CN211170070U - 一种抗堵塞、强化去污的人工湿地 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗堵塞、强化去污的人工湿地，包括：填充有湿地基质的主体区，所述主体区内划分出设有湿地强化基质的湿地基质强化区，所述湿地强化基质固定于湿地强化基质壳体中；湿地植物系统，种植于所述湿地基质表层；人工湿地墙体，用于围成所述主体区；分别设置于所述人工湿地墙体相对两侧墙面上的进水口和出水口。本实用新型通过在传统人工湿地系统中设置新型的模块、新型改性填料以及填料间的组合配置，在强化去污、缓解堵塞的同时，还通过模块化构造及处理简化运维，具有突出的实用性和广泛的推广价值。

Description

一种抗堵塞、强化去污的人工湿地

技术领域

本实用新型涉及人工湿地技术领域，具体涉及一种抗堵塞、强化去污的人工湿地。

背景技术

人工湿地以其出水水质好、低耗高效、兼具景观效应等优点，被越来越多的应用于污水处理厂尾水深度处理、河湖生态修复、面源污染治理等领域，特别是在农村生活污水治理设施提标方面，越来越多的地方倾向于采用人工湿地技术，极大的促进了该技术的推广和应用。

但人工湿地也存在着处理效率不稳定、容易堵塞等问题，限制了其进一步的推广和发展，有待于针对其结构、填料以及填料的布设进行优化改进。

公告号为CN 206872524 U的专利说明书公开了一种人工湿地系统，所述人工湿地系统包括湿地植物；进一步包括：自上而下依次布置的种植层、陶粒层、碎石层和集水层，所述湿地植物种在所述种植层；进水管，排布在所述陶粒层内的所述进水管具有出水口；排水管，所述排水管设置在所述集水层内。上述人工湿地系统具有防堵塞、效率高等优点。

公告号为CN 206985842 U的专利说明书公开了一种防堵型人工湿地，包括进水槽、布水管网、圆球、L型杆、支撑块、网兜等，所述进水槽一侧安装有进水管I，所述进水槽内安装有网兜，所述网兜内盛放有碎石子，所述进水槽侧壁顶面安装有支撑块，所述支撑块与L型杆铰连接，所述L型杆一端穿过碎石子与网兜底部与圆球连接，上述人工湿地可以通过人工压动L型杆的一端，使圆球上下运动，并对网兜中的碎石子产生撞击，使碎石子与漂浮物之间产生相对移动，来减轻漂浮物将碎石子中的间隙堵住的现象，保证水流畅通，布水管网上的出水孔周围安装了弧形网罩可以防止沸石块将出水孔堵住。

实用新型内容

针对本领域存在的不足之处，本实用新型提供了一种抗堵塞、强化去污的人工湿地，通过在传统人工湿地系统中设置新型的模块、新型改性填料以及填料间的组合配置，在强化去污、缓解堵塞的同时，还通过模块化构造及处理简化运维，具有突出的实用性和广泛的推广价值，可用于微污染地表水处理、污水处理厂尾水深度处理、河湖生态修复、生活污水治理等。

