CN104402169A - 用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地 - Google Patents

用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，格栅池进水口高于格栅池出水口，格栅将格栅池分成两个腔体，格栅池进水口和格栅池出水口分别与两个腔体连通，水解酸化池被水解酸化池过滤层分为上下两个腔体，下腔体开有水解酸化池进水口和排泥口，排泥口上设置有自动排泥阀，上腔体开有充氧出水口，水解酸化池进水口与格栅池出水口连通，人工湿地主体内从下至上依次设置有承托层、中间层和基质层，基质层上种植有人工湿地植物，承托层内铺设有集水管，集水管与集水池连通，集水池上开有集水池出水口，集水池出水口的高度低于人工湿地主体的基质层的顶端，滴水挡板充氧出水口与人工湿地主体之间通过滴水挡板连通。

Description

用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地
技术领域
本发明属于微污染水体处理技术领域，特别是一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地。
背景技术
人工湿地是20世纪70年代兴起的一种新型污水处理技术，因其具有缓冲容量大、管理方便、工艺简单、投资省、运行费用低、环境效益高等特点，被广泛应用于小城镇和农村地区的污水处理中。但是人工湿地在运行中经常会出现堵塞问题，这已经严重制约其在污水处理领域的推广和应用。根据美国环保署对100多个运行中的人工湿地调查后发现，有近一半的人工湿地在投入运行后5年内出现不同程度的堵塞。
从人工湿地基质堵塞的机理看，微小无机颗粒和有机物的积累是造成人工湿地堵塞的主要原因。具体的说，一系列具有高粘性的未降解有机物与基质空隙中的微小无机颗粒相互作用，不断壮大，最终形成泥饼，堵塞基质，又造成水力传导系数下降，导致湿地内部理化环境恶化，进一步加剧有机物和微小无机颗粒的积累，形成恶性循环，使堵塞越来越严重。因此解决人工湿地的堵塞问题，需要重点从去除微小无机颗粒，加强有机物的降解这两个方面着手。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够去除微小无机颗粒，增强人工湿地微生物降解有机物的能力的用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，包括格栅池、水解酸化池、人工湿地主体；格栅池上分别设置有格栅池进水口和格栅池出水口，格栅池进水口的水平高度在格栅池出水口之上，格栅池内设置有格栅，格栅将格栅池分成两个腔体，格栅池进水口和格栅池出水口分别与两个腔体连通，水解酸化池被水解酸化池过滤层分为上下两个腔体，下腔体上开有水解酸化池进水口和排泥口，排泥口上设置有自动排泥阀，上腔体上开有充氧出水口，水解酸化池进水口与格栅池出水口连通，人工湿地主体内从下至上依次设置有承托层、中间层和基质层，基质层上种植有人工湿地植物，承托层内铺设有集水管，集水管与集水池连通，集水池上开有集水池出水口，集水池出水口的高度低于人工湿地主体的基质层的顶端，滴水挡板充氧出水口与人工湿地主体之间通过滴水挡板连通。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明针对人工湿地堵塞机理，通过水解酸化、过滤、滴水充氧和湿地中微生物分解等多重作用，基本消除微小无机颗粒和有机物在基质中积累造成堵塞的可能。
(2)本发明采用逆向过滤，使水解酸化池具有过滤和水解酸化双重功能，既能够将大分子有机物水解为小分子有机物，也能够去除掉微小无机颗粒。
(3)本发明所采用的过滤海绵具有透水性好、空隙率大的特性，置于水解酸化池中，特别适合兼性微生物或厌氧微生物附着生长，增强水解酸化有机物的能力。
