CN101113050A - 潜-表流复合型人工湿地 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种潜－表流复合型人工湿地。该复合型人工湿地包括床体、潜流层储水池、表流层储水池、表流层集水池和潜流层集水池；床体一侧设有潜流层储水池和表流层储水池，床体另一侧设有潜流层集水池和表流层集水池，床体内的下层填充有砾石层，上层覆盖田园土层，砾石层和田园土层的填充深度比为3∶2；床体上层的田园土层内种植有挺水植物、漂浮植物和沉水植物；潜流层集水池通过输水管与表流层储水池连通，输水管中设置有阀门。本发明结合了潜流湿地和表流湿地的优点，净水效率高，出水水质好，水力负荷大，投资及运行费低，处理效果好；运行时可根据实际需要采用潜－表流交替式、潜流式和表流式多种实施方式。
Description
技术领域
本发明属于污水净化领域，具体地说是潜-表流复合型人工湿地。
背景技术
人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水处理的。它具有投资和运行的费用低、污水处理效果好等优点。根据污水在人工湿地中的流动方式，人工湿地可分为表面流人工湿地和潜流型人工湿地。表面流人工湿地和自然湿地相类似，即废水从湿地表面流过。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点；缺点是占地面积大，水力负荷低，去污能力有限，受气候影响较大，夏季会孽生蚊蝇、散发臭味。潜流湿地与表流湿地相比，水力和污染负荷大、去污效果好、效率高，但其控制相对复杂、投资费用高。另外，由于人工湿地技术的应用处在初级阶段，在处理高浓度废水方面还存在不足。
发明内容
本发明为克服上述现有人工湿地技术的不足，提供一种集潜、表流型人工湿地的优点于一体，成本低、占地面积小、处理效果好的潜-表流复合型人工湿地。
本发明采用下述技术方案实现：
潜-表流复合型人工湿地包括床体、潜流层储水池、表流层储水池、输水管、水生植物、表流层集水池和潜流层集水池；床体长度方向的一侧设有前布水挡板和后布水挡板，床体的侧壁与前布水挡板之间形成潜流层储水池，前布水挡板和后布水挡板之间形成表流层储水池，前布水挡板和后布水挡板之间连接有潜流层进水管，该进水管一端与潜流层储水池连通，一端与砾石层连通；床体长度方向的另一侧设有前出水挡板和后出水挡板，床体的侧壁与后出水挡板之间形成潜流层集水池，前出水挡板和后出水挡板之间形成表流层集水池，前出水挡板和后出水挡板之间设有出水管，该出水管一端与砾石层连通，一端与潜流层集水池连通；床体内在后布水挡板和前出水挡板之间部分的下层填充有砾石层，上层覆盖田园土层，砾石层和田园土层的填充深度比为3∶2；床体上层的田园土层内种植有挺水植物、漂浮植物和沉水植物，潜流层集水池通过输水管与表流层储水池连通，输水管中设置有阀门。
床体的底面进行防渗处理。
前布水挡板上布有进水圆形孔道，后布水挡板的上部设有表流层布水口。
输水管中可连接抽水泵，以提升进入潜流层集水池的出水。
本发明用砾石和田园土分别作为潜、表流层填料铺成填料床，使污水在潜、表流层间循环流动，并在床体表面种植水生植物，形成独特的生态体系。污水在填料缝隙和床体表面流动的过程中，通过吸收和过滤等物理化学作用可起到净化污水的作用。
本发明结合了潜流湿地和表流湿地的优点，净水效率高，出水水质好，水力负荷大，改变了传统人工湿地中的污水流态，运行维护管理方便，投资及运行费低；运行时可根据实际需要采用潜-表流交替式、潜流式和表流式多种实施方式。
附图说明
