CN106430597A - 一种防堵塞人工湿地系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防堵塞人工湿地系统,包括冲洗系统和污染物收集系统两部分，通过反向冲洗，将植物修复块(12)中过滤层(15)中的颗粒物冲洗到排水沟(8)中，通过清污支管(5)的冲洗，将污染物冲洗进清污沟(9)，流进排泥池(10)进行沉淀，沉淀后的底泥被清除，沉淀后的污水通过污水入口处的排水沟(8)再次进入人工湿地系统，排水沟(8)与清污沟(9)交界处设置挡水板(11)，在湿地运行过程中，挡水板(11)关闭，在冲洗污泥时打开。本发明实现整个系统在运营期间保持过滤层的连通性，实现人工湿地系统无堵塞，延长其使用寿命，降低其运营成本。本发明工艺简单，效果显著，应用广泛。

Description

一种防堵塞人工湿地系统
技术领域
本发明涉及人工湿地污水处理技术领域，应用于生活污水处理或低污染水的处理，尤其涉及一种防堵塞人工湿地系统。
背景技术
当前我国人口众多，每天产生的生活污水量大，降低污水处理成本成为期待解决的问题，另外经过污水厂处理后的低污染水虽然达到国家标准要求，但是由于水质较河流水质差，因此低污染水排入河流，将加快河流的污染。而人工湿地技术作为污水和低污染水处理一种有效方法，在水处理系统中发挥着重要的作用。
人工湿地在处理污水和低污染水具有成本低，不产生二次污染等优点，因此，采用人工湿地处理技术具有重要意义。对于污水处理，常用的技术方法包括物理方法、化学方法、生物方法、物理化学方法和生物化学方法等，其中物理方法和生物方法相结合的人工湿地技术成本低，且效果好而被广泛应用。但是，由于人工湿地在运行一段时间后易堵塞，降低了运行时间，目前人工湿地技术主要授权或公开的专利包括：一种新型湿地穿孔布水管(201420238845.X)、用植物纤维素氧同位素组成确定潜流湿地堵塞位置的方法(201510141800.X)、基于线电源供电与测量技术定位人工湿地堵塞区域的方法(201510538727.X)、无堵塞高效垂直潜流人工湿地污水处理方法(200710170584.7)、准潜流曝气人工湿地(200910222207.2)、一种人工湿地工艺的污废水预处理方法(201010222244.6)、针对生活污水回用的SBR+人工湿地组合处理系统(201010222718.7)、复式潜流人工湿地系统(201010598743.5)、污水深度处理的组合系统(201020602235.5)、用于除污的人工湿地(201020694644.2)、人工湿地堵塞物分类及成份提取方法(201110256757.3)、高效村镇污水自然生态处理人工强化脱氮除磷、去除持久性有机物新技术(201110282048.2)、自充氧潜流人工湿地污水净化装置(201120030365.0)、一种多介质人工湿地水处理系统及其处理方法(201210371911.6)、人工潜流湿地污水处理模块(201220610607.8)、人工湿地抑堵方法(201310291964.1)、一种环形放射式人工湿地(201320077350.9)、一种新型人工湿地过滤床(201320077491.0)、滞留沟式人工湿地污水处理装置(201320346964.2)、复合生物人工湿地小城镇生活污水处理系统(201320482955.6)、一种人工湿地生物质投加渠装置(201410026483.2)、一种人工湿地用超声波疏堵装置及应用(201410131261.7)、一种解决湿地堵塞问题的方法(201410204567.0)、一种多流态强化复合潜流人工湿地系统及其使用方法(201410270235.2)、一种用电阻率曲线定位人工湿地堵塞区域的方法(201410302419.2)、利用联合剖面视电阻率曲线定位人工湿地堵塞区域的方法(201410437150.9)、一种潜流、表流交替运行的人工湿地(201410606150.7)、基于二维电阻率成像技术定位人工湿地堵塞区域的方法(201410677119.2)、一种水质生态净化装置(201420120035.4)、一种人工湿地用超声波疏堵装置(201420159097.6)、一种人工湿地堵塞监测装置(201520897029.4)、一种人工湿地堵塞缓解细菌的筛选方法及应用(201610135352.7)、一种人工湿地堵塞缓解的方法(201610135353.1)、防堵塞经济作物型滤床-折流板潜流人工湿地强化脱氮除磷系统(201610255138.5)等，虽然这些专利技术可以查明堵塞位置，有效的缓解湿地堵塞问题，但是未能从根本上解决湿地堵塞问题。
