跌水辐流式表流人工湿地的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及人工湿地，特别是指一种跌水辐流式表流人工湿地。
【背景技术】
[0002] 人工湿地是主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作 用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、 微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分、养分吸收等。人工湿地属于综合生态 系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生的原理，按照结构与功能协调的原则，在 促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的二次污染， 通过对污水处理与资源化产生一定的景观效益与经济效益，是应用较广、效果较好的的废 水处理方式之一。任何单一因素均不能完全达到湿地系统的处理效果，任一因素出问题都 会影响到湿地系统的稳定运行。
[0003] 人工湿地系统主要分为表流式人工湿地系统、水平潜流式人工湿地系统和垂直流 人工湿地系统。表流人工湿地系统具有建造运行成本低、易于维护、可有效缓冲水力和污染 负荷的冲击、废水处理效果好、能够产生直接或间接经济效益等优点，但是目前大多数人工 湿地系统无法长期稳定运行，究其原因，主要有以下几点：
[0004] 1、表流人工湿地系统受温度影响较大，尤其北方冬季温度很低，系统中水生植物 枯萎，微生物在低温条件无法保持旺盛代谢活动，湿地基本处于停滞状态，无法起到应有作 用。
[0005] 2、表流人工湿地对水生植物根系的吸附净化作用依赖性大，若植物受到病虫害的 侵袭，枝叶与根部会大面积受损，进而影响到人工湿地的处理效果。
[0006] 3、表流人工湿地对溶解氧要求较高，一般微生物靠附着在植物根系附近获得溶解 氧，但其溶氧量仍显不足，不能满足水体微生物的代谢、繁殖。
[0007] 4、当表流人工湿地进水量激增时，水体中的有效微生物会随水流大量流失，而此 时的增殖速率远不及其流失率，因此系统中微生物浓度会急速降低，从而影响系统的处理 效能。
[0008] 若湿地系统中各环节无法长期稳定、协调运行，湿地系统将逐步失去对废水的处 理能力，而变为废水的储存场所，除造成了人力、物力及经济的损失外，环境的二次污染现 象也将十分严重。如何解决温度控制、病虫害防治、溶氧浓度、水生植物和有效微生物在湿 地系统中共生共利的问题，是湿地系统是否可以稳定运行的关键。
[0009] 基于以上原因，找到一种能长期稳定运行的表流人工湿地系统是目前人工湿地系 统研究的重点和难题。
[0010] 申请号为201210230987. 7的发明专利申请公开了一种水平聚流型人工湿地。该 专利采用水平聚流型结构，废水从外侧环形进水区收集废水，经由外而内的高度差进行跌 水充氧，再经内部扇形处理区调整流速从中心管排出，该发明对跌水充氧和调整系统污染 物负荷方面有较好作用，但是也有不足：一是在湿地运行过程中内部流速增大，且无相关拦 截附着或吸附措施，极易造成人工湿地系统中有效微生物大量流失，论文《人工湿地系统微 生物去除污染物的研究进展》（张巍等，2010. 4)和《不同植物人工湿地净化效果及基质微 生物状况差异分析》（奉小忧等，2011)中都论述了微生物对人工湿地水质净化的重要作用， 而微生物种群浓度降低使微生物净化降解污水效果下降，不利于湿地系统的长期运行；二 是表流人工湿地系统若遇天气变化（如暴雨）等情况时，该人工湿地系统的设计势必会导 引大量雨水通过中心跌水孔，极大增加水力负荷，使水流速度增大，降低有效微生物浓度， 缩短污水的处理时间，更不利于污水的处理。三是该专利设计上未考虑在流量增大时跌水 区水满情况下，上层跌水会沿阻力小的方向平流向下一处理单元，即在此情况下水流根本 不会按设定好的从跌水区到基质层再到植物层的路线流，而是会越过跌水区和基质层直接 流到植物层处理，此问题使污水处理距离和水力停留时间大大缩短，甚至最终可能无法完 成污染物处理要求。另外该该专利无法解决冬季低温对湿地系统造成的影响。
