CN109019863B - 一种人工湿地系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于污水处理技术领域，具体为一种人工湿地系统及运行方法，包括进水管、进水阀、不少于三个垂直流人工湿地单元、补气管、出水管和出水阀，所述人工湿地单元的底部均匀布置有布水管，所述补气管间隔垂直分布在所述布水管的顶部，所述布水管沿轴线上分布两排水平的出水孔，所述人工湿地单元的顶部栽种有水生植物，每个人工湿地单元循环的在进水过程、蓄水过程、排水过程中运行，每一个周期均经历一次水流从下向上进水，从上向下排水的过程，可让水流即时的冲掉从填料表层脱落与细小的无机物，并随出水排出，保证了湿地的长期稳定运行，同时排水过程中，也是湿地内部的充氧过程，增加了湿地的净化效率。

Description

一种人工湿地系统及运行方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种人工湿地系统及运行方法。

背景技术

人工湿地主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用，具有投资低、运行管理方便等特点。

从已有的工程实例来看，最容易出现湿地的堵塞，尤其垂直流人工湿地，同时底部形成厌氧区，加速堵塞，严重影响湿地的运行效果。据美国环保局对100多个运行中人工湿地的调查，有将近一半的湿地系统在投入使用后的5年内形成了堵塞。因此，湿地成功运行的关键是防止堵塞。

现有的防止堵塞技术主要有以下几种：(1)定期更换湿地填料，通过更换湿地；(2)定期收割湿地植物；(3)通过添加化学药剂、生物药剂；(4)长时间的停床落干；(5)加强进水的管理等。

以上各种方法可以在一定程度上解决湿地堵塞的问题，却有着影响湿地连续运行、成本高、难以预防等特点，并不能完全解决湿地的堵塞，更不能解决垂直流人工湿地厌氧累积问题，严重的影响了人工湿地的应用。为此，我们提出一种人工湿地系统及运行方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人工湿地系统及运行方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人工湿地系统，包括进水管、进水阀、不少于三个垂直流人工湿地单元、补气管、出水管和出水阀，所述人工湿地单元的底部均匀布置有布水管，所述补气管间隔垂直分布在所述布水管的顶部，所述布水管沿轴线上分布两排水平的出水孔，所述布水管的进水端汇总后接入进水管，所述进水管上连接进水阀，所述布水管的出水端汇总后接入出水管，所述出水管上连接出水阀，所述人工湿地单元的顶部栽种有水生植物，。

优选的，所述进水管和出水管为塑料管或采用混凝土和砖砌成的沟渠，所述塑料管为PE管或UPVC管，所述布水管和补气管为PE管或UPVC管。

优选的，所述进水阀和出水阀均采用电动控制阀门。

优选的，所述人工湿地单元、进水阀和出水阀的数量相等。

优选的，所述人工湿地单元包括支撑层和设置在支撑层顶部的填料层，所述支撑层从下向上分级布置鹅卵石，所述布水管布置在支撑层中，所述填料层采用密度接近水的陶粒、火山岩和沸石。

一种人工湿地系统的运行方法，每组湿地依次循环重复以下步骤：

S1：进水过程

对第一个人工湿地单元进行进水，第一个人工湿地单元对应的第一个进水阀打开，其它所有的阀门此时均处于关闭状态，水流通过布水管的出水孔进入填料层中，水流从下向上并逐渐淹没填料层，第一个人工湿地单元水位到达设定水位，第一个人工湿地单元进入蓄水过程；

S2：蓄水过程

关闭第一个人工湿地单元的进水阀，打开第二个人工湿地单元的进水阀，此时第一个人工湿地单元处于设定水位的蓄水状态，湿地填料处于浸没状态，此时第二个人工湿地单元则处于进水过程，当第二个人工湿地单元的水位达到设定水位时，第二个人工湿地单元进入蓄水过程，接下来的第三个人工湿地单元进入的进水，而第一个人工湿地单元则能够根据人工湿地单元的数量选择继续蓄水过程或者排水过程，便于介绍每个人工湿地单元完整的工作，选择人工湿地单元进入排水过程；

