专利名称：：一种快速装配式人工湿地污水处理系统及其填料单元的制作方法
技术领域：
：本发明涉及生态水处理工程，具体涉及一种快速装配式人工湿地污水处理系统及其填料单元。
背景技术：
："湿地"泛指暂时或长期覆盖水深不超过两米的低地、土壤充水较多的草甸，以及低潮时水深不超过六米的沿海地区，包括各种咸水淡水沼泽地、湿草甸、湖泊、河流以及泛洪平原、河口三角洲、泥炭地、湖海滩涂、河边洼地或漫滩、湿草原等。湿地是地球上具有多种独特功能的生态系统，它不仅为人类提供大量食物、原料和水资源，而且还在维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀动物资源以及涵养水源、补充地下水等方面起到重要作用，享有"地球之肾"的美誉。人工湿地生物净化技术的基本原理是在一定的填料上种植特选的植物，将污7jc投^:到人工建造的类似于沼泽的湿地上。当污水流过人工湿地时，经沙石、土壤过滤，植物根际的多种微生物活动，使水质得到净化，是对天然湿地系统的模拟与强化。传统湿地通常采用的填料为级配砾石。传统填料存在以下问题(l)人工湿地降解或吸附污染物的能力取决于污水与填料接触的几率，而传统填料的结构决定其并不能给污氷与填料提供足够的接触机会，给微生物提供足够大的附着表面，最终影响湿地的除污效果，不能最大程度上发挥湿地的净化作用；(2)对于人工湿地中的填料，除了考虑其对磷等污染物质的吸附能力外，还应该改善填料的組成，使其为各类微生物的繁殖和增长提供适宜的环境；(3)传统填料密度很大，土方量大，为保证填料按层均匀装填，不破坏填料的级配和防渗膜，全部施工依靠人工完成；给运输和施工带来很大不便，耗费大量时间和人力。(4)传统人工湿地的可修复性差，一旦发生堵塞，很难恢复，需要对湿地进行整体翻床处理，操作困难，工程量大；(5)传统人工湿地因布水均匀性受限制，内部负荷存在差异，微生物生长速度不均匀，一旦湿地内部某处因微生物过渡生长出现堵赛，将会出现短流现象。发明目的有鉴于此，为解决目前人工湿地存在的不足，实现人工湿地快速模块化装配，缩短施工周期和难度，本发明提供一种新型的快速装配式人工湿地填料单元，该人工湿地填料单元孔隙率高，具备很好的水力穿透性能，比表面积大、可以有效提高人工湿地中微生物的量，减少人工湿地淤堵的可能性，有效避免死流、短流，同时可实现快速模块化装配，缩短施工周期，降低施工难度。本发明同时提供一种采用上述快速装配式人工湿地填料单元组建的人工湿i也污水处理系统。本发明的一种快速装配式人工湿地填料单元，包括外框骨架和填料，所述外框骨架由硬聚氯乙烯管(UPVC)连接而成，边框形成长方体的各边，所述长方体上下底面上均设置垂直于底边的平行杠，所述平行杠间距为100-200mni，所述填料为弹性填料，所述弹性填料垂直于上下地面固定于所述平行杠上，所述弹性填料在平行杠上间距为100-200mm。所述弹性填料采用聚烯烃类和聚酰胺为材料，用特殊的拉丝、丝条制笔工艺将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，丝条呈立体均匀排列辐射状态，在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气水、生物膜得到充分混合接触交换，生物膜不仅能均匀地附着在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，在运行过程中获得较大的比表面积及良好的新陈代谢。所述弹性填料可以在市场上购买到，也可以从总装备部工程设计研究总院购买得到。在本发明中所述弹性填料是通过尼龙绳捆绑固定于所述平行杠上。本发明通过将弹性填料固定于硬聚氯乙烯管外框骨架上，成功的发明了一种快速装配式人工湿地填料单元，该人工湿地填料孔隙率达到了92%以上，具备很好的水力穿透性能，比表面积大、易挂膜、可以有效提高人工湿地中^微生物的量，减少人工湿地淤堵的可能性，有效避免死流、短流，同时耐腐蚀、强度高。进一步，所述长方体外框骨架的六个面均设置所述面两对角线组成的斜十字支撑。进一步，所述长方体外框骨架的长为1950-6000mm;宽为1000-2000mm;高为500-1000mm。进一步，所述石更聚氯乙烯管(UPVC)管径为①15mm。本发明同时提供的一种采用上述快速装配式填料单元组建的人工湿地污水处理系统，所述人工湿地污水处理系统自上而下包括，土壤层、隔土层、承托层、人工填料单元层、卵石承托层、防渗层，所述土壤层为地表200-400mm厚的土壤，其中种植植物，所述隔土层为厚0.5-4mm的无纺布，所述承托层为厚15-22mm的带孔塑料(PE)板材，所述人工填料单元层由所述快速装配式填料单元水平紧密排列形成，所述卵石承托层由粒径25mm-40mm的卵石组成，厚度170-250mm,所述防渗层为1.0-2.0隨土工膜(HPDE)。进一步，所述人工湿地污水处理系统底部及四周为石f砌、素混凝土或原土夯实，底部向水流出端形成下斜坡。本发明的有益效果在于(1)本发明的人工湿地快速装配式填料单元采用模块化设计，工厂可批量化生产；(2)本发明快速装配式填料单元组建的人工湿地污水处理系统生物量大，水力停留时间短，处理效果好；(3)本发明快速装配式填料单元组建的人工湿地污水处理系统不堵塞，运行费用低；(4)本发明快速装配式填料单元组建的人工湿地污水处理系统可修复:土地可复用。