，但操作繁琐，且不能灵活的对污水处理过程中的各种参数如水流、停留时间、植物、曝气等实现自由组合，尤其不能方便的结合前述填料类型和理化性质，进行自由组合模拟研究如表面流、垂直流、水平潜流等的污水处理情况。另外，稳定塘系统作为利用菌藻共同作用对污水进行处理的构筑物的总称，其处理过程与自然水体的自净过程相似，现有进行稳定塘系统的研究还需另外设置稳定塘模拟。

为了克服上述问题，避免实验内容的均质化，现研究一种开放的模块化人工湿地/稳定塘实验装置，可通过自由切换填料基质、植物类型、控制污水处理过程中各种参数，灵活实现人工湿地污水处理效果的模拟；同时，通过方便的切换填料基质和植物类型，灵活转换人工湿地模拟系统为稳定塘系统，进行稳定塘模拟，实验操作性强。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种开放模块化人工湿地/稳定塘实验装置，能够自由切换、组合填料基质和水生植物种类，避免填料层淤堵，适于模拟各种不同填料层结构的组合的污水处理效果，结合人工湿地模拟的其他参数指标的改进，方便实现自动控制；可灵活转换人工湿地模拟和稳定塘模拟系统，解决了现有技术中存在的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种开放模块化人工湿地/稳定塘实验装置，包括人工湿地模拟模块、环境控制模块、水流控制模块、和/或曝气模块；

在人工湿地模拟模块中设置填料层，填料层由堆叠放置的填料包组成，填料层结构根据填料包设置的结构方式和位置的不同而改变；

环境控制模块包括光照模拟件和/或加热带，通过光照模拟件和/或加热带的开启和关闭，模拟不同环境条件；

水生植物模块由不同类型的水生植物组成；

曝气模块包括空气输送装置，用于为填料层曝气；