一种抗堵塞、强化去污的人工湿地，包括：

填充有湿地基质的主体区，所述主体区内划分出设有湿地强化基质的湿地基质强化区，所述湿地强化基质固定于湿地强化基质壳体中；

湿地植物系统，种植于所述湿地基质表层；

人工湿地墙体，用于围成所述主体区；

分别设置于所述人工湿地墙体相对两侧墙面上的进水口和出水口。

作为优选，所述湿地基质为碎石、陶粒、沸石、蛭石、无烟煤、钢渣、牡蛎壳中的一种或几种的组合；

所述湿地基质的粒径为2～50mm；

所述湿地基质的组合方式为正级配(从上到下粒径依次增加)、反级配(从上到下粒径依次减小)或混合式中的一种或几种的组合。

作为优选，所述湿地强化基质包括无机湿地强化基质和/或有机湿地强化基质；

所述的无机湿地强化基质为改性轻质陶粒、改性沸石、改性浮石中的一种或几种的组合；

所述的有机湿地强化基质为毛竹废料、山核桃壳、秸秆、树枝、粪便、有机质污泥、玉米芯、板栗壳以及其它天然高分子材料基活性炭纤维基质中的一种或几种的组合；

所述湿地强化基质的粒径为2～100mm；

所述湿地强化基质的组合方式为正级配、反级配或混合式中的一种或几种的组合。

作为优选，所述湿地强化基质壳体位于湿地基质强化区内；

所述湿地强化基质壳体的材质为PVC、玻璃钢、有机玻璃、无纺布、窗纱、铁丝、不锈钢中的一种或几种的组合；

所述湿地强化基质壳体的形状及构造为长方体、正方体、圆柱体、圆台中的一种或几种的组合；

所述湿地强化基质壳体为自制网壳时，其开孔孔径不大于所述湿地强化基质的最小粒径。

作为优选，所述湿地基质强化区的高度与所述主体区的高度之比为1:1～9，所述湿地基质强化区的垂直投影面积之和与所述主体区的垂直投影面积之比为1:1～9；

所述湿地强化基质壳体数量受控于湿地基质强化区的尺寸，在单个湿地基质强化区内，所述湿地强化基质壳体的垂直投影面积之和不大于该湿地基质强化区的面积，所述湿地强化基质壳体的高度不大于该湿地基质强化区的高度；

所述湿地强化基质壳体在所述湿地基质强化区内的设置方式为整体、间隔分体、模块组合中的一种或几种的组合。

所述湿地基质强化区为虚拟化分的区域或实际有边界墙体的区域，如为有实际边界墙体的情况，其区域边界范围不大于所述人工湿地墙体，且材质与所述人工湿地墙体材质一致。

所述湿地基质强化区可位于所述主体区内的上、中、下的一处或几处的组合。作为优选，所述湿地基质强化区位于所述主体区顶部，该种设置下所述湿地强化基质壳体可以采取定期全部取出或部分轮换取出再处理的方式减少堵塞发生的概率，延长人工湿地系统使用寿命。

作为优选，所述湿地植物系统包括挺水植物、沉水植物中的一种或几种的组合；

所述湿地植物系统中，植物类型为美人蕉、菖蒲、鸢尾、风车草、再力花、花叶芦竹、千屈菜、苦草、菹草、眼子菜、黑藻、金鱼藻中的一种或几种的组合；

所述湿地植物系统的种植密度为挺水植物5～15株/m²，沉水植物30～100丛/m²。

作为优选，所述的人工湿地墙体为一体化设备、模块化设备或土建施工，其构造为长方体、正方体、圆柱体、圆台中的一种或几种的组合；

所述人工湿地墙体的材质为玻璃钢、不锈钢、PVC、有机玻璃以及混凝土中的一种或几种的组合。

本实用新型与现有技术相比，主要优点包括：

(1)综合运用了传统湿地基质、改性的无机和有机湿地强化基质的耦合设计，强化湿地出水水质。

(2)通过在传统人工湿地系统中设置新型的模块、新型改性填料以及填料间的组合配置，在水生植物系统的协同下强化去污的同时有效缓解堵塞的。

(3)通过对改性填料与特定设计的外壳根据需求组成不同的人工湿地模块，后续可以有效简化运维，降低运维成本。

附图说明

图1为实施例的抗堵塞、强化去污的人工湿地的结构示意图；

图中：

1-人工湿地墙体 2-湿地基质 3-无机湿地强化基质壳体

4-有机湿地强化基质壳体 5-湿地植物系统 6-进水口

7-出水口 8-湿地基质强化区 9-无机湿地强化基质

10-有机湿地强化基质。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

本实施例的抗堵塞、强化去污的人工湿地如图1所示，包括：人工湿地墙体1、由人工湿地墙体1围成的主体区，人工湿地墙体1相对两侧墙面上分别设有进水口6和出水口7。

人工湿地墙体1为一体化设备、模块化设备或土建施工，其构造为长方体、正方体、圆柱体、圆台中的一种或几种的组合；人工湿地墙体1的材质为玻璃钢、不锈钢、PVC、有机玻璃以及混凝土中的一种或几种的组合。

主体区内填充满湿地基质2，湿地基质2为碎石、陶粒、沸石、蛭石、无烟煤、钢渣、牡蛎壳中的一种或几种的组合，湿地基质2的粒径为2～50mm，湿地基质2的组合方式为正级配(从上到下粒径依次增加)、反级配(从上到下粒径依次减小)或混合式中的一种或几种的组合。

湿地基质2表层种植湿地植物系统5，湿地植物系统5包括挺水植物、沉水植物中的一种或几种的组合；湿地植物系统5中，植物类型为美人蕉、菖蒲、鸢尾、风车草、再力花、花叶芦竹、千屈菜、苦草、菹草、眼子菜、黑藻、金鱼藻中的一种或几种的组合；湿地植物系统5的种植密度为挺水植物5～15株/m²，沉水植物30～100丛/m²。

主体区内顶部为湿地基质强化区8，湿地基质强化区8高度与主体区高度之比为1:1～9，湿地基质强化区8底面积与主体区底面积相同。进水口6和出水口7均位于湿地基质强化区8对应的墙面区域。