以》淤;fe、裙5了太劳即表1本发明人工湿地快速装配式填料单元进出水COD与停留时间关系表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明快速装配式人工湿地填料单元在污水停留3天时可以到达较好的处理效果，其中COD指标可以到达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)—级A标准，处理后出水水质为COD《50mg/L表2本发明的人工湿地快速装配式填料单元与普通砾石填料Langmuir模型常数对比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>图1本发明的人工湿地快速装配式填料单元结构示意图图2本发明填料单元底面示意图图3本发明的人工湿地快速装配式填料单元的吸附性能(langmuir拟合吸附等温线)图4普通砾石填料的吸附性能(langmuir拟合吸附等温线)图5本发明的快速装配式人工湿地污水处理系统示意图其中，1-外框，2-平行杠，3-弹性填料，4-斜十字支撑，5-植物，6-土壤层，7_隔土层，8-承托层，9-人工填料层，10-卵石承托层，11-防渗层，12-人工湿地底部和四周砖石切、素混凝土或原土夯实层；13-入水；14-出水；具体实施例方式尽管通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。实施例一北京市昌平区长陵镇康陵村，现有居民76户，共216人；民俗游日接待游客约200人。人均用水量按85L/d计算，日产生污水36mVd，考虑远期民俗旅游发展规划，污水处理适当留有余地，工程设计水量为50mVd。人工湿地设计尺寸30.0x3.5m(如图5所示)，人工湿地底部和四周夯实12，底部沿水流方向形成1%坡度。人工湿地自上而下为，土壤层6:厚250mm,其中种植植物，以适应气候的草畔为主；隔土层7:厚lmm的无纺布；承托层8:厚20mm的带孔PE板；人工填料单元层9:由快速装配式人工湿地填料单元水平紧密排列形成，快速装配式人工湿地填料单元规格为2000mmxl000mmxl000mm，其中外才匡骨架UPVC管径为①15mm,弹性填料间距为100mm,所述填料单层紧密排列成4000mmx4000mmx1000mm的人工填料层；卵石承托层10:由粒径25mm-40mm的卵石組成，厚度200mm;防渗层ll:1.5mm土工膜。注入生活污水13,出水14水质可以达到《北京市水污染物排放标准》中的二级排放标准。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1.一种快速装配式人工湿地填料单元，包括外框骨架和填料，其特征在于，所述外框骨架由硬聚氯乙烯管UPVC连接而成，边框形成长方体的各边，所述长方体上下底面上均设置垂直于底边的平行杠，所述平行杠间距为100-200mm，所述填料为弹性填料，所述弹性填料垂直于上下地面固定于所述平行杠上，所述弹性填料在平行杠上间距为100-200mm。2.按照权利要求1所述的快速装配式人工湿地填料单元，其特征在于，所述长方体外框骨架的六个面均设置所述面两对角线组成的斜十字支撑,。3.按照权利要求1所述的快速装配式人工湿地填料单元，其特征在于，所述长方体外框骨架的长为1950-6000mm;宽为1000-2000mm;高为500-1000mm。4.按照权利要求1所述的快速装配式人工湿地填料单元，其特征在于，所述硬聚氯乙烯管UPVC管径为①15mm。5.—种采用权利要求1所述快速装配式填料单元组建的人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述人工湿地污水处理系统自上而下包括，土壤层、隔土层、承托层、人工填料单元层、卵石承托层、防渗层，所述土壤层为地表200-400mm厚的土:t裏，其中种植植物，所述隔土层为厚0.5-4mm的无纺布，所述承托层为厚15-22mm的带孔塑料PE板材，所述人工填料单元层由所述快速装配式填料单元水平紧密排列形成，所述卵石承托层由粒径25mm-40mm的卵石组成，厚度170-250mm，所述防渗层为1.0-2.Omm土工膜HPDE。6.按照权利要求5所述的人工湿地污水处理系统，其特征在于，所述人工湿地污水处理系统底部及四周为砖砌、素混凝土或原土夯实，底部向水流出端形成下斜坡。全文摘要本发明公开了一种快速装配式人工湿地填料单元，包括硬聚氯乙烯管外框骨架和固定于其上的弹性填料，所述弹性填料间距为100-200mm；同时提供一种采用上述装配式填料单元组建的人工湿地污水处理系统，所述人工湿地污水处理系统自上而下包括，土壤层、隔土层、承托层、人工填料单元层、卵石承托层、防渗层。本发明的人工湿地快速装配式填料单元采用模块化设计，工厂可批量生产；采用其组建的人工湿地污水处理系统生物量大，水力停留时间短，处理效果好，并且系统不堵塞、可修复、运行费用低、土地可复用。文档编号C02F3/34GK101293711SQ20081008908公开日2008年10月29日申请日期2008年4月17日优先权日2008年4月17日发明者刘士锐,统张,李志颖,王守中,董春宏申请人:总装备部工程设计研究总院