CN105858900A - 一种模块化格栅式组合人工湿地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化格栅式组合人工湿地系统，包括依次连接的进水分布区、湿地系统处理区和出水收集区，所述湿地系统处理区包括多个由格栅式湿地槽串联组合而成的处理单元，每个处理单元均与进水分布区上的一个出水口对应连接，处理单元的出水口则与出水收集区汇总连接，所述进水分布区的出水面和出水收集区的进水面均设置有穿孔布水隔板。本发明可以在人工湿地局部发生堵塞时进行局部的更换或调整，减少了对湿地系统的整体影响，提高了人工湿地处理污水的稳定性和效率；同时也很容易针对湿地系统要处理的对象选择合适填充基质，以提高湿地系统的处理效果。

Description

一种模块化格栅式组合人工湿地系统

技术领域

本发明是一种污(废)水处理的系统装置，属于污水处理装置制造的技术领域。

背景技术

人工湿地作为一种新型生态污水处理技术，由于具有投资省、运行费用低、操作简便、处理效果好等诸多优势，在各类有机污(废)水的处理及微污染水体的生态修复中得到了迅速的发展和推广应用。

人工湿地利用湿地基质、微生物和植物的联合作用，实现对污染物的去除。在长期运行过程中，人工湿地存在局部堵塞、水流分布不均、基质吸附饱和导致处理率低下等问题。传统人工湿地一旦发生以上问题，则不得不停止运行、进行反洗，甚至需要将整个湿地的填料、植物全部挖出更换。这样不仅消耗大量人力物力，十分不经济，还会影响人工湿地系统的稳定运行。而且传统湿地系统一旦建成运行后，如果进水水质发生改变，例如氮磷含量较高，需要对整个湿地装置进行整改，就必须停止湿地的正常运行，把湿地基质整体进行更换，整个湿地系统又需要较长时间的启动期和稳定期，不仅消耗人力、财力，也浪费大量的等待时间。

本发明针对人工湿地污水处理技术存在的以上问题，提出一种模块化格栅式的可更换人工湿地系统。

发明内容

技术问题：本发明提供一种模块化格栅式组合人工湿地系统装置，可以在人工湿地局部发生堵塞时进行局部的更换或调整，减少了对湿地系统的整体影响，提高了人工湿地处理污水的稳定性和效率；同时也很容易针对湿地系统要处理的对象选择合适填充基质，以提高湿地系统的处理效果。

技术方案：本发明的模块化格栅式组合人工湿地系统，包括依次连接的进水分布区、湿地系统处理区和出水收集区，所述湿地系统处理区包括多个由格栅式湿地槽串联组合而成的处理单元，每个处理单元均与进水分布区上的一个出水口对应连接，处理单元的出水口则与出水收集区汇总连接，所述进水分布区的出水面和出水收集区的进水面均设置有穿孔布水隔板。

进一步的，本发明中，所述格栅式湿地槽的进水面、出水面均为粗格栅组成，格栅式湿地槽中设置的两个细格栅将其分隔为沿水流方向依次连通的湿地槽进水分布区、湿地槽处理区、湿地槽出水分布区。

进一步的，本发明中，所述的湿地槽处理区由上中下三层基质构成，分别为上层基质层、中层基质层，下层基质层；所述上层基质层)上部覆土栽种有植物。

进一步的，本发明中，所述穿孔布水隔板的开孔率40-60％，孔眼大小为

进一步的，本发明中，所述进水分布区进水面和出水收集区的出水面均设置有穿孔管，便于污水均匀的进入和排出。其管径根据实际情况选择，穿孔布水管上下交错设有通孔。

本发明中，按照计算得知整个组合湿地系统的面积，按照湿地规模用混凝土浇筑需要大小的湿地外墙，厚度和强度满足要求，并且在湿地底部和侧面外墙做好防渗措施。

进一步的，所述组合湿地系统进水分布区位于组合湿地系统前端，在湿地前端距底部0.4m处放置进水穿孔布水管，根据湿地系统的处理水量选择合适的管径，布水管上均匀打孔，同时进水分布区中填加一定粒径的砾石或沸石，保证进入湿地系统处理区的污水能够均匀流入。

进一步的，所述组合湿地系统出水收集区位于组合湿地系统的后端，在组合湿地系统的出水面距湿地底部0.4m处放置出水穿孔布水管，根据湿地系统的出水量选择合适的管径，布水管上均匀打孔，同时出水收集区中填充一定粒径的砾石或沸石，保证流出湿地系统处理区的水均匀流出。

进一步的，所述的组合湿地系统的进水分布区的出水面和出水收集区的进水面放置穿孔布水隔板，提高湿地系统处理区的进水或者出水稳定性，不影响湿地处理区的水流条件，穿孔布水隔板的开孔率在40-60％，孔眼大小为(视湿地和预加工湿地槽基质填料粒径而定)。

