CN1872737A - 一种用于处理污水的人工湿地 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理污水的人工湿地，包括被隔离成一级布水区(11)与二级集水区(12)两个分区的池体(1)、填设在分区中的人工基质、设置在一级布水区(11)中的一级布水管网(6)、在二级集水区(12)中的二级集水管网(7)和生长在人工基质上的植物(4)，并且，该二级集水管网(7)的高度低于一级布水管网(6)的高度。与现有技术相比，本发明打破了传统人工湿地的局限，把一级布水管网直接伸入到人工基质当中，使污水直接进入人工基质的上层，且分布均匀，提高了人工基质的利用率，使污水在人工基质中充分得到分解净化，具有工艺先进、技术可靠、高效节能、简便易行、投资省、运行费用低、且具有防止堵塞效果、改善生态环境等诸多优点。

Description

一种用于处理污水的人工湿地

技术领域

本发明涉及污水处理的技术领域，尤其指一种用于处理污水的人工湿地。

背景技术

随着工业的发展，水污染情况越发严重，同时，淡水资源短缺与人民生活水平提高之间的矛盾日益加剧，水环境保护的任务也越来越艰巨。近年来，环境科学研究在迅速发展，正在积极探索水环境污染全球效应问题，各种水处理污染的方法层出不穷，其中污水生态处理技术——人工湿地技术，由于其造价省，出水水质好，操作简单，维护方便，建造、维护和运行费用低(仅为传统二级污水处理厂的1/10～1/2)，氨氮去除率高，同时可使污水处理与环境生态建设有机结合，在处理污水的同时，增加绿地面积、美化生态环境、创造城市生态景观等特点，逐步被越来越多的国家接受，并广泛应用。

人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用，达到对污水的净化处理目的。人工湿地一般由池体、填设在池体中的人工基质、布水系统、集水系统、集水区和生长在人工基质上的植物组成，是一个独特的基质-植物-微生物生态系统，具体实施时，一般是在有一定长宽比和底面坡度的洼地上建造人工湿地，人工基质大多采用土壤、填料(如砾石等)或其混合物，而植物则采用芦苇、香蒲、美人蕉、茭白等水生植物为多。当污水经过布水系统而流入人工湿地时，污水就在基质的缝隙中流动，其中的污染物质经过基质的过滤、吸附、离子交换、植物的吸收转化和微生物的分解，从而使水质得到净化。

目前，已公开有许多关于人工湿地的技术，如申请号为03116101.4(公开号为CN1533990A)的中国发明专利《高密度水生植物沟污水处理系统》就公开了这么一种人工湿地，其污水经布水系统流入多个有水生植物生长的沟渠之中，并在尾部的沟渠安装集水系统，收集处理过的污水。但在实际应用时，这种人工湿地，人工基质的选择、布水系统和集水系统的设计以及布水系统和集水系统在基质中的设置不够科学，容易出现污水短流和死区而引起的净化效果不能充分发挥等问题，因此，一些提高净化效率的人工湿地系统被发明出来，如专利号为ZL03150053.6(公告号为CN1190371C)的中国发明专利《一种强化人工湿地污水处理方法及系统》就披露了一种人工湿地方案。其包括有长方形的池体、填设在池体中的人工基质、布水系统、集水系统和生长在人工基质上的植物，布水系统为布水管和配水区，设置在池体的前端和三分之一处，而集水系统为集水管和集水区，设置在池体的尾部，人工基质为炉渣、红壤、腐殖质配制而成的复合填料，该人工湿地通过池体前端和三分之一处的布水管使污水进入到配水区，经配水区布水后污水进入人工基质之中，污水在人工基质中经过净化，再经集水区和集水管排出池体。但该人工湿地的布水系统和集水系统，其配水区和集水区在池体内为纵向设置，而成为池体内独立设置的一个分区，这样，污水是从人工基质的立面进入，而非水平面，势必造成污水在人工基质的分布一侧多而另一侧少，即污水分布不均匀，这就直接降低了人工基质的利用率，污水的净化效果也不够理想。

