CN101891304A - 强复氧潮汐流人工湿地 - Google Patents

Abstract

一种强复氧潮汐流人工湿地，包括基质、湿地植物、布集水管、湿地呼吸器和自动控制系统组成，所述基质为三层，基质采用从下往上为粗-中-细的粒径级配，基质总厚度为0.8-1.2m，基质上部还设有溢流槽，所述湿地植物为根系发达、适合当地气候的植物；本发明通过模拟潮汐流控制进水、反应、排水、闲置，实现污水净化，通过湿地呼吸器增强了人工湿地的复氧能力和复氧深度，大大提高了氨氮的处理效率，集水、布水系统简单，降低人工湿地系统造价，并且全过程全自动控制，操作管理十分简单。

Description

强复氧潮汐流人工湿地

技术领域

本发明涉及人工湿地，特别是强复氧潮汐流人工湿地。属于环保技术领域。

背景技术

潮汐流人工湿地是近几年提出的一种人工湿地类型。在潮汐流人工湿地中，对湿地床体交替进行充满污水和排干操作。在污水流入床体的过程中，床体中的空气逐渐被挤出和消耗，床体基质逐渐被淹没。当污水完全充满床体后就进行排水，通过交替的进水和空气运动，氧的传输速率和消耗量大大提高，极大的提高了反应床的处理效果，伯明翰大学最新研究成果表明，当水被排除反应床，有机污染物留在基质内时是氧消耗量最大的时刻。另外，潮汐流人工湿地系统在运行过程中能使介质和污水有最大限度的充分接触，提高了湿地系统利用率，同时也克服了垂直流湿地布水不均的问题(Sun等，1998；Sun等，1999)。但是，现有的人工湿地运行一段时间后床体可能会被大量微生物所堵塞，限制了水和空气在床体内的流动，降低了处理效果。后期进水与基质接触时间短暂，影响出水效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计合理、结构简单、使用方便的强复氧潮汐流人工湿地。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种强复氧潮汐流人工湿地，包括基质、湿地植物、布集水管、湿地呼吸器和自动控制系统组成。通过模拟潮汐流控制进水、反应、排水、闲置，实现污水净化。

所述基质为由三层，从下往上为粗-中-细的粒径级配，基质总厚度为0.8-1.2m，基质可以是细沙、粗砂、砾石、卵石、碎石、沸石、陶粒、碎瓦片、灰渣、高炉渣、钢渣中的一种或几种，基质种类不固定，根据当地条件确定。基质上部还设有溢流槽，根据当地条件确定。进一步的方案是，基质厚度为0.8m，从下往上分别为大砾石、小砾石、粗砂组成，大砾石厚度0.25m，粒径为50-60mm，小砾石厚度0.4，粒径为20-30mm，粗砂层厚度0.15，粒径为10-15mm。

所述湿地植物为根系发达、适合当地气候的植物。上述湿地植物可为下列植物的一种和几种：美人蕉，芦苇，茭白，香蒲，水葱，再力花、黄花鸢尾。植物种植于基地内，采用密植的方式种植。

所述湿地呼吸器由土字型管材组成，两横管上开满小孔，分别置于基质的不同深度内，竖管与两横管的中部联通，竖管上端开口高出基质，暴露在空气中。

所述进出水系统集成于一体。共用一套水管网，管网位于池底基质内，管网由一横管和竖管连接而成，竖管与进水管和出水管相连，水管材质为PVC管，管上钻有小孔，进水出水阀关闭，排水时进水阀关闭。自动控制系统包括电磁阀、PLC可编程控制器、液位计、时间继电器。

所述自动控制系统由电磁阀、PLC可编程控制器、液位计、时间继电器组成。电磁阀装在进出水管上，用于控制进出水，并且与可编程控制器相连；液位计位于溢流槽中，用于控制基质中水位，并且与可编程控制器相连；时间继电器与可编程控制器相连，用于控制时间；可编程控制器是负责接收信号，并且判断后发出指令，控制过程通过可编程控制器实现，周期开始时，排水电磁阀关闭，进水电磁阀打开，当达到指定液位后，液位计将接收到的信号传给控制器，控制器关闭进水阀，打开时间继电器，进入反应期，反应期通过时间继电器设置反应时间，经过设定反应时间后，控制器打开排水电磁阀，进入排水阶段，水排完后自动进入闲置期，闲置期通过时间继电器控制闲置时间，闲置结束关闭排水电磁阀。

本发明的潮汐流操作方式通过污水涨落、反应和床体闲置四阶段实现，各阶段时间可控制。运行周期开始时，通过布水系统将污水均匀的分布在基质层组成的人工湿地断面，污水由底部向上流动，此时基质层落干，基质层中的空隙间充满空气，水流在基质孔道内呈非满流状态，污水与空气充分接触，并与微生物、基质和植物根系作用，污水不断流入，基质层内自由水面形成，并逐渐抬升，在自由水面以下的水继续与微生物、基质和植物根系作用；当达到预设水位时，进水停止，系统进入反应阶段，水与微生物、基质和植物根系继续作用；当达到预设反应时间后，系统进入排水阶段，随着水位的下降，基质空隙间重新充满空气，水从底部排出；当水排完后自动进入闲置期，微生物和植物进入自身的代谢反应，周期结束。

