CN212127703U - 一种适用于寒冷地区的人工湿地结构 - Google Patents

Abstract

一种适用于寒冷地区的人工湿地结构，旨在克服现有技术中的人工湿地在寒冷地区和冬季冻土层较厚的地区，人工湿地的污水难以进入，或进入后易被冻结，水质处理不能达到预期效果甚至停工的缺点，提供一种适用于寒冷地区的人工湿地结构，包括垂直流人工湿地系统，还包括水平潜流人工湿地系统，水平潜流人工湿地系统包括潜流进水池、潜流进水管、潜流湿地功能性填料和出水池，潜流进水池和出水池分别设置在垂直流人工湿地系统的两侧，相邻池壁上设有透水性花墙，潜流湿地功能性填料铺设在垂直流人工湿地系统的碎石层，潜流进水管的出口与潜流进水池连通，下层集水管的出口与出水池连通。本实用新型在低温下也能对污水达到较好的处理效果，适合寒冷地区的人工湿地使用。

Description

一种适用于寒冷地区的人工湿地结构

技术领域

本实用新型涉及污水治理、水生态修复领域，尤其涉及一种适用于寒冷地区的人工湿地结构。

背景技术

人工湿地是近几年兴起的污水深度处理技术，利用透水性的填料基质、水生或沼生的植物和依附于填料基质生长的微生物所组成的复合生态系统，通过物理（吸附、过滤、沉淀）、化学（离子交换）、生物（植物生长提取营养物质、微生物新陈代谢）三者之间有机结合净化污水，由于它结构简单、能耗低、出水水质好、易操作、运行费用低等优点，是一种非常有前景的污水处理技术。但是人工湿地对污水的处理效果受湿地的种类、污染负荷、湿地植物生长情况、运行方式、填料组分、气温变化等因素的影响。相比于其他影响因素，温度条件不仅对水质处理效果影响大，更是难以有效的人为调节而成为人工湿地发展的重要制约因素。

当人工湿地运行处于低温条件时，湿地植物会进入休眠状态或者出现枯萎甚至死亡的现象而无法发挥其作用；低温下的微生物酶活性和代谢功能变慢，生理活动难以有效进行，污染物去除效率大大降低；温度降低时，填料的吸附功能和离子交换速率变缓，水质处理效果也会变差。而在一些冬季冻土层较厚的地区，由于当地土层冻土厚度大，造成很多人工湿地难以实现进水，或进入湿地中的污水被冻结，进而影响影响整个污水处理系统的运行。所以，目前人工湿地这一技术更多的是在南方地区进行应用，而我国广大的北方和年温差较大的地区难以得到推广与使用。为解决人工湿地在寒冷地区和冬季冻土层较厚的地区难以有效发挥污水处理效果这一问题，当前进行的措施主要有秸秆覆盖、PVC薄膜覆盖、搭建温室大棚、或者秸秆+PVC薄膜保温，然而在实际应用时，这些措施要么保温效果不明显，水质处理难以达到预期效果，要么由于当地土层冻土厚度大，造成垂直流人工湿地难以实现进水而导致停工。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的人工湿地在寒冷地区和冬季冻土层较厚的地区，人工湿地的污水难以进入，或进入后易被冻结，影响整个污水处理系统运行，水质处理不能达到预期效果甚至停工的缺点，提供了一种适用于寒冷地区的人工湿地结构。

本实用新型实现发明目的采用的技术方案是：一种适用于寒冷地区的人工湿地结构，包括垂直流人工湿地系统，垂直流人工湿地系统由上至下依次设有人工湿地植物、上层布水管、垂直流湿地功能性填料、碎石层和下层集水管，还包括水平潜流人工湿地系统，所述的水平潜流人工湿地系统包括潜流进水池、潜流进水管、潜流湿地功能性填料和出水池，潜流进水池和出水池分别设置在垂直流人工湿地系统的两侧，相邻池壁上设有透水性花墙，潜流湿地功能性填料铺设在垂直流人工湿地系统的碎石层侧面，形成污水流经潜流进水池、潜流湿地功能性填料、碎石和出水池的水平水路，人工湿地的污水通过阀门分别与潜流进水管和上层布水管连通，潜流进水管的出口与潜流进水池连通，下层集水管的出口与出水池连通。

进一步的，所述的潜流湿地功能性填料铺设在碎石两侧。

进一步的，所述的潜流湿地功能性填料包括：砂、沸石、活性炭、牡蛎壳和钢渣，其粒径为10~15mm，填料厚度为30~60cm。

进一步的，所述的垂直流湿地功能性填料包括：砂、沸石、活性炭、牡蛎壳和钢渣，其粒径＜10mm，填料厚度＞60cm。

进一步的，所述的碎石层的厚度为30~60cm，碎石粒径为15-30mm，坡度为0.5~1%。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用垂直潜流和水平潜流的特性和水流模式，对人工湿地结构进行改造。当冬季最低气温＜0℃时，湿地系统切换为水平潜流人工湿地进水，潜流进水管的出水口在潜流进水池储存的污水覆盖下，能保持水温而不被冻结，潜流进水池中的污水通过透水性花墙进入潜流湿地功能性填料处理时，填料上部有＞60cm厚度的垂直流湿地功能性填料覆盖，保证了下层填料的温度，进而保证湿地的顺利进水和水平潜流湿地的水质处理效果，能适应气温变化、保持系统高效稳定运行。本实用新型提供了一种新型、廉价、高效、稳定的可用于寒冷地区的人工湿地结构，不仅对污水处理效率高，建造材料节省，而且相比于普通的人工湿地更能适应寒冷地区和冬季冻土层较厚的地区，对环境适用性更强，低温下也能对污水达到较好的处理效果。