另一方面，污水中带有很多杂质、淤泥，流经布水系统中的管道而分布到人工基质当中时，容易在管道中遗留这些杂质、淤泥，就会造成管路阻塞，从而影响使用，一般需要人为的抽取管道而单独对其进行冲洗、清理，比较麻烦，而且增加了维护工作量。目前已有的人工湿地，其布水系统中的管道设计还未考虑到自身具有的冲洗功能。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种污水在人工基质中分布均匀、从而提高人工基质的利用率、且污水净化效果更加优越的用于处理污水的人工湿地。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种布水系统具有冲洗功能继而防止其管道堵塞的用于处理污水的人工湿地。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该用于处理污水的人工湿地，包括有池体、填设在池体中的人工基质、布水系统、集水系统和生长在人工基质上的植物，其特征在于：

所述的池体被一防水隔离层隔离成左右分别为一级布水区和二级集水区的两个分区，并且该防水隔离层与池体底部之间留有间隙，使两个分区底部互相连通，所述人工基质则分别填设在该一级布水区中和二级集水区中；

所述的布水系统为设置在一级布水区中的人工基质上层的一级布水管网，该一级布水管网包括有一进水口和多个与该进水口相连通的布水分支，该布水分支上开有布水小孔；

而所述的集水系统为分布在二级集水区中的人工基质上层的二级集水管网，该二级集水管网包括有一出水口和多个与该出水口相连通的集水分支，该集水分支上开有集水小孔，并且该二级集水管网的高度低于一级布水管网的高度。

所述的人工基质可以采用现有的各种方案，但为保证水流在人工基质中的畅通，所述一级布水区中填设的人工基质，从下至上依次可以为卵石层和粗砂层，而所述二级集水区中填设的人工基质，从下至上依次可以为卵石层、瓜子片层和粗砂层。

为避免在实际运作过程中，人工基质的层与层之间发生混淆，所述一级布水区中填设的卵石层和粗砂层之间可以设置有过滤层，所述二级集水区中填设的瓜子片层和粗砂层之间也可以设置有过滤层，该过滤层可以简单的采用尼龙网布，达到分隔的作用。

为保证污水的净化效果，所述一级布水区和二级集水区的面积以总面积的60％∶40％分配为佳。

为提高人工基质的利用率，所述的一级布水管网以铺设在离人工基质表面0.1m～0.3m的距离之处为佳，而所述二级收集管网则以铺设在离人工基质表面0.2m～0.4m的距离之处为佳。

所述一级布水管网的形状可以根据池体的具体结构来作适应性调整，但目前大多人工湿地的池体为长方形，因此，所述的一级布水管网可以设计成如下结构：所述一级布水管网的进水口与布水分支之间还设置有互为连通的笔直的布水主管，各布水分支就相对该布水主管垂直的连接在其上；同样的，所述二级集水管网的形状也可以根据池体的具体结构来作适应性调整，所述的二级集水管网可以设计成如下结构：所述二级集水管网的出水口与集水分支之间还设置有互为连通的笔直的集水主管，各集水分支就相对该集水主管垂直的连接在其上。

为使布水分支便于分布污水，所述一级布水管网中布水分支上的布水小孔，可以开设在布水分支管体的两侧，且都位于管体的水平中心线以下；同样，为使集水分支便于采集净水，所述二级集水管网中集水分支的小孔也可以如此设计，即所述集水分支上的集水小孔，开设在集水分支管体的两侧，且都位于管体的水平中心线以下。为扩大流量，所述的布水小孔、集水小孔可以分别开有上下两个。

为进一步解决上述的第二个技术问题，使人工湿地中的一级布水管网具有冲洗功能，所述一级布水管网中的各布水分支末端可以互连有一条冲洗管，该冲洗管一端开有排污口。人工湿地正常工作时，该排污口关闭；对一级布水管网进行冲洗时，水流从一级布水管网的进水口进入，正面冲洗各布水分支，而后由冲洗管汇总而流向排污口。

