应用于大水量人工湿地的布水集水系统的制作方法

本实用新型涉及人工湿地技术领域，尤其是涉及一种应用于大水量人工湿地的布水集水系统。

背景技术：

自1953年德国首次进行人工湿地研究开始，人工湿地技术在欧美国家有了广泛的实践应用。在国内，上世纪80-90年代，也开始了人工湿地技术的研究和实践，但尚没有如欧美国家那样大规模的实践运用。随着国家对生态环保的日益高度关注，人工湿地技术应有更多更广泛的应用。近几年，苏州在进行积极的实践和探索，相城区莲花岛、常熟市、太仓市、吴中区、高新区等都已有成功的案例，但是还未广泛得到应用。

人工湿地净化污水的主要组成部分是生态滤料、植物、微生物。由于植物根系的输氧作用以及好氧生物膜对氧的利用，根系不同距离的区域形成好氧/缺氧/厌氧的微环境。污水在湿地单元下渗的过程中，污染物主要通过生态滤料和植物根区生长的无数去污“微生物膜单元”进行降解，浓度逐渐降低。湿地能否有效的按照设计布水集水以及是否能够快速均匀的将水分配到整个人工湿地表面，是能人工湿地工作效率的一大影响因素，尤其是对于面积较大的人工湿地单元，而且人工湿地在布水之后需要时间对其进行复氧。目前，国内外对此方面的研究接触尚少。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种均匀布水并且能够充分复氧的应用于大水量人工湿地的布水集水系统。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种应用于大水量人工湿地的布水集水系统，包括

-调节池，用于将污水汇总并对污水进行分配；

-进水总渠，连接于调节池的出水口，用于导流污水；

-进水支渠，连接于进水总渠，用于将进水总渠的污水分配到垂直流湿地单元；

-垂直流湿地单元，用于接收污水并进行处理；

-布水渠，用于将进水支渠内的污水快速均匀地分布到垂直流湿地单元内；

所述的垂直流湿地单元至少两个，所述的进水支渠的数量与垂直流湿地单元的数量一致，每个所述的垂直流湿地单元均与一个所述的进水支渠对应；在每个与所述的垂直流湿地单元对应的进水支渠上设置用于控制进水支渠与布水渠连通的闸门及闸门控制组件，所述的闸门及闸门控制组件通过计算机程序控制其开启与关闭。

进一步，所述的闸门及闸门控制组件包括翻板闸门、用于控制翻板闸门开启和关闭的连接杆以及驱动连接杆的执行器。

进一步，所述的布水渠底部为混凝土层，在所述的混凝土层的两侧各设置一石笼结构，污水通过石笼结构流入垂直流湿地单元。

进一步，所述的石笼结构包括不锈钢网箱以及位于不锈钢网箱内的形状不规则的石块。

进一步，所述的石块的粒径位于150mm～250mm。

进一步，所述的垂直流湿地单元内设置溢流井以及集水总井，在所述的垂直流湿地单元底部铺设集水管，所述的集水管有两端部，其中一端部为通气孔伸出垂直流湿地单元的表面，另一端部与溢流井连通，所述的集水管通过集水总管将水汇聚到集水总井内，所述的集水总井内部连通出水井。

进一步，相邻的两个所述的集水管正反交替安装其通气孔以及溢流井位于不同端部。

进一步，所述的溢流井上设置格栅罩。

进一步，所述的垂直流湿地单元的出水口连接饱和流湿地单元。

进一步，所述的进水总渠与饱和流湿地单元之间设置一旁通管，所述的旁通管与垂直流湿地单元并联。

本实用新型的有益效果是：采用上述系统，能够保证在大流量的人工湿地内进行均匀地布水，并通过计算机程序的控制，实现不同垂直流湿地单元间歇运行，有足够的复氧时间，有利于高效的发挥人工湿地的处理能力，实现智能自动化控制，节省系统运营的人力和时间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型进水支渠的剖视结构示意图；

图3是本实用新型闸门及闸门控制组件的结构示意图；

图4是本实用新型垂直流湿地单元的俯视结构示意图；

图5是本实用新型垂直流湿地单元的剖视结构示意图。

图中：1、调节池；2、进水总渠；3、进水支渠；4、布水渠；5、垂直流湿地单元；6、饱和流湿地单元；7、闸门及闸门控制组件；8、集水管；9、溢流井；10、集水总井；11、集水总管；12、出水井；71、翻板闸门；72、连接杆；73、执行器；81、通气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

如图1和图2所示一种应用于大水量人工湿地的布水集水系统，包括

-调节池1，用于将污水汇总并对污水进行分配；

-进水总渠2，连接于调节池1的出水口，用于导流污水；

-进水支渠3，连接于进水总渠2，用于将进水总渠2的污水分配到垂直流湿地单元5；

-垂直流湿地单元5，用于接收污水并进行处理；

-布水渠4，用于将进水支渠3内的污水快速均匀地分布到垂直流湿地单元5内，位于垂直流湿地单元5的中间位置；

所述的垂直流湿地单元5至少两个，所述的进水支渠3的数量与垂直流湿地单元5的数量一致，每个所述的垂直流湿地单元5均与一个所述的进水支渠3对应；每个所述的垂直流湿地单元5其工作过程分为布水时间和非布水时间，均通过计算机控制程序进行控制；在进行污水处理时间范围内，在进行污水处理时间范围内，至少有一个垂直流湿地单元5处于布水时间且至少有一个垂直流湿地单元5处于非布水时间。上述系统通过计算机程序控制保证实现间歇运行，提供足够的时间进行复氧；进一步，所述的垂直流湿地单元5的出水口连接饱和流湿地单元6，通过垂直流湿地单元5与饱和流湿地单元6提供高效的处理效果，所述的进水总渠2与饱和流湿地单元6之间设置旁通管，旁通管与垂直流湿地单元5并联，可以在应急或运行需求下打开，使污水略过垂直流湿地单元5直接进入饱和流湿地单元6。污水从位于高处的调节池1通过重力的作用由管道流入进水总渠2，进水总渠2在运行时水位应保持在1.25m ～1.5m之间。