本发明由湿地植物、基质、布集水管、湿地呼吸器和自动控制系统组成。通过模拟潮汐流控制进水、反应、排水、闲置，实现污水净化，通过湿地呼吸器增强了人工湿地的复氧能力和复氧深度，大大提高了氨氮的处理效率，集水、布水系统简单，降低人工湿地系统造价，并且全过程全自动控制，操作管理十分简单。

附图说明

附图为本发明结构示意图。

具体实施方式

本发明一种强复氧潮汐流人工湿地的具体实施例如附图所示，包括湿地植物2、基质1、布集水管、湿地呼吸器3和自动控制系统组成。通过模拟潮汐流控制进水、反应、排水、闲置，实现污水净化。

湿地表面种有芦苇、茭白、美人蕉，基质厚度为0.8m，从下往上分别为大砾石、小砾石、粗砂组成，大砾石厚度0.25m，粒径为50-60mm，小砾石厚度0.4，粒径为20-30mm，基质1上部还设有溢流槽9，所述湿地呼吸器3由土字型PVC管材组成，两横管上开满小孔，分别置于基质的不同深度内，竖管与两横管的部联通，竖管上端开口高出基质，暴露在空气中；

所述进出水系统集成于一体。共用一套水管网，管网位于池底基质1内，管网由一横管和竖管连接而成，竖管与进水管5和出水管6相连，管网的横管上钻有小孔；自动控制系统包括电磁阀8、PLC可编程控制器7、液位计4、时间继电器。电磁阀装在进出水管上，并且与可编程控制器7相连；液位计4位于溢流槽9中，并且与可编程控制器相连；时间继电器与可编程控制器相连

强复氧潮汐流人工湿地用于处理生活污水实例。原水水质COD256.05mg/L、TP 3.34mg/L、TN 22.45mg/L、氨氮14.01mg/L。原水直接进入湿地，

通过强复氧和潮汐流的操作方式减缓床体堵塞。该系统可使充足的氧气能进入基质层，促进好氧微生物繁殖代谢，以彻底降解基质中过度积累的有机物；同时由于闲置期停止系统进水，微生物新陈代谢所需要的营养物质不能得到持续补充，基质中的微生物会逐渐进入内源呼吸期，消耗本身资源并逐渐老化衰亡，因此微生物过度繁殖导致堵塞的问题可以得到控制。

(4)通气管设计成制作与安装简易的土字形通气管。粗砂层厚度0.15，粒径为10-15mm。在与基质反应24小时，床体复氧时间为8小试的条件下，COD去除率78.26％，TP去除率41.16％，TN去除率50.04％。

(1)污染物特别是COD和氨氮的去除效果很大程度上受湿地DO水平的影响，本发明通过在反应床内设置通气管，提高复氧效率，提高了湿地的处理效果。

(2)专门设计了一套符合潮汐流人工湿地自动化控制系统。

(3)针对潮汐流人工湿地堵塞问题以及湿地系统只适用于低污染物浓度废水问题，设置闲置时间与反应时间。

(5)进、出水系统在能满足功能要求的前提下大大的简化，降低了建造与维护成本。

本发明通过湿地呼吸器增强了人工湿地的复氧能力和复氧深度，大大提高了氨氮的处理效率，集水、布水系统简单，降低人工湿地系统造价，并且全过程全自动控制，操作管理十分简单。

Claims (5)

1.一种强复氧潮汐流人工湿地，包括基质、湿地植物、布集水管、湿地呼吸器和自动控制系统组成，其特征为：所述基质为三层，基质采用从下往上为粗-中-细的粒径级配，基质总厚度为0.8-1.2m，基质上部还设有溢流槽，所述湿地植物为根系发达、适合当地气候的植物；

所述湿地呼吸器由土字型管材组成，两横管上开满小孔，分别置于基质的不同深度内，竖管与两横管的部联通，竖管上端开口高出基质，暴露在空气中；

所述进出水系统集成于一体。共用一套水管网，管网位于池底基质内，管网由一横管和竖管连接而成，竖管与进水管和出水管相连，管上钻有小孔；自动控制系统包括电磁阀、PLC可编程控制器、液位计、时间继电器。

2.如权利要求1所述的强复氧潮汐流人工湿地，其特征为：基质可以是细沙、粗砂、砾石、卵石、碎石、沸石、陶粒、碎瓦片、灰渣、高炉渣、钢渣中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的强复氧潮汐流人工湿地，其特征为：基质厚度为0.8m，从下往上分别为大砾石、小砾石、粗砂组成，大砾石厚度0.25m，粒径为50-60mm，小砾石厚度0.4，粒径为20-30mm，粗砂层厚度0.15，粒径为10-15mm。

4.如权利要求1所述的强复氧潮汐流人工湿地，其特征为：上述湿地植物可为下列植物的一种和几种：美人蕉，芦苇，茭白，香蒲，水葱，再力花、黄花鸢尾。植物种植于基地内，采用密植的方式种植。

5.如权利要求1所述的强复氧潮汐流人工湿地，其特征为：所述电磁阀装在进出水管上，并且与可编程控制器相连；液位计位于溢流槽中，并且与可编程控制器相连；时间继电器与可编程控制器相连。

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