[发明专利]一种自循环增强型地热人工湿地

说明书

本发明公开了一种自循环增强型地热人工湿地，包括自循环池和设置在自循环池内的人工湿地池、设有热水管和回水管的地热循环水系统、入口连通热水管的第一加热器，其中人工湿地池的一侧下部设有进水管，相对另一侧的上部设有出水管，人工湿地池底部设有承重网状结构，在承重网状结构上从下至上依次设有保温层和填料层，填料层的顶面低于自循环池内水面，在承重网结构底面上和填料层顶面上分别敷设有透气防水膜，第一加热器设置在进水管一侧的自循环池内，第一加热器出口连通回水管。本发明利用浅层地热能持续加热和保温，增加湿地底层水体的氧气含量和氧气浓度分布的均匀性，适用限制条件小，运行简单方便，长期运行成本较低。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种自循环地热人工湿地技术。

背景技术

随着经济的发展和科技的进步，环境污染给人类生活带了巨大的影响，水环境污染问题越发严重，水环境的改善和整治已经迫不及待。在水环境治理领域内，由于投资低、出水水质好、运行维护成本低、景观审美等特点，人工湿地逐渐作为主流工艺被越来越多的国家所应用。人工湿地的工艺原理是利用水生植物、微生物和填料基质的协同作用，通过沉淀过滤、硝化-反硝化过程、微生物分解和植物根系吸收等物理-化学-生物途径去除水中的污染物。但是在北方寒冷地区，由于漫长冬季中低温环境的影响，水生植物和微生物的生理活性收到抑制，去除效率被大幅度削弱，也因水面容易结冰造成人工湿地无法正常运行。此外，人工湿地中溶解氧分布不均，底层溶解氧不足的问题也一直阻碍人工湿地处理效率的提高。因此，如何在冬季维持人工湿地池体的温度，保持水体流动，提供微生物所需的足够的溶解氧，使湿地植物和微生物正常生长，是人工湿地在低温环境下正常运用的关键。

地热能是蕴藏在浅层地表层的土壤、岩石、水源中的可再生能源，具有清洁、高效、等优点，是我国大力研究和开发运用的天然环保热源。在寒冷环境下的水体中，地热层持续给低温水体输送热量，借此温度差形成的密度异重流，可让水体保持循环流动状态。

为了利用地热能源，现有技术中出现了利用地热能直接热传导或者发电后再加热的方式对人工湿地的进水管道进行加热，但这种技术存在需要高温地热资源的限制，对环境限制较大，高温浅层地热资源的获得较为困难，而且地热热量转化次数过多，导致结构复杂，管理不方便，造价和运行费用也较高，而且较高水温下，水中溶解氧的浓度会降低，不利于保持水中的溶解氧浓度，，而且也会导致人工湿地内部氧浓度分布存在不均，湿地上部的氧含量高，而底部则严重不足，反而会降低污水处理效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种自循环增强型地热人工湿地，可以有效利用浅层地热能对水体进行保温加热，利用温度差实现水循环流动，使人工湿地区域内充氧和增温，净化效果好，且运行简单方便。

本发明的技术解决方案是：一种自循环增强型地热人工湿地，包括自循环池和设置在自循环池内的人工湿地池、设有热水管和回水管的地热循环水系统、入口连通热水管的第一加热器，其中人工湿地池的一侧下部设有进水管，相对另一侧的上部设有出水管，人工湿地池底部设有承重网状结构，在承重网状结构上从下至上依次设有保温层和填料层，填料层的顶面低于自循环池内水面，在承重网结构底面上和填料层顶面上分别敷设有透气防水膜，第一加热器设置在进水管一侧的自循环池内，第一加热器出口连通回水管。

人工湿地池设置在自循环池内，第一加热器设置在自循环池体一侧，对该侧水体进行加热，可以在自循环池一侧形成热水区，而自循环池的另一侧形成冷水区，由于热水区和冷水区之间存在温度差，只要两侧水温差在10℃以上，就可以产生密度差推动自循环池内水体在热水区和冷水区之间循环流动，因此可以利用浅层地温地热能量就可以实现，适用性强，水温相对稳定，利用水循环还可以将表层的氧气带入池体底部，氧气可以分别通过人工湿地池上下方的透气防水膜进入人工湿地池内，增加人工湿地区域内的溶解氧浓度且使得浓度分布均匀，而且由于自然循环区域的水体温度高于外部空气且不断循环，可以有效保持人工湿地池内温度稳定，由于可以使用浅层地热，整个人工湿地内的温度增高可控，而且水体内底部的溶解氧充足，可以有效提高微生物活性，净化效果更好，运行简单方便。