CN110357267A - 梯级多段潜流人工湿地处理池及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了梯级多段潜流人工湿地处理池，包括多个交替分布的下行垂直流处理池和上行垂直流处理池，通过下行垂直流处理池和上行垂直流处理池形成阶梯式水位差；所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池内设有填料层，所述填料层底部设有排水管，所述填料层上方设有生态种植层。本发明还公开了一种梯级多段潜流人工湿地处理池的施工方法。本发明采用下行垂直流和上行垂直流相互组合，并且设计多段湿地处理池为阶梯式以形成水位差，污水在这个系统中无需动力，只依靠池中的梯级水位差即可推动水流前进，同时湿地沿程形成好氧、缺氧、厌氧的多功能区，多种微生物共同作用，极大的提高了污水中氮、磷的去除效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种梯级多段潜流人工湿地处理池及其施工方法，属于水体修复技术领域。
背景技术
随着国内经济不断发展，城市化发展快速，污水排放量不断增加，使得我国湖泊水体中富营养化状况不断严重。为解决上述问题，水体修复技术“人工湿地”被提出并得以应用，其中人工湿地根据水流特性分为表面流和潜流，潜流又分为水平流和垂直流。表面流湿地系统虽然建设成本较低，运行简单，但是净化效果较差，实际应用不多。水平流或垂直流人工湿地相对于表面流人工湿地净化效果好，但是控制与运行相对复杂，系统内的氧气有限，对氮、磷的去除效果不是很理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种梯级多段潜流人工湿地处理池及其施工方法，采用下行垂直流和上行垂直流相互组合，并且设计多段湿地处理池为阶梯式以形成水位差，污水在这个系统中无需动力，只依靠池中的梯级水位差即可推动水流前进，将多种潜流类型与高度差及多种水力流动方式复合成一体，同时湿地沿程形成好氧、缺氧、厌氧的多功能区，多种微生物共同作用，极大的提高了污水中氮、磷的去除效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，包括多个交替分布的下行垂直流处理池和上行垂直流处理池，通过下行垂直流处理池和上行垂直流处理池形成阶梯式水位差；所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池内设有填料层，所述填料层底部设有排水管，所述填料层上方设有生态种植层；所述下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的排水管相连通，所述上行垂直流处理池与下游相邻的下行垂直流处理池之间的排水管不连通。
优选地，所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池通过不同高度的梯级分隔墙分隔。
优选地，所述下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的梯级分隔墙底部预留排水管道孔。
优选地，所述填料层从上至下依次包括蓄水层、介质土层、无纺布层、碎石垫层、复合土工膜层、灰土层和素土层。
优选地，所述碎石垫层设有多层，所述碎石垫层的厚度从下至上依次递增，碎石粒径大小从下至上也依次递增。
优选地，所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池的池壁表面也设有复合土工膜层。
优选地，所述排水管为PVC管，所述排水管上设有多个圆孔。
本发明还提供一种梯级多段潜流人工湿地处理池的施工方法，其特征是，包括：
池体地基处理：池体开挖，开挖完成后进行基底的清理，清除浮碴杂物, 铺设灰土并夯实；
池壁及梯级分隔墙施工：池壁采用混凝土浇筑；在池体内采用砖砌成不同高度的梯级分隔墙，将池体分隔成多个交替分布的下行垂直流处理池和上行垂直流处理池；
池体防渗膜铺设：池壁表面和池体底部灰土层上方均铺设复合土工膜；
排水管道铺设：在池体底部复合土工膜层上方铺设排水管道，在管道上均匀钻孔；其中，下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的排水管相连通，上行垂直流处理池与下游相邻的下行垂直流处理池之间的排水管不连通；
级配碎石回填：在排水管道上均匀铺设多层不同粒径、不同厚度的碎石填料；
介质土施工：在碎石填料上铺设无纺布，在无纺布上铺设介质土层；
生态种植：在介质土层上铺设蓄水层，在蓄水层上种植水生植物。
优选地，所述下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的梯级分隔墙底部预留排水管道孔。
优选地，所述碎石垫层的厚度从下至上依次递增，碎石粒径大小从下至上也依次递增。
优选地，所述介质土层包括椰糠、活性氧化铝、河沙、火山沙，各组分的质量比为2：1：7：2。
本发明所达到的有益效果：
（1）突破传统单一湿地类型，采用下行垂直流和上行垂直流相互组合，并且设计多段湿地处理池为阶梯式以形成水位差，污水在这个系统中无需动力，只依靠池中的梯级水位差即可推动水流前进，节约了能源，将多种潜流类型与高度差及多种水力流动方式复合成一体。