上述系统主要采用间歇布水方式，通过计算机程序控制，进行布水时，进水支渠3与布水渠4之间连通，其间歇布水的具体计算公式如下：

T=24÷B；

t=24÷X÷B；

v=V÷X÷B；

t₁=v÷L；

其中：V为污水的每日处理量；X为垂直流湿地单元5的个数；T为处理的批次间隔；B为每日布水批次；L为布水流速；t为两组垂直流湿地单元5的开始布水间隔（每组至少两个垂直流湿地单元5）；v为单个垂直流湿地单元5单次布水量；t₁为单个垂直流湿地单元5单次布水时间。

每个单元每T小时进行一次布水，每日共布水约B批次，每次布水大约t₁分钟，每次布水量大约在v立方米。在每次布水中，多个垂直流湿地单元4将并联进行布水，其余的垂直流湿地单元5则处于非布水时间，即休息复氧的状态。

实施例：垂直流湿地单元5总共有22块，将其安装数字进行顺序标号，每一块垂直流湿地单元5都有一个数字编号，并将这22块分为六组，其分组情况为{①/⑦/⑬/⑲}、{②/⑧/⑭/⑳}、{③/⑨/⑮}、{④/⑩/⑯/㉑}、{⑤/⑪/⑰/㉒}、{⑥/⑫/⑱}，每四块或者三块垂直流湿地单元5编入一组，每组垂直流湿地单元组与一块饱和流湿地单元6对应，布水次序按垂直流湿地单元5的编号依次布水，每个单元开始布水t分钟之后，下一顺位的单元开始布水（即编号①的垂直流湿地单元5开始布水t分钟之后，编号②的垂直流湿地单元5开始布水），以此类推，在每块垂直流湿地单元5布水t₁分钟后停止，在同一时间内每组垂直流湿地单元组中保证仅有一块垂直流湿地单元5进行布水。

如图2和图3所示与所述的垂直流湿地单元5对应的进水支渠3上设置用于控制进水支渠3与布水渠4连通的闸门及闸门控制组件7；所述的闸门及闸门控制组件7包括翻板闸门71、用于控制翻板闸门71开启和关闭的连接杆72以及驱动连接杆72的执行器73；翻板闸门71与进水支渠3底部连接，通过计算机程序对执行器73的控制驱动连接杆72的运动，带动翻板闸门71进行转动，完成连通或者切断进水支渠3和布水渠4之间的联系；当翻板闸门71放下时，水道开启，污水从进水支渠3内流入布水渠4进行布水，反之，水道关闭停止布水。上述闸门的形式可以是其它方式，例如闸板阀门，其结构形式可以为上下运动的阀板，安装在阀板上的螺杆，以及驱动螺杆转动的电机，螺杆转动带动阀板上下运动，实现开启和关闭。

为了方便进行布水，布水渠4底部为混凝土层，在所述的混凝土层的两侧各设置一石笼结构，污水通过石笼结构流入垂直流湿地单元5内，所述的石笼结构包括不锈钢网箱以及位于不锈钢网箱内的形状不规则的石块，所述的石块的粒径位于150mm～250mm。布水渠4的宽度设计在1.5m，其旁边石笼高度为0.5m，石笼底部高度与垂直流湿地单元5的表面一致。污水顺着布水渠4流动，从两侧的石笼结构内的石块之间的缝隙向下渗透，污水达到石笼结构底部进入垂直流湿地单元5内进行净化。

如图4和图5所示在垂直流湿地单元5内设置溢流井9以及集水总井10，在所述的垂直流湿地单元5底部铺设集水管8，集水管8可采用HDPE单壁透水波纹管、PVC管制作而成，所述的集水管8有两端部，其中一端部为通气孔81伸出垂直流湿地单元5的表面，通气孔81的主要目的是给湿地内部输氧，，还可以对集水管8内部进行清理，另一端部与溢流井9连通，溢流井9的主要作用是当水量超过设计时，对污水进行溢流，在溢流井9上设置格栅罩，能够防止大块漂浮物进入并堵塞管道；在设计时，相邻的两个集水管8正反交替安装其通气孔81以及溢流井9位于不同端部，其距离设置在1.6m，这样垂直流湿地单元5进行溢流的时候，污水能够比较均匀的进行分布；所述的集水管8通过集水总管11将水汇聚到集水总井10内，所述的集水总井10内部连通出水井12，在出水井12上安装有出水阀门用于控制出水量。

垂直流湿地单元5内的出水井12将污水排入饱和流湿地单元6内进行处理，最后进行回用或排入自然水体。同时，饱和流湿地单元6后部设有溢流闸门，当水位超出饱和流湿地单元6承受范围时直接溢流进入自然水体。

综上，上述系统不仅实现了对垂直流湿地单元5的间歇布水，保证每个垂直流湿地单元5均具有足够的复氧时间，并对垂直流湿地单元5部分结构进行优化，同一集水管8的通气孔81以及溢流井9位于两端部，并且相邻的集水管8采用方向交错排列，使得相邻的两个集水管8的通气孔81与溢流井9位于同一侧，保证溢流均匀；对布水渠4进行优化，石笼结构更加方便进行布水；整个系统采用计算机程序进行控制，实现了智能化和自动化，节省了大量的人力成本；整个系统优化了人工湿地的复氧过程以及水力分布，具有布水均匀、集水可控等优点，为人工湿地的长期有效运行提供保障。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。