CN103755034B - 一种新型防堵塞人工湿地及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型防堵塞人工湿地，所述人工湿地采用的介质为密度比水小的轻质介质。优选地，介质层底部留有一定的蓄水空间。本发明通过选择密度小于水的轻质介质组成滤料层，使其悬浮于水的上层，并优选在该滤料层的下方设置蓄水空间，达到了在堵塞反冲洗时可以对轻质介质进行搅动从而实现冲洗的目的，进而实现人工湿地不堵塞和长期稳定的运行。

Description

一种新型防堵塞人工湿地及其使用方法

技术领域

本发明属于污废水处理领域，具体涉及一种新型防堵塞人工湿地及其使用方法。

背景技术

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽类似的地面，将污废水有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重作用，对污水污泥进行处理。现有的人工湿地处理系统中介质为砂石等大密度滤料，堆积在湿地内部，在系统运行期间内不可搅动，反冲洗强度低，在运行一两年时间后土壤、介质的堵塞问题很严重，需要在地面下清洗砂石介质或将砂石掏出清洗，清洗过程复杂，严重影响高成本建成湿地系统正常的运行。

复旦大学何坚的《一种人工湿地防堵塞方法》（专利号为200910199880.9）主要是在湿地系统Ｂ单元之前设置一个渗滤坝Ａ单元，渗滤坝Ａ单元内设置有纺织材料制成的过滤插板、生物填料过滤层、抗渗底和覆盖层，其处理流程是，污水首先经过渗滤坝Ａ单元处理后，出水进入湿地系统Ｂ单元进行再一步处理。此方法需要在湿地系统前加设一个渗滤单元，结构复杂，对A单元仍会造成堵塞。

目前现有人工湿地会在湿地系统前端加入初沉池等其他预处理构筑物，来减缓湿地系统的堵塞，这使得现有人工湿地系统的结构较为复杂。

发明内容

本发明提供一种新型防堵塞人工湿地及其使用方法，以延缓现有技术中人工湿地在运行后出现堵塞问题，以及人工湿地堵塞的情况下难清洗、不能恢复的问题。

本发明的技术方案如下：

一种新型防堵塞人工湿地，所述人工湿地采用的介质滤料为密度比水小的轻质介质，所述轻质介质堆积形成轻质介质层。所述轻质介质可选用例如轻质PE颗粒、EPS发泡颗粒或陶粒、轻质海绵等。上述举例仅用于说明，而不用于限定可以使用的轻质介质的范围。

所述轻质介质可选自介质颗粒物、块状填充物或丝状物等的一种或几种，轻质介质层的堆积方式可以采取乱堆或其他形式堆放。

所述介质滤料漂浮于整个人工湿地中上部，污废水缓慢通过所述介质滤料组成的轻质介质层，可以保证出水水质。

所述人工湿地在堵塞时，可以通过水淋洗、水反冲洗、空气反冲洗或机械搅动等方式来对轻质介质进行搅动摩擦，消除堵塞。

所述轻质介质可以通过对其表面进行改性，以增强表面的吸附能力。

所述轻质介质还可以为多孔的介质，以增强其吸附能力。

所述轻质介质层还可以由多层不同材料、不同密度、不同形状、不同功能的轻质介质组成，以满足不同的污废水处理需求。

在本发明的优选实施方式中，所述轻质介质层底部留有一定的蓄水空间。

在本发明的优选实施方式中，在所述人工湿地堵塞时，所述蓄水空间提供所述轻质介质层搅动空间。除使用蓄水空间为介质层提供搅动空间外，还可以使用其他多种方式，本发明的该优选实施例方式不用于限定本发明可以使用的轻质介质层的搅动方式。

在本发明的优选实施方式中，所述蓄水空间提供所述轻质介质层在所述人工湿地中的垂直位置可调节的空间。

在本发明的优选实施方式中，所述轻质介质层通过调节其在所述人工湿地中的垂直位置来加强清洗强度。

在本发明的优选实施方式中，所述蓄水空间提供所述人工湿地运行时对进入的污废水进行初步沉淀的空间。污废水缓慢通过蓄水空间可以使进入该人工湿地的污废水进行初步沉淀，强化固液分离的效果，降低人工湿地的运行负荷；同时该人工湿地内污废水的流速很低，上述大体积的蓄水空间的预处理能力远高于初沉池等预处理构筑物，从而省去了初沉池等预处理构筑物设施；此外，蓄水空间在有机物浓度较高的情况下还有一定的生化作用，可使有机物发生水解、酸化和甲烷化。

