一种适于低温环境运行的人工湿地的制作方法

本实用新型涉及生态环保技术领域，特别涉及以一种适于低温环境运行的人工湿地。

背景技术：

人工湿地作为一种新型污水处理工艺，是在有一定长宽比和底面坡度的洼地中由土壤和填料(如砾石、沸石等)混合组成填料床，并在床体表面种植具有性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇、蒲草等)，形成的一个独特土壤－植物－微生物生态系统，废水在床体填料缝隙中流动或在床体表面流动，对污水进行处理。它具有建造和运行费用低、维护简单、处理效果好、适用范围广、对负荷变化适应能力强等优点，可广泛应用于城镇污水，畜牧业、食品业污水等的处理。目前人工湿地主要有以下几种布水方式：

表面流人工湿地，与自然湿地最为接近，污水在湿地表面流动，具有投资省、操作简便、运行费用低等优点，但占地面积较大，水力负荷较低，去污能力有限，水位较浅多在0.1m～0.9m之间，氧主要来源于水体表面扩散、植物根系的传输，但传输能力十分有限。进水可靠重力流，也可以靠压力流。湿地系统运行受气候影响较大，冬季容易结冰。

水平潜流湿地的布水系统与表面流基本相同。一般进水先流经粗砾石填料区，其作用是强化在深度和宽度上的均匀布水。出水口一般用埋在出水口端粗砾石中的穿孔管集水，然后通过管道排出，床体设有防渗层，防止污染地下水。水平潜流湿地一般表面平整，避免存在坡度。同时，表面平整对植物移植培养所需的水力淹没条件也很有利。床深视植物的根系生长深度确定，一般30～60cm。与自由表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对bod、cod、ss、重金属等污染物的去除效果好。但其脱氮除磷效果不如垂直潜流人工湿地。

垂直潜流湿地的水流情况综合了表流湿地和潜流湿地的特性，包括简单垂直流人工湿地、逆向垂直流人工湿地和复合垂直流人工湿地，主要补水设计思路为：水流在基质床中基本上呈由上向下的垂直流，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直潜流人工湿地的硝化能力高于水平潜流人工湿地，可用于处理氨氮较高的污水。但构造比较复杂，且对ss去除率不高，且湿地系统运行受气候影响较大。

上述三种湿地单独应用存在如下问题：1、单纯使用表面流人工湿地，其负荷小，处理效果差，系统运行受温度影响较大；2、单纯使用水平潜流人工湿地，负荷及处理效果较表面流人工湿地好，且系统运行受温度影响较大；3、单纯使用垂直流人工湿地，处理效果较以上两种方式较好，但由于布水方式在湿地上部，低温情况下无法运行，甚至会对进水管产生不可逆损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适于低温环境运行的人工湿地，将垂直流布水方式和水平潜流布水方式进行并联，解决单纯采用垂直流布水方式在低温、水量小的条件下运行状况不佳的问题。

本实用新型提供的技术方案为：

一种适于低温环境运行的人工湿地，给水管道、第一进水管和排水管道连通，第一进水管布设在湿地表面，排水管道布设在湿地底部，排水管道通过水位调节器连接排水口，第二进水管与第一进水管并联在给水管道上，所述第二进水管布设在湿地底部并高于排水管道，其中，所述给水管道与第一进水管的连接处安装第一阀门，所述给水管道与第二进水管的连接处安装第二阀门。

优选的是，还包括蓄水池，给水管道的进水口伸入蓄水池液面下。

优选的是，所述给水管道的进水口水泵。

优选的是，所述第一阀门和第二阀门采用蝶阀。

优选的是，所述湿地从上到下依次为植物层、火山岩层、小粒径碎石层、大粒径碎石层、土工布层、黏土层。

优选的是，所述大粒径碎石层的碎石粒径为φ32-50mm，所述小粒径碎石层的碎石粒径为φ16-32mm。

本用新型的有益效果为：1、水温较高及水量较大时，湿地整体采用垂直流布水方式，保证处理效果；2、水温较低、水量较小时，湿地整体采用潜流布水方式，由水位调节器调节水位，在湿地上部形成一层保温冰盖，同时收割湿地植物对湿地进行保温覆盖，对湿地下部潜流进行保温，从而达到低温情况下湿地运行的目的。