本发明的具体实例中，模块化格栅式湿地槽可用厚PVC板集中批量化加工而成，格栅式湿地槽的外观尺寸为长150cm×宽60cm×高60cm，格栅式湿地槽在结构上分为进水分布区、湿地处理区、出水分布区三部分；其中，格栅式湿地槽格栅进水分布区的进水面、出水分布区的出水面均为进水、出水格栅，格栅间距为30mm，同时在格栅式湿地槽处理区的进水面和出水面均安置细格栅，格栅间距为10mm，可视湿地槽填加的基质特点或粒径大小适当调整格栅间距等，同时保证湿地槽格栅的强度和硬度符合要求；

进一步的，本发明的优选方案中，所述格栅式湿地槽的进水分布区和出水分布区中填充粒径较大的基质，例如砾石、沸石等，以达到均匀布水的目的。

进一步的，本发明的优选方案中，所述格栅式湿地槽处理区的基质可以分为上、中、下三层，分别为上层基质层、中层基质层、下层基质层。所述上层基质层深20cm，可根据实际的处理对象填充粒径较小的土壤或者细沙，例如土壤较适宜植物的生长而细沙在湿地运行中较不容易发生堵塞，并在上层基质层中栽种合适的植物种类，可参照当地的气候条件优选出植物，常见的湿地植物油黄菖蒲、花叶芦竹、香蒲等；所述中层基质层20cm，根据湿地要处理的对象填充粒径中等的基质，例如要处理的污水中含有较高水平的氨氮，可以填充较多的沸石以增强去除效果，或者污水中磷含量较高也可以考虑填充除磷材料钢渣等；下层基质层厚度15cm，填充粒径较大的基质如砾石、炉渣等，也可根据实际需要填充合适的基质材料。湿地槽中种植的植物可根据人工湿地要处理的对象确定合适的植物种类，而且还要参照当地的气候条件优选出植物，常见的湿地植物油黄菖蒲、花叶芦竹、香蒲等。

本发明中，处理区是由多个小的模块化湿地槽组成，避免了传统湿地处理区为一个整体，一旦整个处理区的一部分出现问题，非常不容易对整个湿地处理区的整治；预加工好的格栅式湿地槽是相互分离的，部分湿地槽在运行过程中即使出现问题，需要更换时也不会影响整个湿地系统的运行稳定性。

本发明组合人工湿地系统中，湿地系统处理区需要的模块化湿地槽的数量可计算得到，可以灵活的应对各种不同的处理要求，具有较大的适应性。具体方法为，根据人工湿地要处理污水的水量和水质以及要达到的水质要求来计算组合湿地系统的总面积，用湿地系统的总面积除以湿地槽的面积得出需要的模块化湿地槽的数量。

本发明的预加工组合式人工湿地系统从人工湿地长期稳定运行和提高效率入手，通过改变传统人工湿地处理区的设置方式，而是根据湿地面积需要安装一定数量模块化格栅式湿地槽，将人工湿地的污染物去除功能集中在这些湿地槽内。如果组合式人工湿地系统局部发生堵塞问题时，只需对发生堵塞的部分湿地槽反冲洗或者移去堵塞的湿地槽，换上新的预加工湿地槽，而无须对全湿地进行改造，减少了传统人工湿地中较长的启动期、稳定期，从而对湿地系统性能的影响降到最低，对湿地出水水质的影响较小。更换下的湿地槽中的植物可以栽种在新添加湿地槽中，更换下的湿地槽也可以回收利用，大大降低了湿地的经济成本。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明中的湿地系统由多个预加工格栅式湿地槽组装而成，当该湿地系统局部发生堵塞时，只需更换发生堵塞的湿地槽，避免了传统人工湿地系统的整体更换，最大程度的减少了对运行过程的不利影响，而且与传统人工湿地更换基质耗时较多相比，大大缩短了湿地的适应期和启动期。

2、当湿地系统水流分布不均时，本发明中格栅式湿地槽设计易于调换不同位置的湿地槽或者更换水流不均的湿地槽改善湿地系统的水流状况，与传统人工湿地相比，能方便有效的解决湿地中水流不均的问题，增加了湿地运行的稳定性。

3、格栅式湿地槽因其预加工模块化的特点，可在生产工厂集中批量预加工完成，而且该湿地槽尺寸相对较小，安装和更换等维护措施较方便进行，可有效的节省人力、物力和财力。

4、本发明中的格栅式湿地槽便于更换湿地槽中填充基质的设计，易于针对特定的污水，在湿地槽放置不同功能性的填料，有效增加人工湿地系统对特定的污染物的处理效果，提高了人工湿地适应不同的处理要求的能力。

附图说明

图1为预加工格栅式组合人工湿地平面布置示意图；

图2为预加工格栅式组合人工湿地系统立面布置示意图；

图3为格栅式湿地槽的平面布置示意图；

图4为格栅式湿地槽填充基质布置示意图；

图5为格栅式湿地槽进水、出水格栅2-4的示意图；

图6为格栅式湿地槽处理区进水、出水格栅2-5的布置示意图；

图7为穿孔布水隔板5的穿孔示意图；

图8为穿孔管6的穿孔示意图。

图中有：湿地系统处理区1，格栅式湿地槽2，进水分布区3，出水收集区4，穿孔布水隔板5，穿孔管6，湿地槽处理区2-1，湿地槽进水分布区2-2，湿地槽出水分布区2-3，粗格栅2-4，细格栅2-5，上层基质层2-1-1，中层基质层2-1-2，下层基质层2-1-3。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

