一种强化无堵型垂直潜流人工湿地的制作方法

本实用新型涉及人工湿地，特别是一种强化无堵型垂直潜流人工湿地。

背景技术：

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种污水处理生态工程技术。经过四十多年的发展，人工湿地由于兼具污水净化处理功能和生态环境美化功能，已广泛应用于微污水体治理、生活污水（深度）处理、湖泊污染防治等领域，还被认为是生态文明建设与海绵城市建设最重要的生态基础设施之一。

然而，我国人工湿地工程应用中普遍存在污水处理效果差和填料易堵塞等现实问题，亟需提供一种强化无堵型人工湿地。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够长效稳定运行的强化无堵型垂直潜流人工湿地。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种强化无堵型垂直潜流人工湿地，包括多个湿地单元，每个湿地单元包括床层结构、进出水系统和排空系统，所述床层结构包括设置于四周的边墙、设置于底部的防渗层和设置于防渗层上面的多个填料层；所述进出水系统包括主进水管和开设有通孔的布水管网、集水管网，主进水管和布水管网的进水端连接于进水三通控制阀的两端，进水三通控制阀的另一端经辅进水管、进水控制阀连接集水管网的一端，集水管网的另一端和主出水管连接于出水三通控制阀的两端，且布水管网的出水端经出水控制阀、辅出水管连接出水三通控制阀的另一端；所述排空系统包括顶部均匀开槽的排空管网和设置于排空管网输出端的排空阀；所述布水管网分布于床层结构的顶层填料层内，所述集水管网分布于床层结构的底层填料层内，所述排空管网设置于底层填料层下面。

申请人经过长期的工程调研、工艺研究、运行实践及分析总结，发现人工湿地进水系统布水不均、填料选择及级配不合理、水生植物配置不合理、湿地内部出现厌氧运行情况、湿地运行中产生的沉淀物、截留物和填料表面剥落的生物膜在湿地内长期积存等是造成污水处理效果差和填料易堵塞问题的根本原因。因此，本实用新型通过将湿地单元内的布水管网、集水管网经两根辅水管和两个三通控制阀连通，并通过多个操作阀门控制水流走向，实现布水管网和集水管网的功能切换，从而将下行潜流湿地转换成上行潜流湿地，实现对填料的反向冲洗。这样就在湿地单元内设置了正常模式和反冲洗模式布水，进而优化改善了人工湿地进水系统、出水系统。另外，本实用新型在湿地单元内设置3个以上的填料层及合理的填料级配加大了湿地床层结构的工作深度、截面积和保障了填料间的空隙空间，为发挥污水净化作用的微生物创造了较大生存空间。配合排空系统的操作，将排空阀接入排空管网的输出端，可将湿地运行中产生的沉淀物、截留物、填料表面剥落的生物膜和反冲洗洗脱的杂质等快速有效排出，从而预防填料堵塞，最终使湿地单元无堵塞长效运行。

进一步地，所述填料层的厚度为0.3~0.5m，多个填料层的总厚度为1.0~1.5m。

进一步地，所述各填料层的填料为碎石混合填料，所述碎石混合填料为石灰石、花岗岩、沸石、石英砂中的一种或多种，且中间填料层的填料粒径最小，位于中间填料层两侧的填料层的填料粒径较中间填料层的填料粒径逐步增大。

进一步地，所述防渗层铺设在夯实的素土上，且所述防渗层由两布一膜的土工防渗膜和位于土工防渗膜上、下方的砂粒保护层组成。

进一步地，所述中间填料层的填料粒径范围为15~30mm；位于中间填料层两侧的填料层的填料粒径范围为35~50mm。

进一步地，所述底层填料层的断面设置为w型，且所述底层填料层的底部中心设置排空管安装位置，排空管埋藏在底层填料内的排空管安装位置，利用排空管网上的槽状漏斗式结构收集悬浮物等杂质。

进一步地，所述顶层填料层的表层填料中种植水生植物，以增加美观性。

进一步地，所述进水三通操作阀门和出水三通控制阀整体结构呈t型，且所述辅进水管和辅出水管均垂直设置。

进一步地，所述排空管网的输出端设置排空泵，可将湿地运行中产生的沉淀物、截留物、填料表面剥落的生物膜和反冲洗洗脱的杂质等快速有效排出，从而预防填料堵塞，最终使湿地单元无堵塞运行。

附图说明

图1是本实用新型强化无堵型垂直潜流人工湿地的结构示意图。

图2是本实用新型进出水系统和排空系统结构示意图。

图3是本实用新型床层结构、排空系统的断面图。

图中：1为主进水管，2为进水三通控制阀，3为布水管网，4为辅进水管，5为进水控制阀，6为集水管网，7为出水控制阀，8为辅出水管，9为出水三通控制阀，10为主出水管，11为排空管，12为边墙，13为防渗层，14为顶层填料层，15为中层填料层，16为底层填料层。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

