CN103145251A - 一种折叠流人工湿地系统 - Google Patents

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蔡明�
郭朝文
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Abstract

本发明涉及用于净化水源的人工湿地，特别是一种折叠流人工湿地系统。该系统包括一上一下层叠设置的表流湿地、潜流湿地以及位于表、潜流湿地之间的隔水层，所述表流湿地与潜流湿地的水源流向相反并且二者之间通过配水渠连接，配水渠具有用于将经表流湿地处理过的水源转分配至潜流湿地的配水花墙。其可在不增大原有人工湿地系统的表流湿地的面积的前提下使其具备潜流湿地处理的功效，从而可在与现有人工湿地系统等大的占地面积内大大提高湿地系统对污水水源的净化效率，提高水处场合的土地利用率，由此可见，本发明的折叠流人工湿地系统解决了现有人工湿地存在的占地面积过大，土地利用率低的问题。

Description

一种折叠流人工湿地系统
技术领域
本发明涉及用于净化水源的人工湿地，特别是一种折叠流人工湿地系统。
背景技术
人工湿地，也可称为人造湿地，是由人工建造和监督控制，利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等手段来实现对污水的高效净化处理的系统。一般人工湿地系统具有如下特点：（1）建造和运行费用低；（2）易于维护；（3）能够进行有效可靠的废水处理；（4）能够缓冲对水力和污染负荷的冲击；（5）能够产生效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动植物栖息、娱乐和教育。人工湿地系统是一种应当大力推广的生态治污措施。
人工湿地可有效应用于多种污水的深度净化，为目标水体提供优质的补给水源，保障目标水体的水环境质量。当前所采用的人工湿地工艺根据水体流向可分为表流、潜流和垂直流人工湿地，湿地工艺的不同，其应用范围也不同。人工湿地处理工艺作为一种生态治污技术，其的突出优点体现在该工艺在运行过程中生态、环保、低能耗、无污染，但其也有一个最大的发展限制因素---占地面积过大。
无论是表流、潜流还是垂直流人工湿地，单单设置某一种人工湿地时（如表流湿地），若待处理水量较大，其占地规模会非常可观。同时，单设某一种类型的人工湿地（如表流湿地）时，其对污染物的综合去除效果也很弱的。若要将不同种类人工湿地工艺的组合（如在表流湿地系统后再布置潜流湿地系统），则会更进一步增大工程的用地规模，将会使得工程难以实施。
目前来说，如何在不增大工程占地面积的同时实现不同类型湿地系统的工艺组合已经成为一个极具意义的难题。开发一种新的人工湿地工艺，尽可能提高单位土地面积的利用率，并且能增强整体工艺系统的净污能力显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种折叠流人工湿地系统，以解决现有人工湿地存在的占地面积过大，土地利用率低的问题。
为了解决上述问题，本发明的折叠流人工湿地系统采用以下技术方案：折叠流人工湿地系统，包括一上一下层叠设置的表流湿地、潜流湿地以及位于表、潜流湿地之间的隔水层，所述表流湿地与潜流湿地的水源流向相反并且二者之间通过配水渠连接，配水渠具有用于将经表流湿地处理过的水源转分配至潜流湿地的配水花墙。
表流湿地的上游设有生物塘，生物塘与潜流湿地通过隔墙互相隔断。
所述潜流湿地中埋设有连通管，连通管的一端与生物塘连通，另一端与配水渠连通，并且连通管的两端之间设有常闭的开关阀。
开关阀位于相应的阀井中，该阀井从表流湿地向下延伸至潜流湿地中。
所述表流湿地与潜流湿地之间还设有隔热保温层。
所述隔热保温层位于隔水层的下方。
表流湿地上插装有竖向管道，竖向管道的上端口不低于表流湿地的最高水位，其下端延伸至潜流湿地中，并且竖向管道的位于潜流湿地中的管壁上布设有通孔。
所述潜流湿地的底部埋设有排水管，所述排水管的进口端靠近表流湿地的上游端。
本发明的折叠流人工湿地系统采用层叠的方式将表流湿地与潜流湿地结合在一起，表流湿地与潜流湿地的水源流向相反，并二者之间通过所述配水渠连通，其可在不增大原有人工湿地系统的表流湿地的面积的前提下使其具备潜流湿地处理的功效，或者说是可以在不增大原有人工湿地系统的潜流湿地的面积的前提下使其具备表流湿地处理的功效，从而可在与现有人工湿地系统等大的占地面积内大大提高湿地系统对污水水源的净化效率，提高水处场合的土地利用率，由此可见，本发明的折叠流人工湿地系统解决了现有人工湿地存在的占地面积过大，土地利用率低的问题。