附图说明

图1为本实用新型所述的适于低温环境运行的人工湿地的结构示意图。

图2为本实用新型所述的适于低温环境运行的人工湿地的截面层状图。

附图标记：1、蓄水池；2、水泵；3、给水管道；4、第一进水管；5、排水管道；6、水位调节器；7、排水口；8、第二进水管；9、第一阀门；10、第二阀门；11、黏土层；12、土工布层；13、大粒径碎石层；14、小粒径碎石层；15、火山岩层；16、植物层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

图1示出了本实用新型的适于低温环境运行的人工湿地的一种实现形式，湿地包括：蓄水池1、水泵2、给水管道3、第一进水管4、排水管道5、水位调节器6、排水口7、第二进水管8、第一阀门9、和第二阀门10。

蓄水池1的液面高度低于湿地液面高度，给水管道3的进水口伸入蓄水池1液面下，并且其进水口安装水泵2，保证水从低液位进入到湿地的表面。给水管道3、第一进水管4和排水管道5连通，第一进水管4布设在湿地表面，排水管道5布设在湿地底部，排水管道5通过水位调节器6连接排水口7。此时，湿地整体采用垂直流布水方式，保证处理效果，

污水的处理过程为：污水从蓄水池1经水泵2泵入，依次给水管道3、第一进水管4和排水管道5排入水位调节器6，再经排水口7排出。

如图1所示，湿地还布设有潜流布水方式，第二进水管7与第一进水管4并联在给水管道3上，第二进水管7布设在湿地底部并高于排水管道5，其中，给水管道3与第一进水管4的连接处安装第一阀门9，所述给水管道3与第二进水管7的连接处安装第二阀门10，通过调节第一阀门9和第二阀门10的开关，当关闭第一阀门9，打开第二阀门10，水进入到第二进水管7，再从按水平潜流布水方式进入湿地，即水经湿地处理后通过排水管道5进入水位调节器6，由水位调节器6经排水口7将水排出。

本实施例所示的适于低温环境运行的人工湿地，通过调节第一阀门9，和第二阀门10的开关，使垂直流布水方式和潜流布水方式单独运行，适用于不同温度及水量的情形；也可以两种布水方式同时运行，并通过调节两种布水方式的水量，使本实用新型的湿地适用范围更广。

当水温较高及水量较大时，湿地整体采用垂直流布水方式，湿地整体进水流程为通过提升水泵2，将水提升至给水管道3，关闭第二阀门10，打开第一阀门9，水进入到第一进水管4，按垂直流布水方式进入湿地，水经湿地处理后通过排水管道5进入水位调节器6，由水位调节器6经排水口7将水排出；

当水温较低、水量较小时，湿地整体进水流程为通过提升水泵2，将水提升至给水管道3，关闭第一阀门9，打开第二阀门10，水进入到第二进水管7，按水平潜流布水方式进入湿地，通过水位调节器6将湿地内水位提升至与湿地滤料持平(此水位高程可依据各湿地实际情况选取)，此时气温降至0℃以下，水面开始结冰形成冰盖，冰盖对下层水起到保温作用，待冰盖厚度达到保温厚度(此冰盖厚度可根据各地温度进行调节)，同时收割湿地内种植植物，对整个湿地进行保温覆盖，水经湿地处理后通过排水管道5进入水位调节器6，由水位调节器6经排水口7将水排出；

在另一实施例中，第一阀门9和第二阀门10采用蝶阀，保证进水管道的通断，并避免被腐蚀，延长使用寿命。

在另一实施例中，如图2所示，湿地从上到下依次为湿地从上到下依次为植物层16、火山岩层15、小粒径碎石层14、大粒径碎石层13、土工布层12、黏土层11，黏土层11采用黏土进行夯实处理，夯实度>93％，厚度约为300mm。土工布层12的规格为600g/m²，大粒径碎石层13厚度为200mm，小粒径碎石层14厚度为200mm，火山岩层15厚度为1100mm，植物层16多采用芦苇、蒲草等湿地植物。本实用新型的湿地采用多层结构，保证对污水的净化处理效果。

在另一实施例中，大粒径碎石层的碎石粒径为φ32-50mm，所述小粒径碎石层的碎石粒径为φ16-32mm。

本实用新型的适于低温环境运行的人工湿地具有如下优点，1、水温较高及水量较大时，湿地整体采用垂直流布水方式，保证处理效果；2、水温较低、水量较小时，湿地整体采用潜流布水方式，由水位调节器6调节水位，在湿地上部形成一层保温冰盖，同时收割湿地植物对湿地进行保温覆盖，对湿地下部潜流进行保温，从而达到低温情况下湿地运行的目的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。