(4)本发明采用滴水充氧装置，在不消耗其他能源的基础上，大大提高了人工湿地中水体的溶解氧含量，极大增强了湿地中微生物的活性，大大提高微生物分解有机物的能力。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地的总体结构示意图。
图2是本发明用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地的俯视图。
具体实施方式
结合图1和图2：
本发明一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，包括格栅池1、水解酸化池2、人工湿地主体3；格栅池1上分别设置有格栅池进水口18和格栅池出水口，格栅池进水口18的水平高度在格栅池出水口之上，格栅池1内设置有格栅5，格栅5将格栅池1分成两个腔体，格栅池进水口18和格栅池出水口分别与两个腔体连通，水解酸化池2被水解酸化池过滤层分为上下两个腔体，下腔体上开有水解酸化池进水口17和排泥口，排泥口上设置有自动排泥阀16，上腔体上开有充氧出水口，水解酸化池进水口17与格栅池出水口连通，人工湿地主体3内从下至上依次设置有承托层14、中间层13和基质层12，基质层12上种植有人工湿地植物11，承托层14内铺设有集水管15，集水管15与集水池4连通，集水池4上开有集水池出水口19，集水池出水口19的高度低于人工湿地主体3的基质层12的顶端，滴水挡板10充氧出水口与人工湿地主体3之间通过滴水挡板10连通。
格栅5的倾角大于等于45°小于等于75°。
过滤层包括网格挡板6和过滤海绵7，两个网格挡板6固定在水解酸化池2的池壁上，过滤海绵7采用多层叠加的方式设置在两个网格挡板6之间，总厚度为30cm～50cm，其中，过滤海绵采用聚氨酯过滤海绵，空隙率为90％～97％。
水解酸化池入水口17设置在过滤层下方10cm～20cm处，水解酸化池2底部的沉淀区设置有自动排泥阀16，过滤层下方5cm～10cm处设置有自动排泥阀16。
充氧出水口包括出水槽8和滴水充氧器9，出水槽上开有滴水口，滴水充氧器9悬挂于滴水口上，滴水充氧器9由立体弹性填料组成，立体弹性填料由中心绳和穿插固着在中心绳上的丝条组成，丝条采用聚烯烃类或聚酰胺材料。
承托层14由鹅卵石构成，厚度为0.3m，粒径为12mm～30mm；中间层13填料由轻质多孔陶粒构成，厚度为0.5m～0.7m，粒径为8mm～10mm；基质层由12石英砂和碎砾石混合组成，厚度为0.4～0.5m，其中石英砂粒径为1mm～5mm，碎砾石粒径为4mm～8mm；人工湿地植物11选用黄菖蒲、美人蕉混合栽培，种植密度为4～8棵/m2。
滴水挡板10采用水泥混凝土砌筑或钢板，呈20°～30°倾角连接于水解酸化池2与人工湿地主体3构筑物。
本发明用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地的工作原理是：原水经过格栅5过滤后，将大块的呈悬浮或漂浮状的固体污染物去除掉，然后水体流入水解酸化池2中。水解酸化池2一方面在缺氧的条件下，将来水中的大分子难降解有机物降解为小分子有机物，避免大分子有机物在人工湿地基质中积累；另一方面，利用过滤海绵7较强的透水性与较大的空隙率，将没有被格栅5截阻下来的微小无机颗粒过滤下来，避免微小无机颗粒在人工湿地基质中积累。水解酸化后的出水流入滴水充氧装置中，将水流打散成大量的水滴滴落，在滴落的过程中与空气中的氧充分接触，从而大大提高人工湿地中水体的溶解氧含量，极大增强人工湿地中微生物的活性，进而增强微生物分解有机物的能力，使基质中基本没有有机物的积累。因此，经过水解酸化、过滤、滴水充氧和微生物分解等多重作用，基本消除微小无机颗粒和有机物在基质中积累造成堵塞的可能。