为使布水分支内的污水水流分布均匀，且水流速度稳定，从而保证污水在人工基质中分布均匀，所述布水分支靠近所述布水主管的那端可以设置有挡水板，该挡水板上开有小孔，这样，污水只能从挡水板的小孔中流出，从而控制了布水分支内污水的流量，使水流缓慢且均匀的分布到人工基质之中；其中，该挡水板上小孔的高低位置可以根据流量的大小而作适应性调整；当人工湿地在冲洗时，挡水板会阻碍冲洗水的进入，因此该挡水板必须取出，为便于挡水板从布水分支中取出，所述布水分支在挡水板前端的顶部可以开设有检查口，而一般情况下，该检查口关闭，需要取出挡水板时，才打开该检查口。

人工湿地在运行较长时间后，得不到净化的污泥会沉淀在池体底部，久而久之，会影响池体左右两分区的连通，甚至会使污水上溢到一级布水区的上层，影响人工湿地的正常运作，这样池体底部就需要定期清洗，因此，所述池体的底部可以设置有下层集水管，该下层集水管包括有一与外界相连通的排污口和与该排污口相连通且均布在池体底部的多个下层集水分支，该下层集水分支上开有小孔，清洗时，水流从一级布水管网的进水口进入，此时，一级布水管网的排污口封闭，同时，挡水板取出，水流从一级布水管网的布水分支分布到人工基质中，依次经过粗砂层、过滤层、卵石层，这些层中的污垢就随之流下来，并由下层集水管的下层集水分支收集而从排污口排到外界。因人工湿地工作时，污水在池体的底部流通，即从一级布水分区的底部流通到二级集水分区的底部，这样，下层集水分支内也容易沉积污泥，而人工湿地的这种清洗也会把下层集水分支内的污泥冲洗干净。

为保证池体底部通畅，便于左边的一级布水区流通到右边的二级集水区，所述的下层集水管以铺设在离所述池体底部0.1m～0.2m的距离之处为佳。

同样，为使下层集水分支便于收集污水，所述下层集水分支上的小孔，开设在下层集水分支管体的两侧，且都位于管体的水平中心线以下。为扩大流量，所述的小孔可以分别开有上下两个。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

第一，打破了传统人工湿地中分布污水的布水系统和种植有植物的人工基质各自独立分开的局限，本发明把布水系统即一级布水管网，直接伸入到人工基质当中，使污水直接进入人工基质的上层，且分布均匀，不存在死区和短区，大幅度提高了人工基质的利用率，使污水在人工基质中充分得到分解净化，人工湿地的工作效率明显增强，同时，把池体分别左右两个分区，污水净化和净水收集分开进行，并且二级集水管网的高度低于一级布水管网的高度，从而使得到分解净化的净水也被均匀的采集起来，这种独特的结构和污水流动模式，整个人工湿地占地面积相对较小，处理1m³/d的污水仅需占地2～4m²，并能长期稳定运行，且污水净化效果非常优越；

第二，一级布水管网中冲洗管和排污口的独特设计，使布水系统增加了冲洗功能，能定期的对一级布水管网进行冲洗，防止管道堵塞，解决了传统技术中因为污泥淤积造成管路阻塞的问题；

第三，一级布水管网和二级集水管网中管道以及布水小孔、集水小孔的独特设计，使污水在人工基质中分布更加均匀、使净水的收集更加充分，这些都大大提高了人工湿地的工作效率；

第四，池体底部下层集水管的增设，使池体底部污泥的淤积问题得到解决，保证了池体左右两个分区的畅通，而且人工基质也得到了清洗；

综上，本发明的人工湿地是一种高效生态治污系统，具有工艺先进、技术可靠、高效节能、简便易行、投资省、运行费用低、且具有防止堵塞效果、改善生态环境等诸多优点，同时选择合适的植物品种还有美化周边环境的作用。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中一级布水管网的结构示意图；

