一种干湿交替的潜流湿地净化系统及其操作方法与流程

本发明涉及一种人工湿地净化系统，更具体地说，它涉及一种干湿交替，提高污水净化效率的潜流湿地净化系统。

背景技术：

人工湿地在污水处理过程中，污水处理能力常常受到湿地内溶解氧浓度不足的制约，由于缺少溶解氧，水体中的硝化作用受到抑制，氮、磷消减速度受到了影响。研究表明，湿地床处理受污染景观水体中，床体内溶解氧不足(<2mg/L)是导致出水水质尤其是出水感官形状指标不理想的主要原因。

常规水处理系统通常借助高能耗设备来提升湿地内溶解氧浓度，例如曝气生物滤池、好氧生物接触氧化等等，它们增加了系统整体的建造成本与运营压力；而低能耗甚至无能耗的生态处理技术才是人工湿地能够持续运行的有力保障。如何因地制宜地控制潜流湿地净化系统中的溶解氧浓度，保证出水水质，是潜流湿地净化系统设计中的一个重要和关键的问题。

造成人工湿地溶解氧浓度较低的主要原因是污水长期淹没湿地填料，且硝化作用和好氧菌消耗氧气的速度大于氧气溶解的速度，导致湿地填料长久处于低氧状态。溶解氧不足将直接导致湿地植物根系易腐败，裸露水面蚊蝇滋生，水体黑臭，湿地填料堵塞等问题，使人工湿地净化功能逐渐变差。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计一种干湿交替的潜流湿地净化系统，解决上述问题。针对上述问题，本发明提供了一种应用于潜流湿地净化系统中的有效的自然富氧方法，其富氧过程主要是通过并联湿地塘床干湿交替实现的。

本发明采用的技术方案如下：一种干湿交替的潜流湿地净化系统，包括至少两个湿地池，所述湿地池并联设置，所述湿地池的一端设置入水口，所述入水口处设有支管，所述湿地池的另一端设置有出水口；所有所述支管与入水管连通，每个所述支管上设置有进水阀，所述湿地池之间设置有隔板，所述入水口的高度高于所述出水口高度。

进一步的，所述湿地池内设置有通气管，所述通气管上布置有多个通气孔，所述通气管的顶端高于所述湿地池最高水平面。

进一步的，所述通气管为斜纹PVC材质。

进一步的，所述通气管顶端高于湿地池最高水平面2-3cm。

进一步的，所述湿地池内设置有溶解氧浓度传感器。

进一步的，还包括进水阀控制系统，所述进水阀控制系统与所述溶解氧浓度传感器连接，所述进水阀控制系统与所述进水阀连接。

进一步的，所述入水口在所述湿地池上部，所述出水口在所述湿地池的下部。

一种干湿交替的潜流湿地净化系统的操作方法，包括至少两个湿地池，所述湿地池并联设置，所述湿地池的一端设置入水口，所述入水口处设有支管，所有所述支管与入水管连通，每个所述支管上设置有进水阀；其中一个所述湿地池进水时，其他湿地池的所述进水阀门关闭；同一所述湿地池进水阀门打开与关闭的时间t₀不小于所述湿地池注满污水的时间t_注加上所述湿地池溶解氧消耗的时间t_ɑ，即t₀≥t_注+t_ɑ。

进一步的，同一所述湿地池进水阀门打开与关闭的时间t₀不小于排水湿地池从开始排水到排空污水的时间t_排，即t₀≥t_排。

本发明的有益效果可以总结如下：

1.干湿交替的湿地净化系统能够显著提升原有湿地池的平均溶解氧浓度，从而进一步提升湿地系统对污水的处理效率；

2.湿地池中设置有通气管，能够为湿地内基质实时供氧，且保证了每一个湿地池在干湿交替的间歇，基质空隙内能够充分充氧；

3.本发明不同于其他已有的实现干湿交替的湿地设计，入水不停顿，避免频繁开闭水泵导致的设备损坏；

4.湿地池内水位的上下幅度变化，能够起到冲洗作用，从而避免了基质材料的堵塞。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图。

图2为本发明湿地池的结构示意图。

标号说明：

1、湿地池；2、入水口；3、出水口；4、入水管；5、进水阀；6、通气管；7、水生植物；8、生态种植层；9、吸附净化层；10、防堵塞层；11、碎石层；12、隔板；13、支管。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种干湿交替的潜流湿地净化系统，包括两个并联设置的湿地池1，所述湿地池1的一端设置有支管13，所述湿地池1的另一端设置有出水口3；所有所述支管13与入水管4连通，每个所述支管13上设置有进水阀5，进水阀5控制湿地池1进水的开启与关闭。