为了便于描述，各部件的相对位置关系（如：上、下、左、右等）的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。

实施例1：

如图1－图3所示，本实用新型强化无堵型垂直潜流人工湿地一实施例包括多个湿地单元，每个湿地单元包括床层结构、进出水系统和排空系统。

床层结构包括设置于四周的边墙12、设置于底部的防渗层13和设置于防渗层13上面的多个填料层。防渗层13铺设在夯实的素土之上，且防渗层13由两布一膜的土工防渗膜和位于土工防渗膜上、下方的砂粒保护层组成。多个填料层为至少3个填料层，即至少包括顶层填料层14、中层填料层15及底层填料层16，各填料层厚度为0.3~0.5m，多个填料层的总厚度为1.0~1.5m。各填料层的填料为石灰石、花岗岩、沸石、石英砂中的一种或多种组成的碎石混合填料，且中间填料层的填料粒径最小，粒径范围为15~30mm；位于中间填料层两侧填料层的填料粒径较中间填料层的填料粒径逐步增大，粒径范围为35~50mm。底层填料层16的断面设置为w型，使其底部中心形成排空管安装位置。

顶层填料层的表层填料中种植有水生植物，该水生植物是美人蕉、芦苇、香蒲、黄菖蒲、再力花、千屈菜、灯芯草、茭白、旱伞草、梭鱼草中的一种或两种以上。

进出水系统包括主进水管1、布水管网3、集水管网6，且进水管1和布水管网3的进水端连接于进水三通控制阀2的两端，进水三通控制阀2的另一端经辅进水管4、进水控制阀5连接集水管网6的一端，集水管网6的另一端和主出水管10连接于出水三通控制阀9的两端，且布水管网3的出水端经出水控制阀7、辅出水管8连接出水三通控制阀9的另一端。布水管网3分布于床层结构的顶层填料层14内，集水管网6分布于床层结构的底层填料层16内，但布水管网3和集水管网6的进、出水端伸出湿地单元，且位于湿地单元内的布水管网3和集水管网6的水管上均匀开孔，以便对湿地单元内的填料层均匀布水。主进水管1、主出水管10、辅进水管4和辅出水管8均设置于湿地单元外，且主进水管1、主出水管10、辅进水管4和辅出水管8上均不开孔，仅用于过水。本实施例中，进水三通操作阀门2和出水三通控制阀9分别具有三个进、出水端，各个进、水端可分别控制启闭，且进水三通操作阀门2和出水三通控制阀9整体结构呈t型，辅进水管4和辅出水管8均垂直设置。

排空系统包括排空管网11和排空阀（图中未示），排空管网11设置于底层填料层16下的排空管安装位置，排空管网11的输出端穿越边墙12后对外排水，且排空管网11的输出端上设置排空阀，排空管顶部管面均匀开槽，通过槽口收集湿地单元内的沉积物，打开排空阀，排空管网11内液体可自流流出湿地单元，当然，也可以在排空管网11的输出端设置排空泵。

本实用新型使用时，正常模式下，通过进水三通操作阀门2控制水流从主进水管1进入布水管网3，布水管网3对湿地单元均匀布水，进水控制阀5、出水控制阀7关闭，集水管网6均匀集水，通过出水三通操作阀门9控制水流从集水管网6进入主出水管10，流出湿地单元。

反冲洗模式下，通过进水三通操作阀门2控制水流从主进水管1进入辅进水管4，进水控制阀5、出水控制阀7均打开，通过集水管网6对湿地单元均匀布水，布水管网3对湿地单元均匀集水，通过出水三通操作阀门9控制水流从辅出水管8进入主出水管10，流出湿地单元。

在正常模式和反冲洗模式下，排空管网11收集湿地单元运行中产生的沉淀物、截留物、填料表面剥落的生物膜和反冲洗洗脱的杂质，收集一段时间后，打开排空阀或排空泵，将排空管网11收集的杂物有效排出，从而预防填料堵塞，最终使湿地单元无堵塞运行。

我国中部城市某污水处理厂设计规模为4万吨/日，采用“msbr+人工湿地”污水再生组合工艺，通过人工湿地将msbr二级生化一级b标准出水进一步深度净化到一级a排放标准。该人工湿地采用一种用于脱氮除磷的复合人工湿地工艺系统，该工艺系统包括相互串联的三级复合人工湿地，其中一级复合人工湿地由一级好氧生物塘和本实用新型所述的垂直潜流人工湿地组成。该污水处理厂（包括人工湿地）已稳定运行6年时间，人工湿地没有出现填料堵塞的情况。2017年，该污水处理厂（包括人工湿地）日均处理水量为4.6万吨/日，该垂直潜流人工湿地日均进出水水质监测数据为：进水水质约为cod29.5mg/l、ss16mg/l、tn18.5mg/l、tp0.75mg/l，出水水质约为cod20.5mg/l、ss9mg/l、tn15.6mg/l、tp0.57mg/l。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。