一种垂直流人工湿地的制作方法

本实用新型涉及一种垂直流人工湿地。

背景技术：

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽类似的地面，主要功能是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，实现对污水的高效净化。人工湿地因投资费用低、运行费用低及运行能耗低，管理简单，污水处理效果好等优势被广泛应用。但从已有的工程案例来看，人工湿地如果设计或管理不善，极易导致湿地主体的基质堵塞，堵塞已成为制约人工湿地推广应用的主要因素之一。堵塞的主要原因主要是有机物过度积累，而这些沉积在湿地主体的基质中的有机物有相当大一部分是可以被生物降解的。另一方面，微生物过度繁殖也是造成基质堵塞的一个原因。

人工湿地系统的水流状态是维持系统正常运行、使系统充分发挥净化效果的重要因素，但在发生堵塞后，基质的渗透系数会急剧下降，过水能力也随之降低，大量引入湿地系统的污水将直接雍积在湿地表面。长期积水会引发恶臭、导致蚊蝇滋生，恶化运行环境；雍水还会阻隔氧气向基质层内扩散，进而降低污染物(尤其是有机物和氨氮)的去除效果，出水不达标，同时缩短了人工湿地的运行寿命。

传统的解决或者缓解人工湿地堵塞的方法为定期将表层基质进行更换或者采用人工的方式将表层人工湿地基质进行翻耕，采用人工的方式将表层人工湿地基质进行翻耕虽然可以有效缓解人工湿地的堵塞，但会消耗大量的人工；另外将表层基质进行更换则需要大量的新的人工湿地基质作为材料，在重新铺设过程中也需要大量的人力和劳力，同时还需重新种植湿地植物，由于新基质表面附着的生物膜不成熟、湿地植物的根系和植株生物量不够完善，也会导致更换初期污水处理效果变差，污水处理后出水水质不达标情况发生等。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是如何防止人工湿地堵塞，由此得到一种垂直流人工湿地。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：该垂直流人工湿地包括湿地主体、配水系统，所述垂直流人工湿地设有两个独立的湿地主体，所述湿地主体之间通过水泥墙分隔，所述配水系统包括一根主进水管、两个配水单元，一个配水单元设置在一个湿地主体中、另一个配水单元设置在另一个湿地主体中，所述配水单元至少包括主布水管和主收水管，所述主布水管上设有等间距分布的出水部位，所述主收水管上设有等间距分布的收水部位，所述主布水管位于湿地主体的上部、所述主收水管位于湿地主体的下部，所述主进水管布置在湿地主体的一侧，所述主收水管布置在湿地主体的另一侧，所述主布水管都通过电磁阀与主进水管连接。

在该技术方案中两个独立的湿地主体在配水系统的调度控制下可以独立工作，进而形成一个湿地主体处于工作状态、另一个湿地处于休整状态，实现两个湿地主体之间轮换的技术效果，干湿交替工作。

在该交替运行模式下，对需要修正的湿地主体可选择合适的时机停止进水，适度排空湿地主体的基质中的积水，使大气中的氧气能进入基质层，促进好氧微生物的繁殖代谢，以彻底降解基质中过度积累的有机物；同时由于系统停止进水，微生物新陈代谢所需要的营养物质不能得到持续补充，基质中的微生物会逐渐进入内源呼吸期，消耗本身资源并逐渐老化衰亡，因此微生物过度繁殖的问题也可以得到解决。

为了便于收集该垂直流人工湿地的出水，所述主进水管与主收水管之间的坡度为4‰。

为使垂直流人工湿地进水均匀分布，所述配水系统还包括分布水管，所述分布水管安装在主布水管的出水部位，所述主布水管两侧各设有一排等间距排列的分布水管且两排分布水管错位分布，所述分布水管上设有等间距分布的出水口，所述主布水管和分布水管处于同一安装平面上。

进一步保证垂直流人工湿地进水均匀分布，所述分布水管垂直于主布水管。

同样为了便于收集该垂直流人工湿地的出水，本实用新型对配水系统进一步优化，优选的，所述配水系统还包括分收水管，所述分收水管安装在主收水管的收水部位，所述主收水管一侧设有一排等间距排列的分收水管，所述分收水管上设有等间距分布的收水口，所述分收水管的末端延伸至主进水管的下方，所述主收水管和分收水管处于同一安装平面上。

为了能将水流路径均分分布在湿地主体内，所述分收水管垂直于主布水管。

分收水管是堵塞最易发生的部位，为了能在堵塞时采取最有效的解决办法，所述分收水管的末端安装有竖管，所述竖管一端位于湿地主体表面，这样在堵塞时可以将高压水或者高压气通入竖管对分收水管进行反冲洗。正常运行时竖管的位于主体表面的该端可作为自然导气管，提高湿地溶解氧含量。