图3为本发明实施例中二级集水管网的结构示意图；

图4为本发明实施例中下层集水管网的结构示意图；

图5为本发明实施例中布水分支、集水分支和下层集水分支的剖视图；

图6为图5的侧面图；

图7为图2的局部放大图；

图8为本发明实施例中挡水板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图8所示，该用于处理污水的人工湿地，包括有池体1、填设在池体1中的人工基质、布水系统、集水系统、集水井3和生长在人工基质上的植物4；

其中，所述的池体1被一防水隔离层2隔离成左右分别为一级布水区11和二级集水区12的两个分区，左右两个分区分别按面积按总面积的60％∶40％分配，并且该防水隔离层2与池体1底部之间留有间隙，使两个分区底部互相连通，该一级布水区11中的人工基质从下至上依次为卵石层51、过滤层53和粗砂层54，而所述二级集水区12中填设的人工基质，从下至上依次为卵石层51、瓜子片层52、过滤层53和粗砂层54，其中，所述的过滤层53采用尼龙网布，参见图1；

如图1和图2所示，所述的布水系统为设置在一级布水区11中粗砂层54之中的一级布水管网6，其铺设在离所述粗砂层54表面0.2m的距离之处，该一级布水管网6包括有一进水口61、笔直的布水主管62、相对该布水主管62垂直连接的多个布水分支63和互连各布水分支63末端的一条冲洗管64，所述的进水口61、布水主管62、各个布水分支63和冲洗管64互为连通，其中该冲洗管64一端开有排污口65，如图5和图6所示，该布水分支63上开有布水小孔63a，其开设在布水分支63管体的两侧，分别开有上下两个布水小孔63a，且都位于管体的水平中心线以下；

并且，在所述布水分支63靠近布水主管62的那端设置有挡水板66，该挡水板66上开有小孔66a，该挡水板66上小孔66a的高低位置可以根据流量的大小而作适应性调整，而布水分支63在挡水板66前端的顶部开设有检查口67，而一般情况下，该检查口67关闭，需要取出挡水板66时，才打开该检查口67；

如图1和图3所示，所述的集水系统为分布在二级集水区12中粗砂层54之中的二级集水管网7，其铺设在离粗砂层54表面0.3m的距离之处，该二级集水管网7包括有一出水口71、笔直的集水主管72和相对该集水主管72垂直连接的多个集水分支73，所述出水口71、集水主管72和各个集水分支73之间互为连通，并且该二级集水管网7的高度低于一级布水管网6的高度，其中，该二级集水管网7的出水口71与集水井3相连通，与所述布水分支63的设计相同，如图5和图6所示，该集水分支73上开有集水小孔，其开设在集水分支73管体的两侧，分别开有上下两个集水小孔，且都位于管体的水平中心线以下；

如图1和图4所示，所述池体1的底部还设置有下层集水管8，该下层集水管8铺设在离池体1底部0.1m的距离之处，并且该下层集水管8包括有一与外界相连通的排污口81、下层集水主管82和与该排污口81相连通且均布在池体1底部的多个下层集水分支83，与所述布水分支63的设计相同，如图5和图6所示，该下层集水分支83上开有小孔，其开设在下层集水分支83管体的两侧，分别开有上下两个小孔，且都位于管体的水平中心线以下。

本发明的人工湿地在正常工作时，污水经过化粪池到集水池，然后通过预处理系统，经处理沉淀后由水泵提升至人工湿地的一级布水区11，由人工湿地中一级布水管网6的进水口61进入，经过一级布水管网6的多个布水分支63分布到人工基质之中，经过人工基质过滤、吸附、离子交换、植物的吸收转化和微生物的分解，使污水净化成净水，而后，净水从池体1底部的左边流到右边，即从一级布水区11流到二级集水区12，再经过人工基质的过滤、分解净化，被二级集水管网7中的集水分支73收集起来，汇总而由出水口71输出到集水井3之中，经过上面处理过后的水，可以达到国家二级排放标准；

本发明的一级布水管网6在冲洗时，打开一级布水管网6中的检查口67，将挡水板66取出，水流从一级布水管网6的进水口61进入，正面冲洗各布水分支63，而后由冲洗管64汇总而流向排污口65；

