一种垂直流人工湿地污水净化系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及垂直流人工湿地污水净化系统，有效解决湿地氮磷去除能力低、景观效果差、冬季净污效果差的问题，基质床体一端的进水渠内嵌插有通过基质床体底部、并伸入基质床体另一端的收水渠内的进水管，进水管上沿进水管轴向设置有等间距的布水孔，进水管末端装有置于收水渠内便于控制基质床体内水位的控制阀，基质床体内自上而下竖向铺设有炉渣?活性钙层、沸石层、纤维素碳源的玉米芯层、砾石层，炉渣?活性钙层内沿水平方向布设有收水管，收水管在收水渠内的一端上装有弯头，基质床体与进水渠、收水渠之间设有溢流堰，基质床体上种植有湿地植物，本实用新型易建造，成本低，使用效果好，提高湿地氮磷去除能力、景观效果和冬季净污效果。
【专利说明】
一种垂直流人工湿地污水净化系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及环保，特别是一种垂直流人工湿地污水净化系统。
【背景技术】
[0002]当前，我国水环境污染问题较为严重，水量少、水质差更是我国中原气候地区面临的严峻问题，水体中氮磷污染物的去除也是污水处理的难题。人工湿地污水处理技术是20世纪70年代兴起的一种污水生态处理技术，其具有投资少、运行费用低、管理方便、无二次污染等优点，近年来已成功用于生活污水、农村点源和面源污染、暴雨径流、以及湖泊富营养化等方面的治理，并取得了显著的成效。但是人工湿地在实际应用过程中也暴露出了很多问题，如易受气候条件和温度的影响，基质易饱和易堵塞，易受植物种类影响，占地面积较大，管理不合理，设计不规范，生态服务功能单一等，这些问题在一定程度上影响了人工湿地对污水的处理效果，缩短了人工湿地的使用寿命，阻碍了人工湿地的推广应用。
[0003]人工湿地主要依靠基质、植物、微生物三者的作用实现对污染物的去除，受温度等自然条件的影响较大。在我国南方地区由于常年平均气温较高，较适合湿地植物和微生物的生长，因此人工湿地在南方地区发展较为迅速，污水净化效果也更好;而北部及中原气候地区由于冬季气温低，植物难以生长，微生物活性降低，造成处理效果差，无法正常运行。
[0004]目前，国内外虽然在人工湿地的构造、基质组配、布水方式、复氧方式、植物配置、保温措施等方面开展了大量的研究，但是仍有许多待解决问题，如提高水力停留时间、提升净化效果、增加景观效果、保障低温季节处理效果、减小占地面积等。
【发明内容】
[0005]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种垂直流人工湿地污水净化系统，可有效解决湿地氮磷去除能力低、景观效果差、冬季净污效果差的问题。
[0006]本实用新型解决的技术方案是，包括基质床体、进水渠(又称进水设施)和收水渠(又称收水设施)，基质床体一端的进水渠内嵌插有通过基质床体底部、并伸入基质床体另一端的收水渠内的进水管，进水管上沿进水管轴向设置有等间距的布水孔，进水管末端装有置于收水渠内便于控制基质床体内水位的控制阀，防止基质床体堵塞，基质床体内自上而下竖向铺设有炉渣-活性钙层、沸石层、纤维素碳源的玉米芯层、砾石层，炉渣-活性钙层内沿水平方向布设有收水管，收水管在收水渠内的一端上装有360°旋转的弯头，控制阀和弯头用于调节基质床体中水位，基质床体与进水渠、收水渠之间设有溢流堰，基质床体表面的炉渣-活性钙层上种植有供微生物附着及增加景观的湿地植物，外界气温较高时，湿地溢流出水，结合湿地植物湿地表层可形成水域生态景观，外界气温较低时通过调节弯头倾斜度，使基质床体的水位处于不同高度，以适应季节变化。
