CN106517527A - 一种三维潜流人工湿地系统及控制方法 - Google Patents

一种三维潜流人工湿地系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种三维潜流人工湿地系统及控制方法，系统包括进水管、布水堰、床体、水生植物、出水堰、出水管和排空管。该潜流人工湿地采用三层基质，最下层采用粒径3~4 cm的砾石；上面铺设一层粒径为1~2 cm的石子；最上层采用河沙或者水渣。砾石层底部铺设排空管。设置两个以上的三围潜流人工湿地并联，并交替轮休运行方式，两个湿地交替进水出水与排水落干。本发明结构简单，操作维护方便，投资及运行费用低，强化了湿地基质的截留过滤能力，提高了基质中氧化状态，污水处理效果好，处理效率高，并能有效防止潜流湿地的堵塞。

Description

一种三维潜流人工湿地系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种三维潜流人工湿地系统及控制方法，属于污水净化技术领域。
背景技术
潜流人工湿地由种植植物的砾石床构成的污水处理系统，其水位在基质以下，污水在流动过程中通过物理、化学和生物作用得以净化。由于潜流式人工湿地系统中的多孔基质比表面流人工湿地基质的比表面积大的多，故其处理能力也比表面流湿地更大，占地面积较小。
然而，目前潜流人工湿地基质以砾石和泥沙为主，孔隙率较低，非常容易堵塞，检修费用高，运行和维护复杂，从而阻碍了潜流人工湿地的广泛应用。
发明内容
本发明为克服传统潜流人工湿地系统的不足，设计一种污水净化效率高、出水水质好，不易堵塞，管理方便，安全卫生、操作简单的一种三维潜流人工湿地系统及控制方法。
本发明采用下述技术解决方案：包括湿地单元、进水管、布水堰、基质、出水溢流堰、出水管和排空管，还包括两个或两个以上水平排列的湿地单元，湿地单元内铺设有基质，在湿地单元两端分别设有布水堰和出水溢流堰作为进水端和出水端，进水端通过进水支管并联，每个进水支管分别设有进水自动控制阀门控制进水，通过穿孔布水管和布水堰从湿地单元底部进水；出水端通过出水溢流堰和穿孔集水管收集出水，并通过各自的出水管出水，出水管的高度与出水溢流堰的高度持平；湿地单元的基质底部铺设穿孔排水管作为排空管，并通过自动控制阀门控制。
各湿地单元基质采用三层，最下层采用粒径3~4 cm的砾石；上面铺设一层粒径为1~2 cm的石子；最上层采用河沙或者水渣，基质铺设高度由下到上依次为40cm，30cm，20cm。湿地植物（如芦苇）栽种于最上层。通过合理布置不同粒径、不同层次的湿地基质床体，有利于提高孔隙率，防止堵塞，同时强化了潜流湿地基质的截留过滤能力，提高水质净化效率，使出水清澈。
一种三维潜流人工湿地系统的控制方法，相邻的湿地单元交替进水出水与排空水落空闲置，一个湿地单元进水时，打开该湿地单元对应的进水自动控制阀门、关闭排空管控制阀门，同时关闭其相邻的湿地单元的进水自动控制阀门并打开排空管控制阀门；该湿地单元达到进水出水的运行时间时，关闭该湿地单元对应的进水自动控制阀门、打开排空管控制阀门，排出湿地基质中存留水，进行落干后闲置；同时打开其相邻的湿地单元的进水自动控制阀门并关闭排空管控制阀门。
进一步地，所述的进水出水运行的时间与排空水、落空闲置的时间比为1:1。
系统采用交替轮休运行方式，两个湿地交替进水并排水落干。在此过程中，通过控制进水出水运行及排空水、落空闲置的时间比为1:1，使两个湿地均保持干湿交替状态，有利于增加基质的孔隙率，提高了大气向基质的传氧能力和基质的氧化状态，有利于有机物的降解及氮、磷的去除，强化了污水净化能力；同时基质中截留积聚的有机物能够在好氧条件下迅速降解，从而防止湿地基质的堵塞。净化后的污水经出水口溢流堰流出。
本发明具有以下优点：
1.基质材料来源广泛，费用低廉；
2.湿地不易堵塞，管理方便，运行简单；
3.污水处理效果好，处理效率高；
4.处理水量大，出水清澈，水质好；
5.操作维护方便，投资及运行费用低。
附图说明
图1是本发明的俯视图。
图2是本发明的湿地剖面图。
图中：1、进水管，2、进水支管，3、进水自动控制阀门，4、湿地单元一，5、湿地单元二，6、穿孔布水管，7、布水堰，8、基质，9、湿地植物，10、出水溢流堰，11、穿孔集水管，12、出水管，13、排空管控制阀门，14、排空管，15、砾石层，16、石子层，17、河沙（或水渣）层。
具体实施方式
如图1所示，本发明的三维潜流人工湿地采用两个（或多个）湿地：湿地单元一4和湿地单元二5并联运行，通过进水总管1进水，并通过进水支管2分别进入两个湿地单元。进水采用穿孔布水管6及布水堰7均匀布水，并从布水堰底部进入湿地，出水采用出水溢流堰10及穿孔集水管11收集并由出水管12排出。如图2所示，湿地基质8由下到上依次为粒径3~4cm的砾石层15，粒径1~2 cm的石子层16，河沙层17构成，铺设高度依次为40cm，30cm，20cm，砾石层底部铺设排空管14，河沙层17上种植湿地植物9。
系统运行时，湿地单元一4和湿地单元二5通过进水自动控制阀门3控制交替运行。首先关闭湿地单元二5的阀门，打开湿地单元一4的阀门，使湿地单元一4连续进水运行并连续出水，12h后关闭湿地单元一4的进水阀门，打开排空管控制阀门13，通过排空管14排出湿地基质中存留水，使湿地单元一4完全落干，然后闲置。同时打开湿地单元二5的进水阀门，使其连续进水运行12h。12h后关闭进水阀门并对湿地单元二5进行落干后闲置，同时打开湿地单元一4的进水阀门，运行湿地单元一4。如此，使两个湿地单元保持干湿交替运行，保证了处理污水水量的同时，提高了污水净化效率。潜流人工湿地在进水运行过程中，湿地基质8截留过滤了大量污染物，在落空闲置阶段，空气中氧迅速进入基质8孔隙中，使基质8处于氧化状态，强化了异养微生物的生长和代谢，促进了孔隙中残留有机物的分解，从而有效预防潜流人工湿地基质堵塞。同时，潜流人工湿地通过干湿交替运行，基质在进水运行时处于还原状态，落空闲置时处于氧化状态，使基质中微生物交替处于厌氧-好氧环境，有利于脱氮微生物和聚磷菌的生存，从而提高了污水脱氮除磷能力。