由于进水含有大量悬浮物，再加上基质中分布的植物的根系生长，基质的有效孔隙会逐渐减小，且进水端各种污染物浓度较高，微生物大量繁殖，故进水端更容易发生堵塞现象。为有效预防进水端易堵塞现象，所述湿地主体的基质密度在重力作用方向上逐渐增加，所以该垂直流人工湿地采用反级配布方式的基质，这样可以有效预防进水端易堵塞的情况。

本实用新型采用上述技术方案：该垂直流人工湿地采用两个独立的湿地主体交替运行模式消除堵塞原因，保证湿地主体在维持原有结构的情况下分解有机物、消耗微生物，从而可以高效维持垂直流人工湿地的工作效率、降低管理难度和运营成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步具体说明。

图1为本实用新型一种垂直流人工湿地的主布水管和分布水管分布结构示意图；

图2为本实用新型一种垂直流人工湿地的主收水管和分收水管分布结构示意图；

图3为本实用新型一种垂直流人工湿地的结构示意图；

图4为本实用新型一种垂直流人工湿地的的配水系统结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，垂直流人工湿包括湿地主体1、配水系统。每个湿地主体1结构相同且，湿地主体1的底部和侧部都包裹有水泥墙2，进而两个湿地主体1之间通过水泥墙2分隔开来。湿地主体1包括了基质3和挺水植物。基质3包括粒径为40-60mm的碎石、粒径为30-50mm的碎石、粒径为10-20mm的沸石、粒径为6-12mm的无烟煤，并且前述四者在重力作用方向上依次排列，即在竖直方向上从上往下依次排列；由于为40-60mm的碎石的密度大于粒径为30-50mm的碎石的密度、粒径为30-50mm的碎石的密度大于粒径为10-20mm的沸石的密度、粒径为10-20mm的沸石的密度大于粒径为6-12mm的无烟煤的密度，故基质3密度在重力作用方向上逐渐增加。

如图1、2、3、4所示，配水系统包括一根主进水管4、两个配水单元，该主进水管4服务于两个配水单元。每个配水单元的结构相同，都包括了主布水管5、分布水管6、主收水管7、分收水管8、竖管9。主布水管5上设有等间距分布的出水部位，分布水管6安装在主布水管5的出水部位处且分布水管6垂直于主布水管5，主布水管5两侧各设有一排等间距排列的分布水管6且两排分布水管6错位分布，分布水管6上设有等间距分布的出水口，主布水管5和分布水管6处于同一安装平面上。主布水管5一端伸入在基质3中，另一端通过电磁阀10与主进水管4连接；分布水管6都埋入基质3中。

主收水管7也埋入基质3中，主布水管5的一端作为配水单元的出水端。主布水管5位于湿地主体1的上部、主收水管7位于湿地主体1的下部，并且主进水管4布置在湿地主体1的一侧，主收水管7布置在湿地主体1的另一侧。在重力作用方向上主布水管5与主收水管7错位分布。主进水管4与主收水管7之间的坡度为4‰。主收水管7上设有等间距分布的收水部位，分收水管8埋入基质中且安装在主收水管7的收水部位，分收水管8垂直于主布水管5，主收水管7一侧设有一排等间距排列的分收水管8，分收水管8上设有等间距分布的收水口，分收水管8的末端延伸至主进水管4的下方，分收水管8也埋入基质3中，主收水管7和分收水管8处于同一安装平面上。每根分收水管8的末端安装有竖管9，竖管9一端与分收水管8连接、另一端位于湿地主体1表面；平时竖管9露出在湿地主体1表面的该端可以安装堵头，平时去掉堵头，使竖管9内部能与大气环境连通。

使用时，只有一个配水单元中的电磁阀10打开、另一个配水单元的电磁阀10关闭，这样两个湿地主体1中只有一个湿地主体1处于工作状态，另一个湿地主体1处于休整状态。净化后的水从主布水管5的出水端流出，若水质从达标状态逐渐转变为不合格状态时，调整到另一个湿地主体1工作，而在前处于工作状态的湿地主体1进入休整状态。处于休整状态的湿地主体1中配水系统停止向其供水，使得大气中的氧气能顺势进入该湿地主体1的基质3层中，促进好氧微生物的繁殖代谢，以彻底降解基质3中的过渡积累的有机物；同时由于系统停止进水，微生物新陈代谢所需要的营养物质不能得到持续补充，基质3中的微生物会逐渐进入内源呼吸期，消耗本身资源并逐渐老化衰亡，因此微生物过度繁殖的问题也可以得到解决。当发现出水量变小或长时间未进行反冲洗时，可分别在竖管9处连接高压水或气进行反冲洗，反冲洗时，用堵头将其余竖管作临时堵塞。未进行反冲洗操作时，竖管9的端口呈敞开状态，外界空气可通过竖管进入人工湿地，增加人工湿地溶解氧。