因此，开发一种防堵塞人工湿地系统，彻底解决湿地堵塞问题具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种防堵塞人工湿地系统，彻底解决湿地堵塞问题，有效的延长人工湿地的使用寿命，提高水质处理效率，本系统工艺简单，成本低。
本发明的技术方案如下：
一种防堵塞人工湿地系统，其特征在于：包括冲洗系统和污染物收集系统两部分，其中冲洗系统包括排水泵、主管、清污支管、喷水管和喷水支管，污染物收集系统包括排水沟、清污沟、排泥池和挡水板；排水泵抽排集水池中被湿地净化后的水，通过主管进入喷水管，再通过喷水支管喷出，清洗掉植物修复块过滤层中过滤掉的污染物；通过清污支管的冲洗，排水沟将冲洗出的污染物收集到清污沟内，最后进入排泥池进行沉淀，沉淀后的底泥被清除，沉淀后的污水通过污水入口处的排水沟再次进入人工湿地系统；排水沟与清污沟交界处设置挡水板，在湿地运行过程中，挡水板关闭，在冲洗污泥时打开。
所述的人工湿地系统的植物修复块在过滤层的下部设置防渗层，在过滤层的上部设置有机层，有机层上种植植物；排水沟靠喷水管一侧设置过滤板，另一侧设置过滤结构体；污水经湿地净化后，通过管道排入集水池。
所述的排水沟的宽度为0.5～1.5m，中心最浅处深度为0.6～0.8m，向清污沟方向坡度为0.2～0.5％；所述的喷水管竖向设置2～3排，排间距为0.2～0.3m；所述喷水支管的喷水压力为0.05～0.1MPa，清污支管的喷水压力为0.1～0.3MPa。
所述的人工湿地系统喷水管与清污支管采用不同的主管系统，主管、清污支管、喷水管和喷水支管均采用PVC材质，其耐压力大于0.5MPa；清污支管直径采用20～25mm，喷水管直径采用25～40mm；主管直径为50～90mm。
所述清污沟宽度为1.5～2.0m，排泥池一端为最低点，坡度为1.0～5.0％，最浅一端深度低于清污沟底0.1m。
所述的过滤层采用钢渣、卵石和砾砂混合制备，质量混合比例为钢渣：卵石：砾砂＝0.45:0.15:0.30～0.55:0.25:0.20，过滤层厚度为0.4～0.6m，有机层厚度为0.2m。
所述的过滤板采用多孔无砂板，孔隙直径为2～5mm，孔隙间距为10～20mm，厚度为0.1～0.2m；过滤结构体采用毛石堆砌，毛石最大块径小于0.15m，堆砌宽度为0.8～1.5m；废水经人工湿地处理后，通过管道排入集水池；所述的植物修复块的宽度为4.0～8.0m，每个修复单元的长度为100～300m，每个人工湿地设置5～8个植物修复块。
所述的防渗层采用0.2～0.5mm厚的PE塑料薄膜、粉砂和膨润土基层制备，在PE塑料薄膜的上表面和下表面分别铺设30～50mm厚的膨润土基层，在PE塑料薄膜上表面的膨润土基层上铺设0.1～0.2m厚的粉砂，同时在PE塑料薄膜下表面上铺设的膨润土基层下铺设0.1～0.2m厚的粉砂；膨润土基层采用钠基膨润土与粉质粘土混合或者采用钙基膨润土和粘土混合制备，同时在混合物中掺入粉煤灰质量比0.5～2％；钠基膨润土与粉质粘土混合质量比为0.22:0.78～0.44:0.56，钙基膨润土和粘土混合质量比为0.35:0.65～0.46:0.54。
有益效果：本发明确保人工湿地系统过滤层的连通性，实现人工湿地系统无堵塞，延长其使用寿命，降低运营成本；本发明全过程实现自动化，减少人工对湿地系统的干扰，效果显著；本发明工艺简单，可操作性强，应用范围广；本发明所用的材料来源广泛，成本低。
附图说明
图1为本发明装置的平面结构示意图。
图2为本发明装置的局部剖面结构示意图。
图3为本发明装置的整体剖面结构示意图。
图中所示的1、污水入口，2、集水池，3、排水泵，4、主管，5、清污支管，6、喷水管，7、喷水支管，8、排水沟，9、清污沟，10、排泥池，11、挡水板，12、植物修复块，13、植物，14、有机层，15、过滤层，16、防渗层，17、过滤结构体，18、过滤板，19、管道。
具体实施方式
本发明是针对人工湿地技术的堵塞问题，设置冲洗系统和污染物收集系统，解决人工湿地堵塞问题，实现延长人工湿地使用寿命。