本发明用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，格栅池1中设置格栅5，主要截阻大块的呈悬浮或漂浮状的固体污染物；水解酸化池2分为清水区2-1、沉淀区2-2、过滤层三个部分，其中清水区2-1主要收集被过滤掉微小无机颗粒的清水，沉淀区2-2主要收集被过滤下来的微小无机颗粒，过滤层主要由过滤海绵7和上下两块网格挡板6组成；滴水充氧装置主要将水流打散成大量水滴滴落，由出水槽8、滴水挡板10和滴水充氧器9构成。
水解酸化池进水口17设置在贴近过滤层下方10cm～20cm处，依靠进水水流的作用冲涮被过滤海绵7截留下来的微小无机颗粒，以恢复过滤海绵7的过滤性能。过滤层的上下两块网格挡板6采用高分子聚合材料做成，用螺栓固定在水解酸化池2的四周，便于拆卸，中间填充若干层的过滤海绵7。特别的，过滤海绵7采用聚氨酯过滤海绵，空隙率为90％～97％，上下两块网格挡板6不挤压过滤海绵7，保持过滤海绵7自然形状。沉淀区底部设置有自动排泥阀16，定期排除沉淀下来的微小颗粒，过滤层下方5cm～10cm处设置一个自动排泥阀16，排除不易沉降的悬浮颗粒。
以上所述滴水充氧装置包括出水槽8、滴水挡板10、滴水充氧器9。具体的，出水槽8末端出水口挂有滴水充氧器9，将水流打散，形成大量水滴，滴落到滴水挡板10上，流入人工湿地主体3的池体中。水滴在滴落过程中，与空气中的氧充分接触，大大提高水体中的溶解氧含量。滴水挡板10将滴落到挡板上的水滴进一步打散，进一步提高水体的充氧能力。滴水充氧器9由若干立体弹性填料组成，悬挂于出水槽的出水口处，立体弹性填料采用聚烯烃类和聚酰胺为材料，用特殊的拉丝、丝条制作工艺将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，长度选用30cm～50cm。
实施例1：
一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，包括格栅池1、水解酸化池2、人工湿地主体3；格栅池1上分别设置有格栅池进水口18和格栅池出水口，格栅池进水口18的水平高度在格栅池出水口之上，格栅池1内设置有格栅5，格栅5将格栅池1分成两个腔体，格栅池进水口18和格栅池出水口分别与两个腔体连通，水解酸化池2被水解酸化池过滤层分为上下两个腔体，下腔体上开有水解酸化池进水口17和排泥口，排泥口上设置有自动排泥阀16，上腔体上开有充氧出水口，水解酸化池进水口17与格栅池出水口连通，人工湿地主体3内从下至上依次设置有承托层14、中间层13和基质层12，基质层12上种植有人工湿地植物11，承托层14内铺设有集水管15，集水管15与集水池4连通，集水池4上开有集水池出水口19，集水池出水口19的高度低于人工湿地主体3的基质层12的顶端，滴水挡板10充氧出水口与人工湿地主体3之间通过滴水挡板10连通。
格栅5的倾角为45°。
过滤层包括网格挡板6和过滤海绵7，两个网格挡板6固定在水解酸化池2的池壁上，过滤海绵7采用多层叠加的方式设置在两个网格挡板6之间，总厚度为40cm，其中，过滤海绵采用聚氨酯过滤海绵，空隙率为90％。
水解酸化池入水口17设置在过滤层下方20cm处，水解酸化池2底部的沉淀区设置有自动排泥阀16，过滤层下方5cm处设置有自动排泥阀16。
充氧出水口包括出水槽8和滴水充氧器9，出水槽上开有滴水口，滴水充氧器9悬挂于滴水口上，滴水充氧器9由立体弹性填料组成，立体弹性填料由中心绳和穿插固着在中心绳上的丝条组成，丝条采用聚烯烃类或聚酰胺材料。
承托层14由鹅卵石构成，厚度为0.3m，粒径为20mm；中间层13填料由轻质多孔陶粒构成，厚度为0.7m，粒径为8mm；基质层由12石英砂和碎砾石混合组成，厚度为0.45m，其中石英砂粒径为5mm，碎砾石粒径为4mm；人工湿地植物11选用黄菖蒲、美人蕉混合栽培，种植密度为6棵/m2。
滴水挡板10采用水泥混凝土砌筑或钢板，呈20°倾角连接于水解酸化池2与人工湿地主体3构筑物。
实施例2：