在本发明的优选实施方式中，在所述人工湿地运行一段时间后，所述蓄水空间内能形成去除废水中的有机物的底泥厌氧层。

所述人工湿地系统的出水可以有多种方式，例如通过在介质层中设置孔管或者在系统顶部设置孔板、无纺布等多孔材质来出水，或在人工湿地系统外部设置溢流口、溢流井、泵提等形式来进行出水，凡是合适的出水方式都在本发明的保护范围内。

在本发明的优选实施方式中，所述人工湿地的上部种植有净化植物。

一种上述的新型防堵塞人工湿地的使用方法，使待处理的污废水缓慢通过所述蓄水空间和所述轻质介质层，之后排出；在堵塞反冲洗时，充分搅动轻质介质，使轻质介质之间反复摩擦进行清洗。

上述新型防堵塞人工湿地的使用方法优选，所述污废水在进入所述蓄水空间之前，先流经格栅以拦截大体积固体杂物。

在本发明的一实施例中，所述人工湿地处理污废水的方式可以为下进上出的竖直流。

在本发明的通常实施方式中，所述人工湿地前端设有拦截大体积固体杂物的格栅，且不需要设置其他预处理构筑物。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一．本发明通过选择密度小于水的轻质介质作为介质滤料组成轻质介质层（即滤料层），使其悬浮于水的上层，并在该滤料层的下方设置蓄水空间，达到了在堵塞反冲洗时可以对轻质介质进行搅动从而对轻质介质实现冲洗的目的，进而实现人工湿地不堵塞和长期稳定运行的目的；当然，除设置蓄水空间方式进行搅动外，也可以通过其他方式实现轻质介质层的搅动；

第二．本发明的蓄水空间的设置还实现了对污废水中的污泥进行初步沉淀的作用，因此省去了初沉池等预处理设施：并且该人工湿地内污废水的流速很低，上述大体积的蓄水空间预处理能力远高于现有的初沉池等预处理设施；同时，该人工湿地在运行一段时间后，上述蓄水空间底部会形成底泥厌氧层，可以利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，提高污水的可生化性，有利于后期的处理。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例的一种防堵塞人工湿地的结构和使用方法示意图。

具体实施方式

本发明提供一种新型防堵塞人工湿地及其使用方法，用于处理污废水。

实施例

本实施例的一种新型防堵塞人工湿地，污废水的水流方向可以设置为竖直流，下进上出，该防堵塞人工湿地由下向上包括：

蓄水空间，用以对进入的污废水进行初步沉淀，并在堵塞反冲洗时提供滤料层的搅动空间；

滤料层，其中的介质滤料为密度小于水的轻质介质，该些轻质介质组成轻质介质层。所述轻质介质可选自介质颗粒物、块状填充物或丝状物等的一种或几种，例如所述轻质介质可选用例如轻质PE颗粒、EPS发泡颗粒或陶粒、轻质海绵等。轻质介质层的堆积方式可以采取乱堆或其他形式堆放，所述轻质介质层还可以由多层不同材料、不同密度、不同形状、不同功能的轻质介质组成，以满足不同的污废水处理需求。

所述人工湿地的出水可选择多种方式，例如在本实施例中通过在所述轻质介质层中设置孔管或者在人工湿地顶部设置多孔材质来进行，或者在本发明的其他实施方式中，可以通过在人工湿地系统外部设置溢流口、溢流井、泵提等形式来进行出水。

本实施例的人工湿地通过使用密度比水小的轻质介质并改变人工湿地的结构方式实现不堵塞、易冲洗的功能。该新型人工湿地使用密度比水小的轻质介质，使其可以悬浮于水的上层，在一些优选的实施方式中还可以通过对上述轻质介质进行表面改性或多孔改性，使得该轻质介质的吸附能力更强。本发明的人工湿地中水流方向可以设置为竖直流，下进上出，水流缓慢的通过轻质介质，可以保证出水水质；该人工湿地底部留有一定的蓄水空间，在运行一段时间后，底部蓄水空间内会形成底泥厌氧层，可以利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，能去除废水中的有机物，提高污水的可生化性，有利于后期的处理。在该人工湿地发生堵塞反冲洗时，位于底部的蓄水空间能给轻质介质提供搅动的空间，通过恰当的方式（水淋洗、水反冲洗、空气反冲洗或机械搅拌等）充分搅动轻质介质，轻质介质之间反复摩擦清洗，以实现人工湿地的清洗，保证该人工湿地长期稳定运行，避免了传统人工湿地运行一两年就出现堵塞难冲洗的状况。此外，也可以不设置蓄水空间，而用其他方式实现反冲洗，例如仅在轻质介质层的下方或上方留出一小部分空间作为反冲洗时的搅动空间，此时该空间仅实现反冲洗空间作用，不实现蓄水、初沉等作用。通常，该人工湿地的轻质介质在人工湿地中的垂直位置可调，所述轻质介质层通过调节其在所述人工湿地中的垂直位置来加强清洗强度。

