CN104016486A - 一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统 - Google Patents

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丁珂
李诗刚
于光辉
张志卿
许建新
侯莹
谢辛
王欢
李宗文
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Abstract

本发明属于生态工程技术领域，涉及一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，包括太阳能发电系统(1)、墙体(2)、进水布水管系统(3)、出水管(4)、植物净化系统(5)、电力传输系统(6)、加热电阻丝系统(7)、加热棒系统(8)、混凝土池壁(9)、钢筋混凝土底座(10)、土壤层(11)、碎石层(12)、块石层(13)、隔离绢网(14)和保温塑料薄膜(15)。本发明能够有效利用太阳能照射和太阳能发电加热两项措施保证冬季或夜间潜流湿地系统维持在正常运行所需温度之上，保证湿地植物在潜流湿地系统寒冷季节的生活污水处理能力，有利于COD、TN和TP的去除。

Description

一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统
技术领域
本发明属于生态工程技术领域，涉及一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，包括太阳能发电系统(1)、墙体(2)、进水布水管系统(3)、出水管(4)、植物净化系统(5)、电力传输系统(6)、加热电阻丝系统(7)、加热棒系统(8)、混凝土池壁(9)、钢筋混凝土底座(10)、土壤层(11)、碎石层(12)、块石层(13)、隔离绢网(14)和保温塑料薄膜(15)。
背景技术
潜流湿地是目前较多采用的人工湿地类型。潜流湿地指的是砂砾层组成的浅床一湿池植物系统，被处理废水经配水系统分布从填料床的一端均匀平缓流过填料床植物根区，是一个主要由土壤、湿地植物和微生物组成的生态处理系统。随着污水处理生态化发展趋势越来越广泛，潜流湿地技术逐渐受到了人们的重视，并已在我国南方的一些城市与农村地区得到了应用，但是在我国的北方寒冷地区气温低于-4～时，一般采用保温措施才能运行。近年来有不少学者对此进了研究，概括起来主要有植物覆盖、地膜覆盖、冰雪覆盖及几种方法，也出现了诸多专利。但多为小试、中试水平，且保温效果较差，限制了潜流湿地技术在我国北方地区的应用。
本发明针对北方地区气候特点，研发一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统。在设计上对潜流湿地填料结构、保温措施、布水系统和植被种类等进行优化配置，提高潜流湿地的保温效果与全年运行效率，进而达到净化湿地水质的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统。
为了完成本发明的目的，本发明一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，包括太阳能发电系统(1)、墙体(2)、进水布水管系统(3)、出水管(4)、植物净化系统(5)、电力传输系统(6)、加热电阻丝系统(7)、加热棒系统(8)、混凝土池壁(9)、钢筋混凝土底座(10)、土壤层(11)、碎石层(12)、块石层(13)、隔离绢网(14)和保温塑料薄膜(15)。
根据本发明，所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统能够有效利用太阳能照射和太阳能发电加热两项措施保证冬季或夜间潜流湿地系统维持在正常运行所需温度之上，保证湿地植物在潜流湿地系统寒冷季节的生活污水处理能力，有利于COD、TN和TP的去除。
根据本发明，所述的太阳能发电系统(1)借助电力传输系统(6)能够为进水布水管系统(3)提供动力，能够为加热电阻丝系统(7)和加热棒系统(8)提供电能。
根据本发明，所述的混凝土池壁(9)的下部设有钢筋混凝土底座(10)，混凝土池壁(9)内由上至下依次为土壤层(11)、碎石层(12)和块石层(13)，每层之间用隔离绢网(14)分隔保证上层基质颗粒不漏。在混凝土池壁(9)的前部设有至少一根进水管(18)，所述进水管(18)的端部插在最高墙体(2)中并与布水管(19)连接，形成距离土壤层(11)高10～35cm的进水布水管系统(3)，在最低墙体(2)靠近块石层(13)底部插有至少出水管(4)，保证出水顺畅，其出水管(4)单位时间流量要大于进水布水管系统(3)单位时间流量；在混凝土池壁(9)的上端外缘设有环绕的墙体(2)，其中一侧墙体(2)高于另一侧墙体(2)，在一侧墙体(2)和另一侧墙体(2)的两端设有由高至低的连接过度墙体(2)，即侧面墙体(2)，保证一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统能够实现保温效果，保温塑料薄膜(15)扣在四面墙体(2)形成的上部口上。
根据本发明，所述的太阳能发电系统(1)安装在最高墙体(2)外围，且保证其能够充分接受光线照射。
根据本发明，所述的植物净化系统(5)应尽量选择适宜北方地区生长的多年生水生、湿生植物为佳，如芦苇、薄荷、香蒲、水芹、藨草、黄花鸢尾、茭白等，它们都能自然越冬。
根据本发明，所述的进水布水管系统(3)由进水管(18)和布水管(19)组成。
根据本发明，所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统的混凝土池壁(9)和钢筋混凝土底座(10)设置为一体。