以下结合实例对本发明进一步说明，具体实施步骤如下：
实例1：人工湿地处理生活污水
如图1和图2和图3所示，设置人工湿地系统，冲洗系统包括排水泵3、主管4、清污支管5、喷水管6和喷水支管7，污染物收集系统包括排水沟8、清污沟9、排泥池10和挡水板11；排水泵3抽排集水池2中被湿地净化后的水，通过主管4进入喷水管6，再通过喷水支管7喷出，清洗掉植物修复块12过滤层15中过滤掉的污染物；通过清污支管5的冲洗，排水沟8将冲洗出的污染物收集到清污沟9内，最后进入排泥池10进行沉淀，沉淀后的底泥被清除，沉淀后的污水通过污水入口处1的排水沟8再次进入人工湿地系统；排水沟8与清污沟9交界处设置挡水板11，挡水板11只在冲洗污泥时打开。
人工湿地系统的植物修复块12在过滤层15的下部设置防渗层16，在过滤层15的上部设置有机层14，有机层14上种植植物13；排水沟8靠喷水管6一侧设置过滤板18，另一侧设置过滤结构体17；污水经湿地净化后，通过管道19排入集水池2。
排水沟8的宽度为1.5m，中心最浅处深度为0.8m，向清污沟9方向坡度为0.5％；所述的喷水管6竖向设置3排，排间距为0.2m；喷水支管7的喷水压力为0.05～0.1MPa，清污支管5的喷水压力为0.1～0.3MPa。
人工湿地系统喷水管6与清污支管5采用不同的主管4系统，主管4、清污支管5、喷水管6和喷水支管7均采用PVC材质，其耐压力大于0.5MPa；清污支管5直径采用25mm，喷水管6直径采用40mm；主管4直径为90mm。
清污沟9宽度为2.0m，排泥池10一端为最低点，坡度为5.0％，最浅一端深度低于清污沟9底0.1m；过滤层15采用钢渣、卵石和砾砂混合制备，质量混合比例为钢渣：卵石：砾砂＝0.55:0.25:0.20，过滤层15厚度为0.6m，有机层14厚度为0.2m。
过滤板18采用多孔无砂板，孔隙直径为2～5mm，孔隙间距为10～20mm，厚度为0.2m；过滤结构体17采用毛石堆砌，毛石最大块径小于0.15m，堆砌宽度为1.5m；废水经人工湿地处理后，通过管道19排入集水池2；植物修复块12的宽度为4.0m，每个修复单元的长度为100m，每个人工湿地设置8个植物修复块12。
所述的防渗层16采用0.5mm厚的PE塑料薄膜、粉砂和膨润土基层制备，在PE塑料薄膜的上表面和下表面分别铺设50mm厚的膨润土基层，在PE塑料薄膜上表面的膨润土基层上铺设0.2m厚的粉砂，同时在PE塑料薄膜下表面铺设的膨润土基层下铺设0.2m厚的粉砂；膨润土基层采用钠基膨润土与粉质粘土混合制备，其混合质量比为0.22:0.78，同时在混合物中掺入粉煤灰质量比2％。
实例2：人工湿地处理低污染水
如图1和图2和图3所示，设置人工湿地系统，其中冲洗系统包括排水泵3、主管4、清污支管5、喷水管6和喷水支管7，污染物收集系统包括排水沟8、清污沟9、排泥池10和挡水板11；通过抽排集水池2中被湿地净化后的水，通过喷水支管7喷出，清洗掉植物修复块12过滤层15中过滤掉的污染物；通过清污支管5的冲洗将污染物收集到清污沟9内，最后进入排泥池10进行沉淀，沉淀后的污水通过污水入口处1的排水沟8再次进入人工湿地系统；排水沟8与清污沟9交界处设置挡水板11，挡水板11在冲洗污泥时打开。
人工湿地系统的植物修复块12在过滤层15上部和下部分别设置有机层14和防渗层16，有机层14上种植植物13，排水沟8的两侧分别设置过滤板18和过滤结构体17，经湿地净化后的污水通过管道19排入集水池2。
排水沟8的宽度为0.5m，中心最浅处深度为0.6m，向清污沟9方向坡度为0.2％；所述的喷水管6竖向设置2排，排间距为0.3m；喷水支管7的喷水压力为0.05～0.1MPa，清污支管5的喷水压力为0.1～0.3MPa。
人工湿地系统喷水管6与清污支管5采用不同的主管4系统，主管4、清污支管5、喷水管6和喷水支管7均采用PVC材质，其耐压力大于0.5MPa；清污支管5直径采用20mm，喷水管6直径采用25mm；主管4直径为50mm。
清污沟9宽度为1.5m，排泥池10一端为最低点，坡度为1.0％，最浅一端深度低于清污沟9底0.1m；过滤层15采用钢渣、卵石和砾砂混合制备，质量混合比例为钢渣：卵石：砾砂＝0.45:0.15:0.30，过滤层15厚度为0.4m，有机层14厚度为0.2m。