该人工湿地的上部可以根据不同的水质种植不同的净化植物。本实施例整套新型防堵塞人工湿地的结构请参见图1。

现有人工湿地通常会在前端加入初沉池等预处理构筑物，而本实施例的新型防堵塞人工湿地在轻质介质的下端设置有一定的蓄水空间，蓄水空间对进入该人工湿地的污废水进行初步沉淀，强化固液分离的效果，降低该人工湿地的运行负荷；因此大体积的蓄水空间的预处理能力（即初步沉淀）已远高于传统初沉池等预处理设施，因此其能够作为预处理设施使用，而省去了初沉池等预处理构筑物，且上述蓄水空间在有机物浓度较高的情况下有一定的生化作用。

通常，该人工湿地前端还设有拦截大体积固体杂物的格栅。

请参见图1，它同时示出了一种利用本发明的人工湿地处理污废水的典型流程：污废水经过格栅拦截大体积固体杂物，一般为大体积垃圾，然后进入本实施例的新型人工湿地，在该人工湿地下端的蓄水空间进行初步沉降，之后经过新型防堵塞人工湿地的滤料层后出水。该新型人工湿地利用土壤、轻质介质、植物、微生物的物理、化学、生物共同作用，促进污废水中污染物质良性循环，通过植物收割，发挥资源的生产能力，防止环境再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。具体水处理流程如下：

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本发明及上述实施例通过对现有的人工湿地的结构进行改进，通过合理的结构设计，实现了对轻质介质进行搅动从而实现冲洗，进而实现延缓堵塞、长期稳定运行的目的，同时还实现了初沉池的作用和污水中有机物初步处理的作用。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种新型防堵塞人工湿地，其特征在于，所述人工湿地采用的介质滤料为密度比水小的轻质介质，所述轻质介质堆积并悬浮于水的上层，并在该轻质介质层中设置孔管或在人工湿地顶部设置多孔材质层，并在人工湿地上部设置植物种植层；所述轻质介质层底部留有一定的蓄水空间，该蓄水空间提供所述人工湿地运行时对进入的污废水进行初步沉淀的空间，此外，在所述人工湿地运行一段时间后，所述蓄水空间内能形成去除废水中的有机物的底泥厌氧层；在所述人工湿地堵塞时，所述蓄水空间提供所述轻质介质层搅动的空间，同时所述蓄水空间提供所述轻质介质层在所述人工湿地中的垂直位置可调节的空间，进而所述轻质介质层通过调节其在所述人工湿地中的垂直位置来加强清洗强度；并且，污废水以下进上出方式流经所述人工湿地轻质介质层，最终穿过介质层中的孔管或流过人工湿地顶部的多孔材质后流出。

2.如权利要求1所述的新型防堵塞人工湿地，其特征在于，所述轻质介质选自颗粒物、块状填充物或丝状物的一种或几种。

3.如权利要求1所述的新型防堵塞人工湿地，其特征在于，所述介质滤料漂浮于所述人工湿地中上部，污废水缓慢通过所述轻质介质层。

4.如权利要求1所述的新型防堵塞人工湿地，其特征在于，所述人工湿地在堵塞时，通过水淋洗、水反冲洗、空气反冲洗或机械搅动来对轻质介质进行搅动摩擦，消除堵塞。

5.如权利要求1所述的新型防堵塞人工湿地，其特征在于，所述轻质介质表面进行增强表面吸附能力的改性。

6.如权利要求1或2所述的新型防堵塞人工湿地，其特征在于，所述轻质介质为多孔的介质。

7.如权利要求1所述的新型防堵塞人工湿地，其特征在于，所述轻质介质层由多层不同材料、不同密度、不同功能、不同形状的轻质介质组成。

8.一种权利要求1-7中任一项所述的新型防堵塞人工湿地的使用方法，其特征在于，使待处理的污废水缓慢通过所述蓄水空间和所述轻质介质层，在蓄水空间内进行初步沉淀和有机物生化作用，然后经所述轻质介质层处理之后排出；在堵塞反冲洗时，充分搅动轻质介质，使轻质介质之间反复摩擦进行清洗。

9.如权利要求8所述的新型防堵塞人工湿地的使用方法，其特征在于，所述污废水在进入所述蓄水空间之前，先流经格栅以拦截大体积固体杂物。