（2）梯级多段潜流具有独有的多流向复合水流方式，使湿地沿程形成好氧（填料层上部蓄水层）、缺氧（填料层中部介质土层）、厌氧（填料层底部碎石垫层）的多功能区，多种微生物共同作用，能极大的提高氮、磷的去除效果。
（3）给水均匀，水流不易短路，复氧条件好，能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物，同时水生植物根系对氮、磷去除效果较稳定。
（4）梯级多段潜流人工湿地处理池与传统的单一湿地相比，具有成本低、维护与运行简单、环境卫生、出水水质好等优点，适于工业污染、景观水体、引用水源和暴雨径流等污水的处理。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种梯级多段潜流人工湿地处理池，包括三个交替分布的下行垂直流处理池和上行垂直流处理池，所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池通过不同高度的梯级分隔墙分隔。所述梯级分隔墙将池体分隔成三个处理池，其中，第一处理池1为下行垂直流处理池，第二处理池2为上行垂直流处理池，第三理池3为下行垂直流处理池。从所述第一处理池1至第三处理池3共四段梯级分隔墙，第一梯级分隔墙4和第二梯级分隔墙5高度为2.5m，第三梯级分隔墙6高度为1.7m，第四梯级分隔墙7高度为1m，其中第二梯级分隔5墙底部预留排水管道孔，使第一处理池1和第二处理池2之间的排水管16相连通。
所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池内设有填料层，所述填料层上方设有生态种植层8。 所述填料层从上至下依次包括蓄水层9、介质土层10、无纺布层11、碎石垫层12、复合土工膜层13、灰土层14和素土层15。所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池的池壁表面也设有复合土工膜层13。所述碎石垫层12设有三层，所述三层碎石垫层的厚度从下至上分别为300 mm、400 mm、500 mm，碎石粒径从下至上分别为4～8mm、8～16 mm、16～32mm。所述介质土层包括椰糠、活性氧化铝、河沙、火山沙，各组分的质量比为2：1：7：2。
所述填料层底部设有排水管16，所述排水管16为PVC管，所述排水管16上设有多个孔径为0.6cm的圆孔，孔距为5cm。所述第一处理池1和第二处理池2之间的排水管16相连通，所述第二处理池2和第三处理池3之间的排水管16不连通。
本发明还提供一种梯级多段潜流人工湿地处理池的施工方法，包括：
（1）池体地基处理：池体开挖，开挖完成后进行基底的清理，清除浮碴杂物, 铺设灰土并夯实，灰土厚度为100mm ，灰土由熟石灰和素土按体积比3：7混合而成。
（2）池壁及梯级分隔墙施工：池壁采用混凝土浇筑；在池体内采用砖砌成不同高度的梯级分隔墙，将池体分隔成三个处理池；具体施工方法为：将池体分隔成三个处理池，从第一处理池至第三处理池共四段梯级分隔墙，第一、二段高度为2.5m，第三段高度为1.7m，第四段高度为1m，其中第二段梯级分隔墙底部砌筑时预留排水管道孔。
（3）池体防渗膜铺设：池壁表面和池体底部灰土层上方均铺设复合土工膜。复合土工膜铺设分底面铺设、池壁铺设两个部分。先沿底面轴线方向水平滚铺。池壁铺设在地基验收合格后，从单元的一端向另一端滚铺，与底面的复合土工膜连接采用丁字形连接。铺设应在干燥天气进行，同时为了便于拼接，防止应力集中，铺设采用波浪形松驰方式，富余度约为5%，摊开后及时拉平，要求膜与池壁吻合平整无褶皱。
（4）排水管道铺设：在池体底部复合土工膜层上方铺设排水管道，在管道上均匀钻孔。
（5）级配碎石回填：在排水管道上均匀铺设多层不同粒径、不同厚度的碎石填料；所述级配碎石回填的具体方法为：所述碎石填料设有三层，厚度从下至上分别为300 mm、400 mm、500 mm，碎石粒径从下至上分别为4～8mm、8～16 mm、16～32 mm。碎石填料施工前，先将防渗材料上部覆盖20mm细砂保护层，第一层碎石施工时最大落差不得大于30cm，以防止碎石在膜上滚动损坏防渗材料。下层碎石填料铺设排水管道时，管道底要高于第一层碎石底部50mm。
（6）介质土施工：在碎石填料上铺设无纺布，为了防止介质土湿陷于碎石中。在无纺布上铺设介质土层；所述介质土层包括椰糠、活性氧化铝、河沙、火山沙，各组分的质量比为2：1：7：2。所用椰糠是椰子外壳加工成的天然纤维粉末。介质土成本低、对环境无不良影响，可适应多种植物的生长需要。同时团粒结构稳定，具有良好的保湿能力，并且对污染物有相当的去除功能。介质土铺设厚度为800mm，填料由外围向内施工，材料由机械运输到位，长臂单斗挖掘机配合人工进行均匀铺设。
（7）生态种植：在介质土层上铺设蓄水层，在蓄水层上种植水生植物。栽植根苗行距约为20m，栽植的深度以保持主芽接近泥面，同时灌水1-3cm。裸根苗必须当天种植。起苗开始暴露时间不宜超过8h，当日不能种植时，根部喷水。本发明选配的美人蕉和黄菖蒲均为湿生植物种，其中美人蕉属为多年生根茎类草本植物，喜温暖湿润。黄菖蒲耐寒耐旱，喜日照充足，空气流通，排水良好避风的环境。这两种植物在高浓度污水中生长快，可以大量吸收氮、磷。同时根系附件形成根际微生态系统，加速污染物的降解、固结等理化反应的发生。