S3：排水过程

关闭第二个人工湿地单元的进水阀，同时打开第三个人工湿地单元的进水阀及第一个人工湿地单元的出水阀，第一个人工湿地单元进入排水过程，第二个人工湿地单元进入蓄水过程，第三个人工湿地单元进入进水过程，此时，第一个人工湿地单元的蓄水通过出水孔进入布水管，湿地水流从上向下流，并通过出水管排出湿地，排水过程中，空气也同时通过补气管进入湿地的支撑层，布满湿地的孔隙，实现填料层的补氧过程，人工湿地单元的水排空，则循环进入了下一周期的进水过程。

优选的，每个人工湿地单元依次循环的进入进水过程、蓄水过程、排水过程，在运行过程中，通过时间或者水位控制进水过程、蓄水过程、排水过程的时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明提出的一种人工湿地系统及运行方法，每个人工湿地单元循环的在进水过程、蓄水过程、排水过程中运行，每一个周期均经历一次水流从下向上进水，从上向下排水的过程，可让水流即时的冲掉从填料表层脱落与细小的无机物，并随出水排出，保证了湿地的长期稳定运行，同时排水过程中，也是湿地内部的充氧过程，增加了湿地的净化效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明剖面图。

图中：1人工湿地单元、11填料层、12支撑层、2水生植物、3进水管、4出水管、5进水阀、6出水阀、7布水管、8补气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种人工湿地系统及运行方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人工湿地系统，包括进水管3、进水阀5、不少于三个垂直流人工湿地单元1、补气管8、出水管4和出水阀6，所述人工湿地单元1的底部均匀布置有布水管7，所述补气管8间隔垂直分布在所述布水管7的顶部，所述布水管7沿轴线上分布两排水平的出水孔，所述布水管7的进水端汇总后接入进水管3，所述进水管3上连接进水阀5，所述布水管7的出水端汇总后接入出水管4，所述出水管4上连接出水阀6，所述人工湿地单元1的顶部栽种有水生植物2。

本实施例中，每个人工湿地单元1的面积约300m²，进水管3和出水管4均采用DN200的UPVC管，所述布水管7和补气管8均采用DN75的UPVC管，布水管7间距约4m，每个湿地设8根布水管7，所述进水阀5和出水阀6均采用电动控制阀门，进水阀5和出水阀6均采用液位控制阀门开启，所述人工湿地单元1、进水阀5和出水阀6的数量相等，所述人工湿地单元1包括支撑层12和设置在支撑层12顶部的填料层11，所述支撑层12从下向上分级布置鹅卵石，直径从100mm逐渐到10mm，所述布水管7布置在支撑层12中，所述填料层11采用密度接近水的陶粒、火山岩和沸石。

本发明还提供一种人工湿地系统的运行方法，每组湿地依次循环重复以下步骤：

S1：进水过程

对第一个人工湿地单元1进行进水，第一个人工湿地单元1对应的第一个进水阀5打开，其它所有的阀门此时均处于关闭状态，水流通过布水管7的出水孔进入填料层11中，水流从下向上并逐渐淹没填料层11，第一个人工湿地单元1水位到达设定水位，第一个人工湿地单元1进入蓄水过程；

S2：蓄水过程

关闭第一个人工湿地单元1的进水阀5，打开第二个人工湿地单元1的进水阀5，此时第一个人工湿地单元1处于设定水位的蓄水状态，湿地填料处于浸没状态，此时第二个人工湿地单元1则处于进水过程，当第二个人工湿地单元1的水位达到设定水位时，第二个人工湿地单元1进入蓄水过程，接下来的第三个人工湿地单元1进入的进水，而第一个人工湿地单元1则能够根据人工湿地单元1的数量选择继续蓄水过程或者排水过程，便于介绍每个人工湿地单元1完整的工作，选择人工湿地单元1进入排水过程；