一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，包括格栅池1、水解酸化池2、人工湿地主体3；格栅池1上分别设置有格栅池进水口18和格栅池出水口，格栅池进水口18的水平高度在格栅池出水口之上，格栅池1内设置有格栅5，格栅5将格栅池1分成两个腔体，格栅池进水口18和格栅池出水口分别与两个腔体连通，水解酸化池2被水解酸化池过滤层分为上下两个腔体，下腔体上开有水解酸化池进水口17和排泥口，排泥口上设置有自动排泥阀16，上腔体上开有充氧出水口，水解酸化池进水口17与格栅池出水口连通，人工湿地主体3内从下至上依次设置有承托层14、中间层13和基质层12，基质层12上种植有人工湿地植物11，承托层14内铺设有集水管15，集水管15与集水池4连通，集水池4上开有集水池出水口19，集水池出水口19的高度低于人工湿地主体3的基质层12的顶端，滴水挡板10充氧出水口与人工湿地主体3之间通过滴水挡板10连通。
格栅5的倾角为60°。
过滤层包括网格挡板6和过滤海绵7，两个网格挡板6固定在水解酸化池2的池壁上，过滤海绵7采用多层叠加的方式设置在两个网格挡板6之间，总厚度为50cm，其中，过滤海绵采用聚氨酯过滤海绵，空隙率为97％。
水解酸化池入水口17设置在过滤层下方10cm处，水解酸化池2底部的沉淀区设置有自动排泥阀16，过滤层下方7cm处设置有自动排泥阀16。
充氧出水口包括出水槽8和滴水充氧器9，出水槽上开有滴水口，滴水充氧器9悬挂于滴水口上，滴水充氧器9由立体弹性填料组成，立体弹性填料由中心绳和穿插固着在中心绳上的丝条组成，丝条采用聚烯烃类或聚酰胺材料。
承托层14由鹅卵石构成，厚度为0.3m，粒径为12mm；中间层13填料由轻质多孔陶粒构成，厚度为0.5m，粒径为10mm；基质层由12石英砂和碎砾石混合组成，厚度为0.5m，其中石英砂粒径为3mm，碎砾石粒径为8mm；人工湿地植物11选用黄菖蒲、美人蕉混合栽培，种植密度为4棵/m2。
滴水挡板10采用水泥混凝土砌筑或钢板，呈30°倾角连接于水解酸化池2与人工湿地主体3构筑物。
实施例3：
一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，包括格栅池1、水解酸化池2、人工湿地主体3；格栅池1上分别设置有格栅池进水口18和格栅池出水口，格栅池进水口18的水平高度在格栅池出水口之上，格栅池1内设置有格栅5，格栅5将格栅池1分成两个腔体，格栅池进水口18和格栅池出水口分别与两个腔体连通，水解酸化池2被水解酸化池过滤层分为上下两个腔体，下腔体上开有水解酸化池进水口17和排泥口，排泥口上设置有自动排泥阀16，上腔体上开有充氧出水口，水解酸化池进水口17与格栅池出水口连通，人工湿地主体3内从下至上依次设置有承托层14、中间层13和基质层12，基质层12上种植有人工湿地植物11，承托层14内铺设有集水管15，集水管15与集水池4连通，集水池4上开有集水池出水口19，集水池出水口19的高度低于人工湿地主体3的基质层12的顶端，滴水挡板10充氧出水口与人工湿地主体3之间通过滴水挡板10连通。
格栅5的倾角为75°。
过滤层包括网格挡板6和过滤海绵7，两个网格挡板6固定在水解酸化池2的池壁上，过滤海绵7采用多层叠加的方式设置在两个网格挡板6之间，总厚度为30cm，其中，过滤海绵采用聚氨酯过滤海绵，空隙率为95％。
水解酸化池入水口17设置在过滤层下方15cm处，水解酸化池2底部的沉淀区设置有自动排泥阀16，过滤层下方10cm处设置有自动排泥阀16。
充氧出水口包括出水槽8和滴水充氧器9，出水槽上开有滴水口，滴水充氧器9悬挂于滴水口上，滴水充氧器9由立体弹性填料组成，立体弹性填料由中心绳和穿插固着在中心绳上的丝条组成，丝条采用聚烯烃类或聚酰胺材料。
承托层14由鹅卵石构成，厚度为0.3m，粒径为30mm；中间层13填料由轻质多孔陶粒构成，厚度为0.6m，粒径为9mm；基质层由12石英砂和碎砾石混合组成，厚度为0.4m，其中石英砂粒径为1mm，碎砾石粒径为6mm；人工湿地植物11选用黄菖蒲、美人蕉混合栽培，种植密度为8棵/m2。