本发明的下层集水管8在冲洗时，水流也从一级布水管网6的进水口61进入，此时，一级布水管网6的排污口65封闭，同时，挡水板66取出，水流由一级布水管网6的布水分支63分布到人工基质中，依次经过粗砂层54、过滤层53、卵石层51，这些层中的污垢就随之流下来，并由下层集水管8的下层集水分支83收集而从排污口81排到外界，同时，下层集水分支83内的污泥也被随之带出，最后排污口81输出的污泥浓缩外运。

Claims (10)

1、一种用于处理污水的人工湿地，包括有池体(1)、填设在池体(1)中的人工基质、布水系统、集水系统和生长在人工基质上的植物(4)，其特征在于：

所述的池体(1)被一防水隔离层(2)隔离成左右分别为一级布水区(11)和二级集水区(12)的两个分区，并且该防水隔离层(2)与池体(1)底部之间留有间隙，使两个分区底部互相连通，所述人工基质则分别填设在该一级布水区(11)中和二级集水区(12)中；

所述的布水系统为设置在一级布水区(11)中的人工基质上层的一级布水管网(6)，该一级布水管网(6)包括有一进水口(61)和多个与该进水口(61)相连通的布水分支(63)，该布水分支(63)上开有布水小孔(63a)；

而所述集水系统为分布在二级集水区(12)中的人工基质上层的二级集水管网(7)，该二级集水管网(7)包括有一出水口(71)和多个与该出水口(71)相连通的集水分支(73)，该集水分支(73)上开有集水小孔，并且该二级集水管网(7)的高度低于一级布水管网(6)的高度。

2、根据权利要求1所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述一级布水区(11)中填设的人工基质，从下至上依次为卵石层(51)和粗砂层(54)，而所述二级集水区(12)中填设的人工基质，从下至上依次为卵石层(51)、瓜子片层(52)和粗砂层(54)。

3、根据权利要求2所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述一级布水区(11)中填设的卵石层(51)和粗砂层(54)之间还设置有过滤层(53)，所述二级集水区(12)中填设的瓜子片层(52)和粗砂层(54)之间也设置有过滤层(53)。

4、根据权利要求1所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述的一级布水管网(6)铺设在离所述人工基质表面0.1m～0.3m的距离之处，而所述的二级收集管网(7)则铺设在离人工基质表面0.2m～0.4m的距离之处。

5、根据权利要求1所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述一级布水管网(6)的进水口(61)与布水分支(63)之间还设置有互为连通的笔直的布水主管(62)，各布水分支(63)就相对该布水主管(62)垂直的连接在其上；所述二级集水管网(7)的出水口(71)与集水分支(73)之间还设置有互为连通的笔直的集水主管(72)，各集水分支(73)就相对该集水主管(72)垂直的连接在其上。

6、根据权利要求1所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述一级布水管网(6)中布水分支(63)上的布水小孔(63a)，开设在布水分支(63)管体的两侧，且都位于管体的水平中心线以下；所述二级集水管网(7)中集水分支(73)上的集水小孔，开设在集水分支(73)管体的两侧，且都位于管体的水平中心线以下。

7、根据权利要求5所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述一级布水管网(6)中的各布水分支(63)末端互连有一条冲洗管(64)，该冲洗管(64)一端开有排污口(65)。

8、根据权利要求7所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述布水分支(63)靠近所述布水主管(62)的那端设置有挡水板(66)，该挡水板(66)上开有小孔(66a)。

9、根据权利要求1至8中任一权利要求所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述池体(1)的底部设置有下层集水管(8)，该下层集水管(8)包括有一与外界相连通的排污口(81)和与该排污口(81)相连通且均布在池体(1)底部的多个下层集水分支(83)，该下层集水分支(83)上开有小孔。

10、根据权利要求9所述的用于处理污水的人工湿地，其特征在于：所述的下层集水管(8)铺设在离所述池体(1)底部0.1m～0.2m的距离之处。

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