图1是本发明的潜-表流复合型人工湿地剖面示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明另一种结构形式的俯视图；
图4是本发明中布水挡板的结构示意图。
图中：1、床体；2、潜流层储水池；3、前布水挡板；4、表流层储水池；5、潜流层进水管；6、后布水挡板；7、挺水植物；8、漂浮植物；9、洼地；10、砾石层；11、田园土层；12、沉水植物；13、前出水挡板；14、表流层集水池；15、潜水层出水管；16、后出水挡板；17、潜流层集水池；18、输水管；19、抽水泵；20、管道阀门，21、表流层布水口。
具体实施方式
如图1所示，本发明的潜-表流复合型人工湿地是在一定长宽比例的洼地9中，在垂直方向上复合了潜流湿地和表流湿地两者的净水功能。包括床体1、潜流层储水池2、表流层储水池4、输水管18、水生植物、表流层集水池14和潜流层集水池17。床体1由砖石和水泥砌成，其下半部位于地面以下，起保温作用。床体1长度方向的一侧设有前布水挡板3和后布水挡板6，床体1的侧壁与前布水挡板3之间形成潜流层储水池2，前布水挡板3和后布水挡板6之间形成表流层储水池4。图4给出了前布水挡板3和后布水挡板6的结构示意图，前布水挡板3和后布水挡板6皆由砖石砌成。前布水挡板3上布有进水圆形孔道，由潜流层进水管5连接至后布水挡板6。后布水挡板6的上部设有表流层布水口21。前布水挡板3和后布水挡板6之间连接有潜流层进水管5，该进水管5一端与潜流层储水池2连通，一端与砾石层10连通。床体1长度方向的另一侧设有前出水挡板13和后出水挡板16，出水挡板与布水挡板构造对称。床体1的侧壁与后出水挡板16之间形成潜流层集水池17，前出水挡板13和后出水挡板16之间形成表流层集水池14。床体1内在后布水挡板6和前出水挡板13之间部分的下层填充有砾石层10，上层覆盖田园土11，两者填充的深度比为3∶2。床体1的底面进行防渗处理。前出水挡板13和后出水挡板16之间设有出水管15，该出水管15一端与砾石层10连通，一端与潜流层集水池17连通。床体1上层的田园土层11内种植具有经济价值的水生植物，主要是挺水植物7，如芦苇、菰草香蒲等；漂浮植物8，如眼子菜、荇菜等；沉水植物12，如金鱼菜、苦菜等。
如图2所示，潜流层集水池17通过输水管18与表流层储水池4连通，输水管18中连接有抽水泵19。进入潜流层集水池17的出水可由抽水泵19提升，通过输水管18导入表流层储水池4，从而进入表流层。输水管18采用PVC管材料，可装于地上，也可埋于湿地内。
如图3所示，也可以在输水管18中设置阀门20，水进入潜流层集水池17后，可直接打开阀门20，使水流入L型的表流层储水池32。
本发明在应用时可由以下三种方式：
1.潜-表流交替式，该方式的净水过程主要分为两个阶段：
第一阶段：污水先进入潜流层储水池2，经前布水挡板3的圆形孔道均匀布水后，通过潜流层进水管5首先流入潜流湿地床体，在砾石层10和植物根系的缝隙中流动。系统稳定后，由于砾石填料的表面积较大，故其表面会生长大量的微生物，并形成生物膜。因潜流湿地的水力负荷较大，故在此过程中，污水中大量污染物被初步去除，其中固态污染物可被砾石和植物的根系直接阻拦；一部分有机物被生物膜吸附降解；污水中的N、P一部分作为营养物质被微生物和植物吸收，另一部分通过硝化、反硝化作用被去除。
第二阶段：污水到达潜流层集水池17时，如采取图2所示的构造，在抽水泵19的作用下，通过输水管18注入表流层储水池4；如采取图3所示的构造，打开输水管阀门20，在潜水泵19的作用下，使水流入L型的表流层储水池4。由表流层储水池4进入表流层湿地后，由于表流层具有较好的复氧能力，污水中残余的有机物会被进一步氧化分解。处理后的污水经过前出水挡板13排入表流层集水池14。如其仍需进一步净化，可同样利用抽水泵19将水由表流层集水池14导入潜/表流层的储水池，多次净化后由集水池排出。