[0011] 申请号为200810140288. 7的发明专利申请公开了一种环形表流人工湿地。该专 利采用水平环流方式，从中心供水后沿环流式床体从出水口流出，该专利在实际操作上只 是将矩形平流改为环形平流，在对湿地系统中的溶氧、微生物情况和应对温度变化方面都 无太好效果。 【实用新型内容】
[0012] 本实用新型的目的在于提供一种跌水辐流式表流人工湿地，能够高效除C0D、氨 氮、总磷等污染物，实现水体净化，抑制病虫害及有害菌。
[0013] 本实用新型的整体技术构思是：
[0014] 跌水辐流式表流人工湿地，包括由环形隔墙构成且底部与进水管连通的进水区， 自内向外依次间隔设置于进水区外侧、且由环形隔墙分隔呈年轮状分布的跌水单元，进水 区、跌水单元的环形隔墙自内向外高度依次降低使湿地整体呈锥形；处于高位的进水区、跌 水单元外侧的环形隔墙上开设有跌水孔通向与其相邻且处于低位的跌水单元，位于最外侧 的跌水单元外侧间隔设有出水管；在进水区内设有固定化EM菌填料层。
[0015] 本实用新型的具体技术构思还有：
[0016] 为便于实现对跌水单元的管理以及对微生物的附着，优选的技术实现方式是，所 述的跌水单元由放射状分布的悬挂式填料分隔。
[0017] 更进一步，为便于实现对废水的吸附降解，有效增加微生物的接触附着面积，减少 微生物种群的流失。优选的技术实现方式是，所述的跌水单元内种植有浮生植物。
[0018] 更进一步，为更好地去除污染物，吸附去除重金属和N、P污染物，优选的技术实现 方式是，所述的浮生植物选用凤眼莲。
[0019] 为对污染物形成有效吸附，优选的技术方案是，所述的跌水单元底部铺设有由炉 渣或小砾石组成的炉渣层。
[0020] 为保证跌水均匀和系统具有较强的处理能力，优选的技术方案是，跌水孔沿环形 隔墙的走向间隔分布。
[0021] 为辅助湿地系统提供高溶氧，利用曝气时产生的气体上行力，推动表层水向四周 扩散，有效防止上一层跌水直接从跌水孔流出，增加废水在环形跌水单元的停留时间，优选 的技术实现方式是，所述的跌水孔内端口下方设有微曝气装置。
[0022] 为防止废水中的固体悬浮物质堵塞跌水孔，并且保护微曝气装置的效果不受影 响，优选的技术实现方式是，所述的跌水孔内端口外表面设有滤网。
[0023] 为避免冬季低温环境降低人工湿地处理效果，使其在冬季能够正常运行，优选的 技术实现方式是，所述的微曝气装置通过曝气管路、空气加热装置与鼓风机相连。
[0024] 为保证进水的均匀，优选的技术实现方式是，所述的进水区内的固定化菌填料 层下方设有布水装置。
[0025] 本实用新型所取得的技术进步在于：
[0026] 1、进水区内设固定化EM菌填料层，对进水做初步微生物处理，可高效降解C0D、 氮、磷等污染物，对传统表流人工湿地去除效果不好的氨氮也有很高的去除率。同时EM菌 为多种有益微生物的组合菌群，包括酵母菌、放线菌、乳酸菌及蓝藻等，乳酸菌的抑菌效果 可以杀灭有害病菌，提高水体植物的抗病虫害的性能，为保证单元中EM等微生物的种群浓 度，在跌水单元设悬挂式填料供微生物附着，同时浮生植物的大量根系也可有效增加微生 物的接触附着面积，减少微生物种群的流失。
[0027] 2、本实用新型采用浮生植物凤眼莲（俗称水萌芦）作为人工湿地表层植被。水萌 芦具有快速分蘖增生能力和良好污染物去除能力，对重金属和N、P污染物都有很高的吸附 去除效果，但传统人工湿地因其生物入侵性极强，容易造成水体二次污染，所以该种浮生植 物很少被应用于湿地系统中。本实用新型中的跌水单元设计有效解决了这一难题，一方面 大大提高水萌芦的利用率和生长密度，另一方面限制了水萌芦的生长范围，预防了水萌芦 的二次污染。因水萌芦快速分蘖增生的能力，正常表流人工湿地调试完成约2个月的时间， 而本实用新型只需25-30天就可完成调试正式运行。
[0028] 3、曝气管路和鼓风机之间设空气加热装置。因冬季时水生植物大多