湿地基质强化区8内设有无机湿地强化基质9和有机湿地强化基质10，分别固定于无机湿地强化基质壳体3和有机湿地强化基质壳体4中。无机湿地强化基质9为改性轻质陶粒、改性沸石、改性浮石中的一种或几种的组合。有机湿地强化基质10为毛竹废料、山核桃壳、秸秆、树枝、粪便、有机质污泥、玉米芯、板栗壳以及其它天然高分子材料基活性炭纤维基质中的一种或几种的组合。湿地强化基质9、10的粒径为2～100mm。湿地强化基质9、10的组合方式为正级配、反级配或混合式中的一种或几种的组合。

湿地强化基质壳体3、4位于湿地基质强化区8内。湿地强化基质壳体3、4的材质为PVC、玻璃钢、有机玻璃、无纺布、窗纱、铁丝、不锈钢中的一种或几种的组合；湿地强化基质壳体3、4的形状及构造为长方体、正方体、圆柱体、圆台中的一种或几种的组合；湿地强化基质壳体3、4为自制网壳时，其开孔孔径不大于湿地强化基质9、10的最小粒径。

湿地强化基质壳体3、4的数量受控于湿地基质强化区8的尺寸，湿地强化基质壳体3、4的垂直投影面积之和不大于湿地基质强化区8的面积，湿地强化基质壳体3、4的高度不大于湿地基质强化区8的高度。湿地强化基质壳体3、4在湿地基质强化区8内的设置方式为整体、间隔分体、模块组合中的一种或几种的组合。

由于湿地基质强化区8位于主体区顶部，湿地强化基质壳体3、4便可以采取定期全部取出或部分轮换取出再处理的方式减少堵塞发生的概率，延长人工湿地系统使用寿命。

应用例1

为考察上述抗堵塞、强化去污的人工湿地的效果，制作了同等外观尺寸的传统人工湿地(PVC材质外壳、基质为陶粒且粒径为5～10mm、植物为菖蒲且种植密度为9株/m²)，以及上述抗堵塞、强化去污的人工湿地(具体参数如下文所述)。两个系统均为上进水方式的垂直流湿地，进水水质为COD_Cr为60～130mg/L、NH₃-N为5～12mg/L，TP为0.8～1.4mg/L，两个人工湿地系统由集水池分别均匀布水，处理规模均为5吨/天。

抗堵塞、强化去污的人工湿地墙体实施方式为一体化设备，其构造为长方体，其长、宽、高分别为1.8m、1m和1.2m；人工湿地墙体材质为有机玻璃。

抗堵塞、强化去污的人工湿地的湿地基质为陶粒；湿地基质粒径为10～20mm；湿地基质组合方式为正级配。

抗堵塞、强化去污的人工湿地的无机湿地强化基质为改性轻质陶粒；有机湿地强化基质为毛竹废料；湿地强化基质为改性轻质陶粒与毛竹废料的组合；湿地强化基质粒径为5～10mm；湿地强化基质组合方式为正级配。

湿地强化基质壳体位于湿地基质强化区内，且湿地强化基质壳体材质为有机玻璃；湿地强化基质壳体形状及构造为长方体；湿地强化基质壳体为自制网壳，其开孔孔径小于湿地强化基质的最小粒径。

湿地强化基质壳体数量受控于湿地基质强化区的尺寸，且垂直投影面积等于湿地基质强化区的面积，高度等于湿地基质强化区的高度；湿地强化基质壳体在湿地基质强化区内的设置方式为模块组合。

湿地基质强化区为虚拟化分的区域，其区域边界范围等于人工湿地墙体，且主要材质与人工湿地墙体一致；湿地基质强化区位于人工湿地系统的上部，湿地强化基质壳体采取定期全部取出后再处理的方式延长人工湿地系统使用寿命。

湿地基质强化区垂直方向上与整个人工湿地系统比例为1:9，其在水平方向上与人工湿地面积比为1:1。

湿地植物系统种植在人工湿地基质表层，类型为菖蒲且种植密度为9株/m²。

在上述抗堵塞、强化去污的人工湿地和传统人工湿地运行1个月后，将传统人工湿地与抗堵塞、强化去污的人工湿地上层填料取出后测试微生物特性，发现抗堵塞、强化去污的人工湿地系统微生物种群数量约为传统人工湿地系统的1.1倍。出水瞬时流量监测数据显示，传统人工湿地系统流量约为抗堵塞、强化去污的人工湿地系统出水流量的98％。本应用例中，传统人工湿地系统对COD_Cr、NH₃-N、TP的去除率分别为31％、35％和27％；而抗堵塞、强化去污的人工湿地系统对COD_Cr、NH₃-N、TP的去除率分别为53％、49％和36％，较传统人工湿地系统对主要水质指标，有一定的去除率提升效果。由于两个湿地系统运行时间较短，系统还不成熟的原因，可能提升效果没有非常明显。