S3：排水过程

关闭第二个人工湿地单元1的进水阀5，同时打开第三个人工湿地单元1的进水阀5及第一个人工湿地单元1的出水阀6，第一个人工湿地单元1进入排水过程，第二个人工湿地单元1进入蓄水过程，第三个人工湿地单元1进入进水过程，此时，第一个人工湿地单元1的蓄水通过出水孔进入布水管7，湿地水流从上向下流，并通过出水管4排出湿地，排水过程中，空气也同时通过补气管8进入湿地的支撑层12，布满湿地的孔隙，实现填料层11的补氧过程，人工湿地单元1的水排空，则循环进入了下一周期的进水过程。

本实施例，每个人工湿地单元1依次循环的进入进水过程、蓄水过程、排水过程，在运行过程中，通过时间或者水位控制进水过程、蓄水过程、排水过程的时间。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种人工湿地系统的运行方法，其特征在于：该人工湿地系统，包括进水管(3)、进水阀(5)、不少于三个垂直流人工湿地单元(1)、补气管(8)、出水管(4)和出水阀(6)，所述人工湿地单元(1)的底部均匀布置有布水管(7)，所述补气管(8)间隔分布有垂直分布在所述布水管(7)的顶部，所述布水管(7)沿轴线上分布两排水平的出水孔，所述布水管(7)的进水端汇总后接入进水管(3)，所述进水管(3)上连接进水阀(5)，所述布水管(7)的出水端汇总后接入出水管(4)，所述出水管(4)上连接出水阀(6)，所述人工湿地单元(1)的顶部栽种有水生植物(2)；所述人工湿地单元(1)包括支撑层(12)和设置在支撑层(12)顶部的填料层(11)，所述支撑层(12)从下向上分级布置鹅卵石，所述布水管(7)布置在支撑层(12)中，所述填料层(11)采用密度接近水的陶粒、火山岩和沸石；

其中，每组人工湿地单元依次循环重复以下步骤：

S1：进水过程

对第一个人工湿地单元(1)进行进水，第一个人工湿地单元(1)对应的第一个进水阀(5)打开，其它所有的阀门此时均处于关闭状态，水流通过布水管(7)的出水孔进入填料层(11)中，水流从下向上并逐渐淹没填料层(11)，第一个人工湿地单元(1)水位到达设定水位，第一个人工湿地单元(1)进入蓄水过程；

S2：蓄水过程

关闭第一个人工湿地单元(1)的进水阀(5)，打开第二个人工湿地单元(1)的进水阀(5)，此时第一个人工湿地单元(1)处于设定水位的蓄水状态，湿地填料处于浸没状态，此时第二个人工湿地单元(1)则处于进水过程，当第二个人工湿地单元(1)的水位达到设定水位时，第二个人工湿地单元(1)进入蓄水过程，接下来的第三个人工湿地单元(1)进入进水过程，而第一个人工湿地单元(1)则能够根据人工湿地单元(1)的数量选择继续蓄水过程或者排水过程，而便于介绍每个人工湿地单元(1)完整的工作，选择第一个人工湿地单元(1)进入排水过程；

S3：排水过程

关闭第二个人工湿地单元(1)的进水阀(5)，同时打开第三个人工湿地单元(1)的进水阀(5)及第一个人工湿地单元(1)的出水阀(6)，第一个人工湿地单元(1)进入排水过程，第二个人工湿地单元(1)进入蓄水过程，第三个人工湿地单元(1)进入进水过程，此时，第一个人工湿地单元(1)的蓄水通过出水孔进入布水管(7)，湿地水流从上向下流，并通过出水管(4)排出湿地，排水过程中，空气也同时通过补气管(8)进入湿地的支撑层(12)，布满湿地的孔隙，实现填料层(11)的补氧过程，人工湿地单元(1)的水排空，则循环进入了下一周期的进水过程；

每个人工湿地单元(1)依次循环的进入进水过程、蓄水过程、排水过程，在运行过程中，通过时间或者水位控制进水过程、蓄水过程、排水过程的时间。

2.根据权利要求1所述的运行方法，其特征在于：所述进水阀(5)和出水阀(6)均采用电动控制阀门。

3.根据权利要求1所述的运行方法，其特征在于：所述人工湿地单元(1)、进水阀(5)和出水阀(6)的数量相等。

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