根据本发明，所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，能有效利用太阳能照射太阳能发电系统(1)和保温塑料薄膜(15)保证冬季或夜间一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统维持在正常运行所需温度之上，保证植物净化系统(5)、土壤层(11)、碎石层(12)和块石层(13)在寒冷季节的生活污水处理能力；利用进水布水管系统(3)形成的镂空复氧特征，增强一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统净化能力，使其有效利用一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统空间，促进碳化、硝化和反硝化过程，有利于COD、TN和TP的去除；本发明的土壤层中种植芦苇、藨草等耐有机负荷、根系发达的湿地植物，间种香蒲、黄花鸢尾等湿地植物，保证冬季也具有一定的污染物降解能力。
根据本发明，所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统不仅适用于北方寒冷地区，经过改进也适用于南方地区，可处理本领域公知的任何种类的污水中。
附图说明
图1一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统的纵向剖面图；
图2一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统的进水布水管系统垂向示意图；
图3一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统的进水布水管系统组成示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施案例
实施本发明所述的太阳能发电系统(1)借助电力传输系统(6)能够为进水布水管系统(3)提供动力，能够为加热电阻丝系统(7)和加热棒系统(8)提供电能，其中进水布水管系统(3)、加热电阻丝系统(7)和加热棒系统(8)具有绝缘材料包裹，防止短路现象发生。
实施本发明所述的混凝土池壁(9)厚度为18cm，高度为180.0cm，其下部设有的钢筋混凝土底座(10)厚度为6cm，混凝土池壁(9)内由上至下依次为厚度为50.0cm的土壤层(11)、50.0cm的碎石层(12)和60.0cm的块石层(13)，每层之间用隔离绢网(14)分隔保证上层基质颗粒不漏，绢网(14)的孔径小于上层基质平均粒径大小，保证基质不漏。在混凝土池壁(9)的前部设有至少一根直径为8.0cm的进水管(18)，其端部插在最高墙体(2)中并与布水管(19)连接，形成距离土壤层(11)高18.0cm的进水布水管系统(3)，在距离地面30.0cm的最低墙体(2)靠近块石层(13)底部插有至少出水管(4)，出水管(4)的直径为30.0cm；在混凝土池壁(9)的上端外缘设有环绕的墙体(2)，其中一侧墙体(2)高于另一侧墙体(2)，高差为200.0cm，在一侧墙体(2)和另一侧墙体(2)的两端设有由高至低的连接过度墙体(2)，即侧面墙体(2)，保证一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统能够实现保温效果，保温塑料薄膜(15)扣在四面墙体(2)形成的上部口上。
实施本发明所述的太阳能发电系统(1)安装在最高墙体(2)外围，高于最高墙体(2)顶端60.0cm。
实施本发明所述的植物净化系统(5)选择芦苇、香蒲、藨草、黄花鸢尾和茭白作为种植物种。
实施本发明所述的土壤层(11)由砂壤土组成，碎石层(12)由粒径为0.5cm的石灰石和花岗岩组成，其配置比例为1∶3，块石层(13)由粒径为15cm的鹅卵石和火山石组成，其配置比例为1∶4.
以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统在北方不同气温下，其效果会有所差异，这不是本发明所控范围；另外对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，包括太阳能发电系统(1)、墙体(2)、进水布水管系统(3)、出水管(4)、植物净化系统(5)、电力传输系统(6)、加热电阻丝系统(7)、加热棒系统(8)、混凝土池壁(9)、钢筋混凝土底座(10)、土壤层(11)、碎石层(12)、块石层(13)、隔离绢网(14)和保温塑料薄膜(15)。
2.根据权利要求1所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，其特征在于：所述的太阳能发电系统(1)借助电力传输系统(6)能够为进水布水管系统(3)提供动力，能够为加热电阻丝系统(7)和加热棒系统(8)提供电能。
3.根据权利要求1所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，其特征在于：所述的混凝土池壁(9)的下部设有钢筋混凝土底座(10)，混凝土池壁(9)内由上至下依次为土壤层(11)、碎石层(12)和块石层(13)，每层之间用隔离绢网(14)分隔保证上层基质颗粒不漏。在混凝土池壁(9)的前部设有至少一根进水管(18)，所述进水管(18)的端部插在最高墙体(2)中并与布水管(19)连接，形成距离土壤层(11)高10～35cm的进水布水管系统(3)，在最低墙体(2)靠近块石层(13)底部插有至少出水管(4)，保证出水顺畅，其出水管(4)单位时间流量要大于进水布水管系统(3)单位时间流量；在混凝土池壁(9)的上端外缘设有环绕的墙体(2)，其中一侧墙体(2)高于另一侧墙体(2)，在一侧墙体(2)和另一侧墙体(2)的两端设有由高至低的连接过度墙体(2)，即侧面墙体(2)，保证一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统能够实现保温效果，保温塑料薄膜(15)扣在四面墙体(2)形成的上部口上。
4.根据权利要求1所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，其特征在于：所述的太阳能发电系统(1)安装在最高墙体(2)外围，且保证其能够充分接受光线照射。
5.根据权利要求1所述的一种新型冬季低温环境下潜流人工湿地系统，其特征在于：所述的进水布水管系统(3)由进水管(18)和布水管(19)组成。
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