应用例2

本应用例除运行时间为1年外，其它参数均与应用例1相同。

连续运行1年后，将传统人工湿地与抗堵塞、强化去污的人工湿地系统上层填料取出后测试微生物特性，发现抗堵塞、强化去污的人工湿地系统微生物种群数量约为传统人工湿地系统的4.6倍，且抗堵塞、强化去污的人工湿地系统植物根系更发达，这与根系与基质间、不同基质间(有机和无机改性基质)接触空间较大，提供了微生物生长所需的空间的微溶氧环境有关。出水瞬时流量监测数据显示，传统人工湿地系统流量约为抗堵塞、强化去污的人工湿地系统出水流量的81％。本应用例中，传统人工湿地系统对COD_Cr、NH₃-N、TP的去除率分别为66％、72％和54％；而抗堵塞、强化去污的人工湿地系统对COD_Cr、NH₃-N、TP的去除率分别为87％、84％和92％，较传统人工湿地系统对主要水质指标，特别是对TP的去除率提升明显。

此外应理解，在阅读了本实用新型的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，包括：

填充有湿地基质的主体区，所述主体区内划分出设有湿地强化基质的湿地基质强化区，所述湿地强化基质固定于湿地强化基质壳体中；

湿地植物系统，种植于所述湿地基质表层；

人工湿地墙体，用于围成所述主体区；

分别设置于所述人工湿地墙体相对两侧墙面上的进水口和出水口。

2.根据权利要求1所述的抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，所述湿地基质为碎石、陶粒、沸石、蛭石、无烟煤、钢渣、牡蛎壳中的一种或几种的组合；

所述湿地基质的粒径为2～50mm；

所述湿地基质的组合方式为正级配、反级配或混合式中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，所述湿地强化基质包括无机湿地强化基质和/或有机湿地强化基质；

所述的无机湿地强化基质为改性轻质陶粒、改性沸石、改性浮石中的一种或几种的组合；

所述的有机湿地强化基质为毛竹废料、山核桃壳、秸秆、树枝、粪便、有机质污泥、玉米芯、板栗壳以及其它天然高分子材料基活性炭纤维基质中的一种或几种的组合；

所述湿地强化基质的粒径为2～100mm；

所述湿地强化基质的组合方式为正级配、反级配或混合式中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，所述湿地强化基质壳体位于湿地基质强化区内；

所述湿地强化基质壳体的材质为PVC、玻璃钢、有机玻璃、无纺布、窗纱、铁丝、不锈钢中的一种或几种的组合；

所述湿地强化基质壳体的形状及构造为长方体、正方体、圆柱体、圆台中的一种或几种的组合；

所述湿地强化基质壳体为自制网壳时，其开孔孔径不大于所述湿地强化基质的最小粒径。

5.根据权利要求1所述的抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，所述湿地基质强化区的高度与所述主体区的高度之比为1:1～9，所述湿地基质强化区的垂直投影面积之和与所述主体区的垂直投影面积之比为1:1～9；

在单个湿地基质强化区内，所述湿地强化基质壳体的垂直投影面积之和不大于该湿地基质强化区的面积，所述湿地强化基质壳体的高度不大于该湿地基质强化区的高度；

所述湿地强化基质壳体在所述湿地基质强化区内的设置方式为整体、间隔分体、模块组合中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，所述湿地基质强化区位于所述主体区顶部。

7.根据权利要求1所述的抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，所述湿地植物系统包括挺水植物、沉水植物中的一种或几种的组合；

所述湿地植物系统中，植物类型为美人蕉、菖蒲、鸢尾、风车草、再力花、花叶芦竹、千屈菜、苦草、菹草、眼子菜、黑藻、金鱼藻中的一种或几种的组合；

所述湿地植物系统的种植密度为挺水植物5～15株/m²，沉水植物30～100丛/m²。

8.根据权利要求1所述的抗堵塞、强化去污的人工湿地，其特征在于，所述的人工湿地墙体为一体化设备、模块化设备或土建施工，其构造为长方体、正方体、圆柱体、圆台中的一种或几种的组合；

所述人工湿地墙体的材质为玻璃钢、不锈钢、PVC、有机玻璃以及混凝土中的一种或几种的组合。

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