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

附图中，1为人工湿地植物、2为上层布水管、3为垂直流湿地功能性填料、4为碎石层、5为下层集水管、6为潜流进水池、7为潜流进水管、8为潜流湿地功能性填料、9为出水池、10为透水性花墙。

具体实施方式

如附图所示，本实施例的一种适用于寒冷地区的人工湿地结构，包括垂直流人工湿地系统，还包括水平潜流人工湿地系统。垂直流人工湿地系统由上至下依次设有人工湿地植物1、上层布水管2、垂直流湿地功能性填料3、碎石层4和下层集水管5。人工湿地植物1在湿地运行时定期进行收割，当冬季最低气温＜0℃时，将人工湿地植物1收割后铺设于垂直流湿地功能性填料3表面，保护上层布水管2。下层集水管5表面布有小孔，便于处理后的水进入到下层集水管5中。本实施例优选的垂直流湿地功能性填料3包括：砂、沸石、活性炭、牡蛎壳和钢渣，其粒径＜10mm，填料厚度＞60cm，具体厚度及填料配比根据当地冻土层厚度及进出水水质要求确定。本实施例优选的碎石层4的厚度为30~60cm，碎石粒径为15-30mm，坡度为0.5~1%。

水平潜流人工湿地系统包括潜流进水池6、潜流进水管7、潜流湿地功能性填料8和出水池9。潜流进水池6和出水池9分别设置在垂直流人工湿地系统的两侧，相邻池壁上设有透水性花墙10。潜流进水池6内的污水经透水性花墙10流入水平潜流人工湿地系统、再经透水性花墙10流入出水池9。潜流湿地功能性填料8铺设在垂直流人工湿地系统的碎石层4侧面，其上方被垂直流湿地功能性填料3覆盖，形成污水流经潜流进水池6、潜流湿地功能性填料8、碎石和出水池9的水平水路。潜流湿地功能性填料8可单独铺设在碎石层靠近污水进水池6前端，也可分别铺设在碎石层两侧，本实施例优选的潜流湿地功能性填料8铺设在碎石两侧，分为进水强化段和出水强化段。潜流湿地功能性填料8包括：砂、沸石、活性炭、牡蛎壳和钢渣，其粒径为10~15mm，填料厚度为30~60cm，填料配比及厚度根据当地冻土层厚度及进出水水质要求确定。人工湿地的污水通过阀门分别与潜流进水管7和上层布水管2连通，根据天气情况，通过阀门控制人工湿地的污水流向。潜流进水管7的出口与潜流进水池6连通，潜流进水管7的出口伸入到潜流进水池6底部，潜流进水池6的水位深度依气温而定，应保证即使在低温环境，潜流进水池6底部的污水不被冻结。下层集水管5的出口与出水池9连通。

实际运行时：当日最低气温＞0℃时，湿地系统切换为垂直流人工湿地进水，打开与上层布水管2连通的阀门，关闭与潜流进水管7连通的阀门，待处理污水首先进入到上层布水管2，接着分散流入到垂直流湿地功能性填料3进行处理，处理后的水再经过碎石层4进行过滤，汇集到布有小孔的下层集水管5，最后流入到出水池9并排出湿地，与现有垂直流湿地相比并未增加成本和降低处理效果。当日最低气温＜0℃时，湿地系统切换为水平潜流人工湿地进水，打开与潜流进水管7连通的阀门，关闭与上层布水管2连通的阀门，待处理污水首先通过潜流进水管7汇入到潜流进水池6，然后通过透水性花墙10流入到潜流湿地功能性填料8的进水强化段进行强化处理，接着污水流经碎石层4的碎石过滤，再流入到潜流湿地功能性填料8的出水强化段进行进一步的强化处理，最后强化后的水通过透水性花墙10流入到出水池9并排出湿地。

Claims (3)

1.一种适用于寒冷地区的人工湿地结构，包括垂直流人工湿地系统，垂直流人工湿地系统由上至下依次设有人工湿地植物、上层布水管、垂直流湿地功能性填料、碎石层和下层集水管，其特征在于，还包括水平潜流人工湿地系统，所述的水平潜流人工湿地系统包括潜流进水池（6）、潜流进水管（7）、潜流湿地功能性填料（8）和出水池（9），潜流进水池（6）和出水池（9）分别设置在垂直流人工湿地系统的两侧，相邻池壁上设有透水性花墙（10），潜流湿地功能性填料（8）铺设在垂直流人工湿地系统的碎石层（4）侧面，形成污水流经潜流进水池（6）、潜流湿地功能性填料（8）、碎石和出水池（9）的水平水路，人工湿地的污水通过阀门分别与潜流进水管（7）和上层布水管（2）连通，潜流进水管（7）的出口与潜流进水池（6）连通，下层集水管（5）的出口与出水池（9）连通。

2.根据权利要求1所述的一种适用于寒冷地区的人工湿地结构，其特征在于，所述的潜流湿地功能性填料（8）铺设在碎石两侧。

3.根据权利要求1所述的一种适用于寒冷地区的人工湿地结构，其特征在于，所述的碎石层（4）的厚度为30~60cm，碎石粒径为15-30mm，坡度为0.5~1%。

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