Claims (4)

1.一种三维潜流人工湿地系统，包括湿地单元、进水管、布水堰、基质、出水溢流堰、出水管和排空管，其特征在于，包括两个或两个以上水平排列的湿地单元，湿地单元内铺设有基质，在湿地单元两端分别设有布水堰和出水溢流堰作为进水端和出水端，进水端通过进水支管并联，每个进水支管分别设有进水自动控制阀门控制进水，通过穿孔布水管和布水堰从湿地单元底部进水；出水端通过出水溢流堰和穿孔集水管收集出水，并通过各自的出水管出水，出水管的高度与出水溢流堰的高度持平；湿地单元的基质底部铺设穿孔排水管作为排空管，并通过自动控制阀门控制。
2. 根据权利要求1所述的一种三维潜流人工湿地系统，其特征在于，各湿地单元基质采用三层，最下层采用粒径3~4 cm的砾石；上面铺设一层粒径为1~2 cm的石子；最上层采用河沙或者水渣，基质铺设高度由下到上依次为40cm，30cm，20cm。
3.一种三维潜流人工湿地系统的控制方法，其特征在于，相邻的湿地单元交替进水出水与排空水落空闲置，一个湿地单元进水时，打开该湿地单元对应的进水自动控制阀门、关闭排空管控制阀门，同时关闭其相邻的湿地单元的进水自动控制阀门并打开排空管控制阀门；该湿地单元达到进水出水的运行时间时，关闭该湿地单元对应的进水自动控制阀门、打开排空管控制阀门，排出湿地基质中存留水，进行落干后闲置；同时打开其相邻的湿地单元的进水自动控制阀门并关闭排空管控制阀门。
4.根据权利要求1所述的一种三维潜流人工湿地系统的控制方法，其特征在于，所述的进水出水运行的时间与排空水、落空闲置的时间比为1:1。
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