滴水挡板10采用水泥混凝土砌筑或钢板，呈25°倾角连接于水解酸化池2与人工湿地主体3构筑物。

Claims (7)

1.一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，其特征在于：包括格栅池(1)、水解酸化池(2)、人工湿地主体(3)；格栅池(1)上分别设置有格栅池进水口(18)和格栅池出水口，格栅池进水口(18)的水平高度在格栅池出水口之上，格栅池(1)内设置有格栅(5)，格栅(5)将格栅池(1)分成两个腔体，格栅池进水口(18)和格栅池出水口分别与两个腔体连通，水解酸化池(2)被水解酸化池过滤层分为上下两个腔体，下腔体上开有水解酸化池进水口(17)和排泥口，排泥口上设置有自动排泥阀(16)，上腔体上开有充氧出水口，水解酸化池进水口(17)与格栅池出水口连通，人工湿地主体(3)内从下至上依次设置有承托层(14)、中间层(13)和基质层(12)，基质层(12)上种植有人工湿地植物(11)，承托层(14)内铺设有集水管(15)，集水管(15)与集水池(4)连通，集水池(4)上开有集水池出水口(19)，集水池出水口(19)的高度低于人工湿地主体(3)的基质层(12)的顶端，滴水挡板(10)充氧出水口与人工湿地主体(3)之间通过滴水挡板(10)连通。
2.根据权利要求1所述的用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，其特征在于：所述的格栅(5)的倾角大于等于45°小于等于75°。
3.根据权利要求1所述的用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，其特征在于：所述的过滤层包括网格挡板(6)和过滤海绵(7)，两个网格挡板(6)固定在水解酸化池(2)的池壁上，过滤海绵(7)采用多层叠加的方式设置在两个网格挡板(6)之间，总厚度为30cm～50cm，其中，过滤海绵采用聚氨酯过滤海绵，空隙率为90％～97％。
4.根据权利要求1所述的用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，其特征在于：所述的水解酸化池入水口(17)设置在过滤层下方10cm～20cm处，水解酸化池(2)底部的沉淀区设置有自动排泥阀(16)，过滤层下方5cm～10cm处设置有自动排泥阀(16)。
5.根据权利要求1所述的用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，其特征在于：所述的充氧出水口包括出水槽(8)和滴水充氧器(9)，出水槽上开有滴水口，滴水充氧器(9)悬挂于滴水口上，滴水充氧器(9)由立体弹性填料组成，立体弹性填料由中心绳和穿插固着在中心绳上的丝条组成，丝条采用聚烯烃类或聚酰胺材料。
6.根据权利要求1所述的用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，其特征在于：所述的承托层(14)由鹅卵石构成，厚度为0.3m，粒径为12mm～30mm；中间层(13)填料由轻质多孔陶粒构成，厚度为0.5m～0.7m，粒径为8mm～10mm；基质层由(12)石英砂和碎砾石混合组成，厚度为0.4～0.5m，其中石英砂粒径为1mm～5mm，碎砾石粒径为4mm～8mm；人工湿地植物(11)选用黄菖蒲、美人蕉混合栽培，种植密度为4～8棵/m2。
7.根据权利要求1所述的用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地，其特征在于：所述滴水挡板(10)采用水泥混凝土砌筑或钢板，呈20°～30°倾角连接于水解酸化池(2)与人工湿地主体(3)构筑物。
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