此实施方式主要适用于处理高浓度污水，运行时可根据实际水质情况控制污水循环流经潜、表流湿地的次数，延长污水流程，以达到所需的净化效果。
2：潜流式
该湿地系统仅用作潜流人工湿地时，污水自潜流层储水池2由潜流层进水管5进入潜流层湿地。因潜流层砾石填料的粒径较大，污水很快渗入到床体底部，并在砾石和植物根系的缝隙中流动。系统稳定后，砾石填料表面会生长大量的微生物，并形成生物膜。在此过程中，污水中固态污染物可被水渣和植物的根系过滤，有机物被生物膜进一步吸附降解，污水中的N、P被生物吸收，或通过硝化、反硝化作用被去除，最终污水经充分净化后，经出水管15从潜流层集水池17排出。
此实施方式不受季节变化的影响，由于该湿地床体下半部位于地面以下，故保温效果较好，尤其适用于冬季。
3：表流式
该湿地系统仅用作表流人工湿地时，污水自表流层储水池4由后布水挡板6上部的表流层布水口21进水。污水首先在湿地床体的表面流动由于表层具有较好的复氧能力，水中大部分污染物尤其是有机物被氧化分解；部分污水受重力作用而渗入其中，并在土壤、砾石和植物根系的缝隙中流动，系统稳定后，砾石填料表面会生长大量微生物，并形成生物膜，对N、P等污染物进一步去除。污水得到充分净化后，经前出水挡板13从集水池14排出。
此实施方式适用于处理较低浓度的污水，操作简单，运行费用较低。
本发明具有以下优点：
1、结合了潜流湿地和表流湿地的优点，净水效率高，出水水质好，水力负荷大；
2、改变了传统人工湿地中的污水流态，且可根据实际需要，控制污水通过湿地的流程，达到多次净化的目的；
3、节省占地面积，运行维护管理方便，投资及运行费低；
4、适用于高浓度废水的处理，不产生恶臭，不易孳生蚊蝇；
5、受季节气候影响小，湿地床体下半部保温效果好，保证了该系统在寒冷天气条件下的正常运行。
Claims (5)
1.一种潜-表流复合型人工湿地，包括床体、潜流层储水池、表流层储水池、输水管、水生植物、表流层集水池和潜流层集水池；其特征是：床体长度方向的一侧设有前布水挡板和后布水挡板，床体的侧壁与前布水挡板之间形成潜流层储水池，前布水挡板和后布水挡板之间形成表流层储水池，前布水挡板和后布水挡板之间连接有潜流层进水管，该进水管一端与潜流层储水池连通，一端与砾石层连通；床体长度方向的另一侧设有前出水挡板和后出水挡板，床体的侧壁与后出水挡板之间形成潜流层集水池，前出水挡板和后出水挡板之间形成表流层集水池，前出水挡板和后出水挡板之间设有出水管，该出水管一端与砾石层连通，一端与潜流层集水池连通；床体内在后布水挡板和前出水挡板之间部分的下层填充有砾石层，上层覆盖田园土层，砾石层和田园土层的填充深度比为3∶2；床体上层的田园土层内种植有挺水植物、漂浮植物和沉水植物；潜流层集水池通过输水管与表流层储水池连通，输水管中设置有阀门。
2.根据权利要求1所述的潜-表流复合型人工湿地，其特征是：所述床体的底面进行防渗处理。
3.根据权利要求1所述的潜-表流复合型人工湿地，其特征是：所述前布水挡板上布有进水圆形孔道。
4.根据权利要求1所述的潜-表流复合型人工湿地，其特征是：所述后布水挡板的上部设有表流层布水口。
5.根据权利要求1所述的潜-表流复合型人工湿地，其特征是：所述输水管中连接抽水泵。
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