本发明的模块化格栅式组合的人工湿地系统，在结构上可分为三个部分：进水分布区3、湿地系统处理区1、出水收集区4，其中湿地系统处理区1是由多个格栅式湿地槽2组合而成，根据湿地系统要处理的水量和污水水质情况计算出所需要的湿地总面积，每一个格栅式湿地槽2的面积是固定的，最后可以计算出湿地系统处理区1需要的格栅式湿地槽2的数量；按照计算得知的湿地系统面积规划好整个组合湿地系统的面积，按照湿地规模用混凝土浇筑需要大小的湿地外墙，厚度和强度满足要求，并且在湿地底部和侧面外墙做好防渗措施。

本发明中，所述的组合湿地系统的进水分布区3位于湿地系统前端，在湿地前端距底部0.4m处放置进水穿孔布水管6，根据湿地系统的处理水量选择合适的管径，布水管上均匀打孔，同时进水分布区中填加一定粒径的砾石或沸石，保证进入湿地系统处理区的污水能够均匀流入；在湿地系统处理区的出水收集区4的出水面距湿地底部0.4m处放置出水穿孔布水管6，根据湿地系统的出水量选择合适的管径，布水管上均匀打孔，同时出水收集区4中填充一定粒径的砾石或沸石，保证流出湿地系统处理区的水均匀流出；在进水分布区的出水面和出水收集区的进水面放置穿孔布水隔板5，提高湿地系统处理区的进水或者出水稳定性，不影响湿地处理区的水流条件，穿孔布水隔板的开孔率在40-60％，孔眼大小为(视湿地和预加工湿地槽基质填料粒径而定)。

本发明中，所述的模块化格栅式湿地槽2可用厚PVC板集中批量化加工而成，格栅式湿地槽2的外观尺寸为长150cm×宽60cm×高60cm，格栅式湿地槽2在结构上分为进水分布区2-2、湿地处理区2-1、出水分布区2-3三部分；其中，格栅式湿地槽格栅进水分布区2-2的进水面、出水分布区2-3的出水面均为进水、出水格栅2-4，格栅间距为30mm，同时在格栅式湿地槽处理区2-1的进水面和出水面均安置细格栅2-5，格栅间距为10mm，可视湿地槽填加的基质特点或粒径大小适当调整格栅间距等，同时保证湿地槽格栅的强度和硬度符合要求。

本发明中，所述的格栅式湿地槽的进水分布区2-2和出水分布区2-3中填充粒径较大的基质，例如砾石、沸石等，以达到均匀布水的目的；格栅式湿地槽2-1内的基质按照粒径的不同可以分为三层，所述上层基质层2-1-1深20cm，可根据实际的处理对象填充粒径较小的土壤或者细沙，例如土壤较适宜植物的生长而细沙在湿地运行中较不容易发生堵塞，并在上层基质层中栽种合适的湿地植物，例如常见的湿地植物油黄菖蒲、花叶芦竹、香蒲等；所述中层基质层2-2-2厚20cm，根据湿地要处理的对象填充粒径中等的基质，例如要处理的污水中含有较高水平的氨氮，可以填充较多的沸石以增强去除效果，或者污水中磷含量较高也可以考虑填充除磷材料钢渣等；所述下层基质层2-3-3厚度15cm，填充粒径较大的基质如砾石、炉渣等，也可根据实际需要填充合适的基质材料。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种模块化格栅式组合人工湿地系统，其特征在于，该系统包括依次连接的进水分布区(3)、湿地系统处理区(1)和出水收集区(4)，所述湿地系统处理区(1)包括多个由格栅式湿地槽(2)串联组合而成的处理单元，每个处理单元均与进水分布区(3)上的一个出水口对应连接，处理单元的出水口则与出水收集区(4)汇总连接，所述进水分布区(3)的出水面和出水收集区(4)的进水面均设置有穿孔布水隔板(5)。

2.根据权利要求1所述的的模块化格栅式组合人工湿地系统，其特征在于，所述格栅式湿地槽(2)的进水面、出水面均为粗格栅(2-4)组成；格栅式湿地槽(2)中设置的两个细格栅(2-5)将其分隔为沿水流方向依次连通的湿地槽进水分布区(2-2)、湿地槽处理区(2-1)、湿地槽出水分布区(2-3)。

3.根据权利要求1所述的模块化格栅式组合人工湿地系统，其特征在于，所述的湿地槽处理区(2-1)由上中下三层基质构成，分别为上层基质层(2-1-1)、中层基质层(2-1-2)，下层基质层(2-1-3)；所述上层基质层(2-1-1)上部覆土栽种有植物。

4.根据权利要求1、2或3所述的模块化格栅式组合人工湿地系统，其特征在于，所述穿孔布水隔板(5)的开孔率40-60％，孔眼大小为

5.根据权利要求1、2或3所述的模块化格栅式组合人工湿地系统，其特征在于，所述进水分布区(3)进水面和出水收集区(4)的出水面均设置有穿孔管(6)，便于污水均匀的进入和排出。