本发明梯级多段潜流人工湿地处理池包含两个下行流和一个上行流处理单元，设计三个处理单元形成梯级，污水在这个系统中无需动力，只依靠池中的梯级水位差即可推动水流前进，节约了能源。
污水首先经过第一处理池（下行垂直流处理池）向下流动并穿过填料层，在底部汇集后经排水管水平流入第二处理池（上行垂直流处理池），在池中污水上行流过填料层，通过溢流进入第三处理池（下行垂直流处理池），向下流动并穿过填料层，在底部通过排水管汇集后排入河道。
梯级多段潜流具有独有的多流向复合水流方式，使湿地沿程形成好氧（填料层上部蓄水层）、缺氧（填料层中部介质土层）、厌氧（填料层底部碎石垫层）的多功能区，多种微生物共同作用，能极大的提高氮、磷的去除效果。
本发明给水均匀，水流不易短路，复氧条件好，能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物。同时水生植物根系对氮、磷去除效果较稳定。
梯级多段潜流人工湿地处理池与传统的单一湿地相比，具有成本低、维护与运行简单、环境卫生、出水水质好等优点，适于工业污染、景观水体、引用水源和暴雨径流等污水的处理。
以上所述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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，包括多个交替分布的下行垂直流处理池和上行垂直流处理池，通过下行垂直流处理池和上行垂直流处理池形成阶梯式水位差；所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池内设有填料层，所述填料层底部设有排水管，所述填料层上方设有生态种植层；所述下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的排水管相连通，所述上行垂直流处理池与下游相邻的下行垂直流处理池之间的排水管不连通。
2.根据权利要求1所述的梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池通过不同高度的梯级分隔墙分隔。
3.根据权利要求2所述的梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，所述下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的梯级分隔墙底部预留排水管道孔。
4.根据权利要求1所述的梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，所述填料层从上至下依次包括蓄水层、介质土层、无纺布层、碎石垫层、复合土工膜层、灰土层和素土层。
5.根据权利要求4所述的梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，所述碎石垫层设有多层，所述碎石垫层的厚度从下至上依次递增，碎石粒径大小从下至上也依次递增。
6.根据权利要求1所述的梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，所述下行垂直流处理池和上行垂直流处理池的池壁表面也设有复合土工膜层。
7.根据权利要求1所述的梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，所述排水管为PVC管，所述排水管上设有多个圆孔。
8.梯级多段潜流人工湿地处理池的施工方法，其特征是，包括：
池体地基处理：池体开挖，开挖完成后进行基底的清理，清除浮碴杂物, 铺设灰土并夯实；
池壁及梯级分隔墙施工：池壁采用混凝土浇筑；在池体内采用砖砌成不同高度的梯级分隔墙，将池体分隔成多个交替分布的下行垂直流处理池和上行垂直流处理池；
池体防渗膜铺设：池壁表面和池体底部灰土层上方均铺设复合土工膜；
排水管道铺设：在池体底部复合土工膜层上方铺设排水管道，在管道上均匀钻孔；其中，下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的排水管相连通，上行垂直流处理池与下游相邻的下行垂直流处理池之间的排水管不连通；
级配碎石回填：在排水管道上均匀铺设多层不同粒径、不同厚度的碎石填料；
介质土施工：在碎石填料上铺设无纺布，在无纺布上铺设介质土层；
生态种植：在介质土层上铺设蓄水层，在蓄水层上种植水生植物。
9.根据权利要求8所述的梯级多段潜流人工湿地处理池的施工方法，其特征是，所述下行垂直流处理池与下游相邻的上行垂直流处理池底之间的梯级分隔墙底部预留排水管道孔。
10.根据权利要求8所述的梯级多段潜流人工湿地处理池的施工方法，其特征是，所述碎石垫层的厚度从下至上依次递增，碎石粒径大小从下至上也依次递增。
11.根据权利要求8所述的梯级多段潜流人工湿地处理池，其特征是，所述介质土层包括椰糠、活性氧化铝、河沙、火山沙，各组分的质量比为2：1：7：2。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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