过滤板18采用多孔无砂板孔隙直径为2～5mm，孔隙间距为10～20mm，厚度为0.1m；过滤结构体17采用毛石最大块径小于0.15m，堆砌宽度为0.8m；植物修复块12的宽度为8.0m，每个修复单元的长度为300m，每个人工湿地设置5个植物修复块12。
所述的防渗层16采用0.2mm厚的PE塑料薄膜、粉砂和膨润土基层制备，在PE塑料薄膜的上表面和下表面分别铺设30mm厚的膨润土基层，在PE塑料薄膜上表面的膨润土基层上铺设0.1m厚的粉砂，同时在PE塑料薄膜下表面上铺设的膨润土基层下铺设0.1m厚的粉砂；膨润土基层采用钙基膨润土和粘土混合制备，其混合质量比为0.35:0.65，同时在混合物中掺入粉煤灰质量比0.5％。
图3

Claims (8)

1.一种防堵塞人工湿地系统，其特征在于：包括冲洗系统和污染物收集系统两部分，其中冲洗系统包括排水泵(3)、主管(4)、清污支管(5)、喷水管(6)和喷水支管(7)，污染物收集系统包括排水沟(8)、清污沟(9)、排泥池(10)和挡水板(11)；排水泵(3)抽排集水池(2)中被湿地净化后的水，通过主管(4)进入喷水管(6)，再通过喷水支管(7)喷出，清洗掉植物修复块(12)过滤层(15)中过滤掉的污染物；通过清污支管(5)的冲洗，排水沟(8)将冲洗出的污染物收集到清污沟(9)内，最后进入排泥池(10)进行沉淀，沉淀后的底泥被清除，沉淀后的污水通过污水入口处(1)的排水沟(8)再次进入人工湿地系统；排水沟(8)与清污沟(9)交界处设置挡水板(11)，在湿地运行过程中，挡水板(11)关闭，在冲洗污泥时打开。
2.如权利要求1所述的人工湿地系统的植物修复块(12)在过滤层(15)的下部设置防渗层(16)，在过滤层(15)的上部设置有机层(14)，有机层(14)上种植植物(13)；排水沟(8)靠喷水管(6)一侧设置过滤板(18)，另一侧设置过滤结构体(17)；污水经湿地净化后，通过管道(19)排入集水池(2)。
3.如权利要求1所述的排水沟(8)的宽度为0.5～1.5m，中心最浅处的深度为0.6～0.8m，向清污沟(9)方向坡度为0.2～0.5％；所述的喷水管(6)竖向设置2～3排，排间距为0.2～0.3m；所述喷水支管(7)的喷水压力为0.05～0.1MPa，清污支管(5)的喷水压力为0.1～0.3MPa。
4.如权利要求1所述的人工湿地系统喷水管(6)与清污支管(5)采用不同的主管(4)系统，主管(4)、清污支管(5)、喷水管(6)和喷水支管(7)均采用PVC材质，其耐压力大于0.5MPa；清污支管(5)直径采用20～25mm，喷水管(6)直径采用25～40mm；主管(4)直径为50～90mm。
5.如权利要求1所述清污沟(9)宽度为1.5～2.0m，排泥池(10)一端为最低点，坡度为1.0～5.0％，最浅一端深度低于清污沟(9)底0.1m。
6.如权利要求1所述的过滤层(15)采用钢渣、卵石和砾砂混合制备，质量混合比例为钢渣：卵石：砾砂＝0.45:0.15:0.30～0.55:0.25:0.20，过滤层(15)厚度为0.4～0.6m，有机层(14)厚度为0.2m。
7.如权利要求2所述的过滤板(18)采用多孔无砂板，孔隙直径为2～5mm，孔隙间距为10～20mm，厚度为0.1～0.2m；过滤结构体(17)采用毛石堆砌，毛石最大块径小于0.15m，堆砌宽度为0.8～1.5m；废水经人工湿地处理后，通过管道(19)排入集水池(2)；所述的植物修复块(12)的宽度为4.0～8.0m，每个修复单元的长度为100～300m，每个人工湿地设置5～8个植物修复块(12)。
8.如权利要求2所述的防渗层(16)采用0.2～0.5mm厚的PE塑料薄膜、粉砂和膨润土基层制备，在PE塑料薄膜的上表面和下表面分别铺设30～50mm厚的膨润土基层，在PE塑料薄膜上表面的膨润土基层上铺设0.1～0.2m厚的粉砂，同时在PE塑料薄膜下表面上铺设的膨润土基层下铺设0.1～0.2m厚的粉砂；膨润土基层采用钠基膨润土与粉质粘土混合或者采用钙基膨润土和粘土混合制备，同时在混合物中掺入粉煤灰质量比0.5～2％；钠基膨润土与粉质粘土混合质量比为0.22:0.78～0.44:0.56，钙基膨润土和粘土混合质量比为0.35:0.65～0.46:0.54。
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