更进一步的，生物塘可在表流湿地之前对污水进行初步净化，从而进一步提高净化效率；当处于低温结冰环境中时，可开启所述开关阀，从而使生物塘中的待处理污水直接在地下通过连通管依次进入配水渠和潜流湿地，从而继续发挥潜流湿地的净化作用；隔热保温层也是为了保证潜流湿地中的环境温度，充分发挥潜流湿地的作用；竖向管道一方面可以起到导排潜流湿地系统内反硝化产生的氮气和内部微生物活动产生的各类气体的作用，防止潜流湿地系统上部气穴的产生，另一方面，这些竖向管道还可以作为湿地运行过程中水质监测的水样采集孔，可以将采样装置通过竖向管道上端伸入潜流湿地系统内部采集水样；排水管用于将经过潜流湿地净化的水体引导至设定的位置处。
附图说明
图1是折叠流人工湿地系统的一种实施例的结构示意图；
图2是图1中的折叠流人工湿地系统的平面布置示意图。
具体实施方式
折叠流人工湿地系统的一种实施例，如图1-2所示，包括表流湿地11和潜流湿地12，表流湿地11与潜流湿地12一上一下层叠设置并且二者之间设有隔水层13，隔水层13可以采用粘土、膨润土或其他无机防水材料，表流湿地11由设于隔水层13上方的种植土层和湿地植物构成，潜流湿地12包括湿地填料；另外，表流湿地11的水源流向与潜流湿地12的水源流向相反，其中表流湿地11的下游端处设有配水渠14，配水渠14为潜流湿地12的配水渠，其具有配水花墙，工作时，配水渠14首先通过其顶部的开口接收经表流湿地11处理过的水源，配水花墙用于将经表流湿地11处理过的水源分配至潜流湿地12中；表流湿地11的上游端处设有生物塘15，生物塘15与潜流湿地12之间通过隔墙16隔断，换言之，潜流湿地12的下游端（即靠近表流湿地的上游端的一端）处设有隔墙16，该隔墙16将潜流湿地12与生物塘15隔开，从而使得生物塘15中的水必须经过表流湿地11和配水渠14后方能进入潜流湿地12；隔水层13与潜流湿地12之间还设置有隔热保温层21，隔热保温层极有利于在冬季保持潜流湿地内部的温度，大幅提高湿地系统的处理效率；潜流湿地12中还埋设有连通管17以及排水管22，连通管17的一端与生物塘15连通，另一端与配水渠14连通，本实施例中，连通管17采用柔性管，其两端之间设有常闭的开关阀18，开关阀18为手动控制阀，其位于相应的阀井19中，该阀井19从表流湿地11向下延伸至潜流湿地12中；排水管埋在潜流湿地的底部，其进口端靠近表流湿地上游端，用于将经过潜流湿地净化的水体引导至设定的位置处，本实施例中，排水管22沿潜流湿地的流水方向延伸，其出口端穿出潜流湿地的配水渠，另外，排水管的进口端连接有集水管23，此处若认为排水管22是沿纵向延伸，则集水管23是沿横向延伸的，使用时，集水管23首先从大面积范围内捕捉接收经过潜流湿地净化的水体，然后再由排水管排出。表流湿地11上还插装有竖向管道20，竖向管道20的上端口不低于表流湿地11的最高水位，其下端延伸至潜流湿地12中，并且竖向管道20的位于潜流湿地中的管壁上布设有通孔。
在利用本实施例的湿地系统处理污水时，待处理的污水首先进入生物塘，由于流速突然放缓，污水中各类悬浮物质将迅速发生沉降。同时，生物塘内种植有各类沉水植物（现有技术，生物塘中都有沉水植物），沉水植物不仅可以吸收、吸附污水中的营养物质，并且还可以通过光合放氧对水体进行充氧，降低污水的有机负荷；污水经生物塘的初步沉淀和沉水植物净化后，进入表流湿地，进入表流湿地的污水在流经表流湿地时，会同时受到基质（种植土层）和植物根系的截留和吸收作用，同时，由于表流湿地单元水深较浅，水体自然复氧效果好，有利于污水中有机物和氨氮等还原态污染物质的进一步氧化，可以有效促进氨态氮向硝态和亚硝态氮的转化；污水流经表流湿地后，进入配水明渠，进入配水明渠的污水则通过配水花墙逆向进入表流湿地下部的潜流湿地内。潜流湿地的湿地填料可以有效吸附污水的磷等污染物质，同时，在表流湿地单元内已转化的硝氮、亚硝态氮在潜流系统的前段厌氧和后段缺氧的环境条件下将发生反硝化反应，可有效去除污水的氮源污染。由于湿地填料的吸附作用，污水中的重金属、高分子有机物等难降解、危害大的污染物质均可以有效去除。
另外，由于潜流湿地为一个封闭的系统，竖向管道的设置一方面可以导排潜流湿地内反硝化产生的氮气和内部微生物活动产生的各类气体，防止潜流湿地系统上部气穴的产生，另一方面还可以作为湿地运行过程中水质监测的水样采集孔，可以将采样装置通过管道上端伸入潜流湿地内部采集水样；针对于北方寒冷地区，表流湿地冬季易结冰，存在运行处理效益低的问题，本发明在生物塘与配水渠之间设置有所述连通管，连通管中部设有开关阀，湿地系统水面未结冰时，中部阀门处于常闭状态，该湿地系统按照设定的模式正常运行。冬季结冰后，生物塘上部和表流湿地由于结冰而停止工作，此时打开开关阀，则待处理的原水通过预埋的连通管从生物塘直接进入到配水渠内，再进入潜流湿地进行处理。
以下表格是将该实施例与常规布置的表流、潜流湿地处理效果进行对比后得到的对照表，其中进行实验时，该实施例占用的土地面积是常规布置防止中的表、潜流湿地的1/2。
Figure 201310107397X100002DEST_PATH_IMAGE001
通过分析表格中数据我们可以得出结论：该折叠流人工湿地系统占地面积为常规表流-潜流组合湿地系统占地面积二分之一的条件下，处理效果基本相同，但对于NH3-N的处理效果，该折叠流人工湿地系统明显占优。