如图2所示，每一个湿地池1之间设置有间隔板12，保证污水无法从一个湿地池进入另一湿地池。

所述湿地池1内设置有通气管6，通气管6为斜纹PVC管材质，且斜纹PVC管上布满通气孔，通气管6顶端略高于湿地池1最高水平面2-3cm，保证其在湿地池1干、湿过程始终向基质层提供氧气。

湿地池1的底层铺放碎石层11，碎石层11上设置防堵塞层10，防堵塞层10上铺放吸附净化层9，吸附净化层9上设置生态种植层8，生态种植层8中种植水生植物7。

如图2所示的湿地池进水时，进水从入水口2进入湿地池，当湿地池注满后，入水与出水达到平衡状态，湿地的植物、微生物、基质层开始对污水中的污染物进行处理。在每个湿地池1中设置了溶解氧浓度传感器，预先设定当湿地池溶解氧浓度小于ɑmg/L时(ɑ根据湿地所在场地及入水水质状况自行设定)。逐渐关闭这个湿地池的进水阀5，开启其他的湿地池。

本发明的操作方法或步骤为：当一个湿地池(A1)进水时，另一个湿地池(A2)的进水阀5应保持关闭状态。

通过预先设定的程序控制进水阀5的打开与关闭，同一湿地池进水阀5打开与关闭的时间t₀应该大于等于湿地池1注满污水的时间t_注加上湿地池溶解氧消耗至ɑmg/L以下的时间t_ɑ，即t₀≥t_注+t_ɑ，且同一进水阀5打开与关闭的时间t₀应大于等于排水湿地池1从开始排水到排空基质孔隙内污水的时间t_排(t_排实际测量可得，一般介于20-40min之间)，即t₀≥t_排。

当A1注满后，入水与出水达到平衡状态，湿地的植物、微生物、基质层开始对污水中的污染物进行处理。在每个湿地池1中设置了溶解氧浓度传感器，预先设定当湿地池溶解氧浓度小于ɑmg/L时(ɑ根据湿地所在场地及入水水质状况自行设定)，开启A2的进水阀5向A2注水，并逐渐关闭A1注水阀；经过一段时间，当A2内溶解氧浓度也小于ɑmg/L时，则打开A1进水阀5开始向A1注水，并逐渐停止向A2注水，保证进入湿地系统水量基本不变，并重复这一过程。

需要说明的是，在某湿地池(如A1)停止进水，另外湿地池(如A2)开始进水的过程，正是湿地干湿交替的过程，A1内水位逐渐下降，直到完全排除，且基质吸附的水也自然流出，原本被污水填充的基质空隙逐步被空气填充，基质层恢复了富氧状态，由此，干湿交替的过程保证了各个湿地池在处理污水时始终保证高效状态。

所述湿地池1为典型潜流湿地，入水口2在湿地池1上部，出水池在湿地池1另一侧的下部。

之所以将干湿交替的技术思路应用于潜流湿地而非表留及垂直流湿地，是因为潜流湿地能够较为彻底的排空基质内的污水。

更加具体的步骤为:

1.当一个湿地池(A1)进水时，另一个湿地池(A2)的进水阀5应保持关闭状态，两个湿地池(A1及A2)的出水口3始终呈打开状态；

2.当A1注满后，入水与出水达到平衡状态，湿地的植物、微生物、基质层开始对污水中的污染物进行处理。

3.在每个湿地池中设置了不小于3个溶解氧浓度传感器，预先设定当湿地池1溶解氧浓度小于ɑmg/L时(ɑ根据湿地所在场地及入水水质状况自行设定)，至少有2个溶解氧浓度传感器检测到溶解氧浓度小于ɑmg/L时，A2开始注水，并同时逐渐关闭A1的进水阀5，保证进入湿地系统水量基本不变。

4.经过一段时间，当A2内溶解氧浓度也小于ɑmg/L时，则打开A1进水阀5，向A1内注满待处理的污水，并同时逐渐关闭A2进水阀5，保证进入湿地系统水量基本不变。

5.潜流湿地的处理过程应重复上述干湿交替的过程。

6.多个并联湿地池同时工作时，建议将湿地池分为两大湿地组，按照上述工作流程，按照A1组与A2组的顺序进行循环处理污水。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。