CN201971683U - 一种北方低温地区潜流湿地综合填料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环保技术中人工湿地的内部填料，具体涉及适用于北方低温地区的、冬季可正常运行、且出水的污染物去除效果良好的潜流湿地综合填料系统。它由进出水系统、植物系统、填料系统、水位调节系统组成。为应对北方地区低温，选用多种人工填料，创新了潜流湿地内部的多层结构，利用填料的多层结构形成保温系统，该保温系统结构松散，孔隙率大于30%；针对去除污染物种类的不同，可添加适量的第一水处理介质和第二水处理介质；在潜流湿地的终端设置水位调节装置，可应运行要求，提供不同的湿地水位。采用综合填料系统的潜流湿地在北方冬季能连续正常运行，并达到良好的出水效果。

Description

一种北方低温地区潜流湿地综合填料系统

技术领域

本实用新型涉及环保技术中人工湿地的内部填料，具体涉及适用于北方低温地区的、冬季可正常运行、且出水的污染物去除效果良好的潜流湿地综合填料系统。

背景技术

20世纪初，人们就开始尝试使用人工湿地进行污水处理，直到20世纪七十年代，世界各国才普遍接受人工湿地污水处理方法，并大量应用在工程实践和实验室研究中。我国自“七五”期间开始人工湿地的研究，各科研院所和单位都在该领域取得了一定的成果，各地建设了各种类型的人工湿地系统，有些运转正常，出水效果良好，也有一些不能达到设计的运行年限和处理效果，还需进一步改进和研究。

关于人工湿地系统的研究，多集中在湿地构造、填充物、布水方式、氧气供给和植物配置上。污水中要去除的污染物成分，决定填充物的不同成分和构造。另外，人工湿地在长江以南发展较快，南方常年平均气温较高，适于湿地中的植物和微生物的生长，污水净化效果更好；北方冬季气温过低，湿地中的植物进入了枯萎期，微生物活性降低，造成人工湿地在北方应用效果差，冬季无法正常运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种人工湿地综合填料系统，其具有多层复合结构，针对污水中特定的污染成分采用特定的水处理介质，使出水稳定达标；可在北方全年正常运行，出水水质不受低温的影响。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：

针对北方地区冬季低温，设计潜流式人工湿地内部的多层填料结构；针对去除污水中的不同污染成分，在多层填料内部添加了第一水处理介质和第二水处理介质。多层填料结构的特征在于：为应对北方地区低温，选用多种人工填料，形成潜流湿地中的多层结构，利用填料的多层结构形成保温系统，该保温系统结构松散，内部有大量的孔隙。

所述的多层填料结构由级配砂石、粗砂、人工介质、种植土组成，填料上部种植各种湿地植物。所述湿地由下到上分布有以下填料层：

素土夯实层      厚度30cm

大粒径碎石层    厚度20～40cm    平均粒径3.2cm

小粒径碎石层    厚度10～30cm    平均粒径1cm

粗砂介质层      厚度30～50cm

大粒径碎石层    厚度20～40cm    平均粒径3.2cm

小粒径碎石层    厚度10～30cm    平均粒径1cm

种植土层        厚度≥25cm

所述的30cm厚素土夯实层直接位于防渗层上部，避免施工和运行中防渗层被碎石割破。出水管网位于下部的大粒径碎石层，布水管网位于上部的大粒径碎石层，如管网直径过大，可局部增加该层的厚度。湿地上部的碎石层和种植土层，形成湿地保温系统，配合水位调节系统，保证湿地在冬季正常运行，经实测，该类湿地处理生活污水时，在平均气温-20℃时，湿地内部1m处温度保持在15℃左右，出水口最低温度12℃。

所述的多孔隙结构孔隙率为30%以上，可有效防冻。在冬季人工湿地低水位运行，孔隙中存有空气，利用空气的低传热系数，可阻止湿地内部热量流失，成为人工湿地的一道保温屏障，确保湿地在冬季能稳定运行。

所述的第一水处理介质铺设在布水开孔管周围，由天然沸石经活化而成，具有吸附性、催化性、离子交换性、离子的选择性、耐酸性、热稳定性、多成份性及很高的生物活性和抗毒性等。沸石孔穴和通道中的阳离子有较强的选择性离子交换性能，可将对水质有害的重金属离子和氰化物除掉。可有效去除水中氨氮，净化水质，防止水体产生富营养化现象。

所述的第二水处理介质铺设于粗砂介质层，与粗砂均匀混合，由泥炭、矿渣、微生物混合而成，为湿地微生物提供C源，使湿地接种微生物短期快速生长。通过物理、化学、生物作用去除COD、BOD、N、P等污染物，从而达到水质净化要求。