Claims (10)

1.折叠流人工湿地系统，其特征在于，包括一上一下层叠设置的表流湿地、潜流湿地以及位于表、潜流湿地之间的隔水层，所述表流湿地与潜流湿地的水源流向相反并且二者之间通过配水渠连接，配水渠具有用于将经表流湿地处理过的水源转分配至潜流湿地的配水花墙。
2.根据权利要求1所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，表流湿地的上游设有生物塘，生物塘与潜流湿地通过隔墙互相隔断。
3.根据权利要求2所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，所述潜流湿地中埋设有连通管，连通管的一端与生物塘连通，另一端与配水渠连通，并且连通管的两端之间设有常闭的开关阀。
4.根据权利要求3所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，开关阀位于相应的阀井中，该阀井从表流湿地向下延伸至潜流湿地中。
5.根据权利要求1-4任一项所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，所述表流湿地与潜流湿地之间还设有隔热保温层。
6.根据权利要求5所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，所述隔热保温层位于隔水层的下方。
7.根据权利要求1所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，表流湿地上插装有竖向管道，竖向管道的上端口不低于表流湿地的最高水位，其下端延伸至潜流湿地中，并且竖向管道的位于潜流湿地中的管壁上布设有通孔。
8.根据权利要求7所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，所述表流湿地与潜流湿地之间还设有隔热保温层。
9.根据权利要求8所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，所述隔热保温层位于隔水层的下方。
10.根据权利要求1-9任一项所述的折叠流人工湿地系统，其特征在于，所述潜流湿地的底部埋设有排水管，所述排水管的进口端靠近表流湿地的上游端。
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