本实用新型的优点如下：

1、采用独特的人工湿地填料分层结构，利用上层填料的孔隙，结合水位调节装置，冬季湿地内部水温保持在15℃左右，可正常运行，处理效果良好。

2、在填料层的特定位置添加水处理介质，有针对性的处理各种污染组分。对比其它添加方式，介质用量少，针对性强，净化效果更好。

3、填料系统的分层构造合理，防止在运行中产生乱层现象，影响人工湿地的水通量。

附图说明

图1为一种北方低温地区潜流湿地综合填料系统剖面图；

图2为一种北方低温地区潜流湿地综合填料系统水处理介质添加图；

图中1-防渗层、2-素土夯实层、3-下层大粒径碎石层（厚度20～40cm、平均粒径3.2cm）、4-下层小粒径碎石层（厚度10～30cm、平均粒径1cm）、5-粗砂介质层（厚度30～50cm、根据水质添加适量第二水处理介质）、6-上层大粒径碎石层（厚度20～40cm、平均粒径3.2cm）、7-上层小粒径碎石层（厚度10～30cm、平均粒径1cm）、8-种植土层（厚度≥25cm）、9-水生植物（芦苇、香蒲、水葱等）、10-基坑土夯实层、11-地坪、12-第一水处理介质、13-布水开孔管、14-集水开孔管。

具体实施方式

该潜流湿地综合填料系统一般剖面结构如图1所示，湿地基坑开挖后，底部和边坡进行平整夯实，边坡坡度为1：1，在基坑土夯实层10上部铺设防渗层1，防渗材料可采用土工膜、膨润土防水毯、粘土夯实等，渗透系数应小于10^-7cm/s；为保护防渗层1在施工中不受破坏，防渗层1上部均匀铺设素土夯实层2，素土也可采用细沙代替。为防止乱层，素土夯实层2和下层大粒径碎石层3之间可采用无纺布隔开。集水管道14铺设在下层大粒径碎石层3中，均匀集水，如集水管道14直径过大，可局部增加下层大粒径碎石层3的厚度。

填料层3～填料层8由下到上逐层均匀铺设，其中布水开孔管位于上层大粒径碎石层6中，布水开孔管如图3树状分布，包括布水主管15和布水支管16。如布水主管15直径过大，可局部增加上层大粒径碎石层6的厚度。湿地上部种植湿地植物9，可选择种植本土水生植物，如芦苇、香蒲、藨草、美人蕉等，利用植物发达的根系，为湿地内部输送氧气，并通过植物生长和收割去除部分污染物质。

湿地综合填料系统中的上部大粒径碎石层6、上部小粒径碎石层7和种植土层8中有大量的孔隙，其孔隙率大于30%，利用该多孔隙结构，在北方冬季该湿地可正常连续运行，内部温度可保持在15℃左右，出水水质优良。

水处理介质的添加位置如图2所示，第一水处理介质12铺设在布水开孔管的四周，主要成分为活化沸石；第二水处理介质铺设在介质粗砂层5，与粗砂均匀混合，主要成分为泥炭、矿渣、微生物等物质；根据水质污染程度和成分增减水处理介质的添加量和成分。在介质粗砂层5中，附着了大量的微生物，是去除污染物的主要填料层。

本实用新型全年连续稳定运行，可针对性处理生活污水和微污染水，污水通过布水穿孔管13均匀的进入湿地中，通过湿地综合填料系统、湿地微生物、种植植物的联合作用，污染物被分解和截留，达到出水水质要求后，通过集水开孔管14收集外排；污染物的去除机理包含物理作用、化学作用和生化作用。

Claims (3)

1.一种北方低温地区潜流湿地综合填料系统，针对北方地区冬季低温，设计潜流式人工湿地内部的多层填料结构；针对去除污水中的不同污染成分，在多层填料内部添加了第一水处理介质和第二水处理介质；所述的多层填料结构由级配砂石、粗砂、人工介质、种植土组成，填料上部种植各种湿地植物；其特征是所述湿地由下到上分布有以下填料层：

素土夯实层      厚度30cm

大粒径碎石层    厚度20～40cm    平均粒径3.2cm

小粒径碎石层    厚度10～30cm    平均粒径1cm

粗砂介质层      厚度30～50cm

大粒径碎石层    厚度20～40cm    平均粒径3.2cm

小粒径碎石层    厚度10～30cm    平均粒径1cm

种植土层        厚度≥25cm。

2.根据权利要求1所述的北方低温地区潜流湿地综合填料系统，其特征在于，第一水处理介质铺设在布水开孔管周围。

3.根据权利要求1所述的北方低温地区潜流湿地综合填料系统，其特征在于，第二水处理介质铺设于粗砂介质层，与粗砂层均匀混合。

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