[0007]本实用新型结构新颖独特，易建造，成本低，使用效果好，有效提高了湿地氮磷去除能力、景观效果和冬季净污效果，经济和社会效益巨大。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的剖面结构主视图。
[0009]图2为本实用新型的收水结构剖面主视图。
[0010]图3为本实用新型的基质床体底面结构剖面主视图。
【具体实施方式】
[0011 ]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作详细说明。
[0012]由图1-3所示，本实用新型包括基质床体、进水渠(又称进水设施)和收水渠(又称收水设施)，基质床体I 一端的进水渠2内嵌插有通过基质床体底部、并伸入基质床体另一端的收水渠15内的进水管3，进水管3上沿进水管轴向设置有等间距的布水孔4，进水管3末端装有置于收水渠15内便于控制基质床体内水位的控制阀5，防止基质床体I堵塞，基质床体I内自上而下竖向铺设有炉渣-活性钙层11、沸石层12、纤维素碳源的玉米芯层13、砾石层14，炉渣-活性钙层11内沿水平方向布设有收水管6，收水管6上沿长向设有均布的收水孔7，收水管6在收水渠15内的一端上装有360°旋转的弯头8，控制阀5和弯头8用于调节基质床体I中水位，基质床体I与进水渠2、收水渠15之间设有溢流堰10，基质床体表面的炉渣-活性钙层11上种植有供微生物附着及增加景观的湿地植物9，外界气温较高时，湿地溢流出水，结合湿地植物9湿地表层可形成水域生态景观，外界气温较低时通过调节弯头8倾斜度，使基质床体的水位处于不同高度，以适应季节变化。
[0013]为了保证使用效果，所述的炉渣-活性钙层11铺设厚度40cm，其中炉渣粒径0.5?1.0cm、活性钙粒径0.5?1.0cm，炉渣与活性钙的体积比5?10:1 ；
[OOM]所述的沸石层12铺设厚度30cm，沸石粒径I.0?2.0cm;
[0015]所述的砾石层14铺设厚度70 cm，砾石粒径2.0?4.0cm;
[0016]所述的纤维素碳源的玉米芯层13玉米芯粒径1.0?2.0cm，与基质床体的体积比5?10:100，均布在沸石层12与砾石层14之间，有利于提高湿地系统对氮磷的去除能力；
[0017]所述的基质床体长、宽比为1.5:1，基质床体深1.7m，进水管下部的基质床体底部铺设有防渗水层16，防渗水层16是由穷实的20cm厚的素土层16_3、1.5mm高密度聚乙稀防渗布层16-2和穷实的1cm厚的粘土层16-1构成的复合底层。
[0018]由上述结构可以看出，使用时，360°旋转的弯头8通过调节旋转角度以控制基质床体内部的水位，冬季时水面低于基质层，减少低温环境的影响，其他三个季节水面高于基质层，可以扩大水域面积，提高湿地系统的景观效果。
[0019]基质床自上而下铺设炉渣-活性钙、沸石和砾石，炉渣-活性钙能有效的去除污水中的磷元素，沸石层使系统对氨氮具有高的去除能力，砾石层提供微生物附着，同时沸石可以促进水体中难溶性磷的释放，使得炉渣-活性钙去除磷的能力增强。
[0020]纤维素碳源选用玉米芯，材料具备中原地区来源广泛、价格低廉、供碳能力强、不易堵塞基质床等优点。玉米芯在基质床体中部均匀铺设，水体自下而上流动过程中同玉米芯充分接触，玉米芯浸出物的释放，提高废水的可生化性(B0D5/N03—)，为反硝化作用创造有利条件，进而促进湿地对氮的去除效果。
[0021]炉渣、活性钙等基质材料应用于湿地构建当中，炉渣中含有的CaO及FeO有利于水体中磷的脱除，增强垂直流湿地对磷的去除效率，使出水中总磷的浓度大大降低，达到地表水V类水质标准要求；
[0022]在出水处设置可旋转弯头，可以根据中原气候环境特点便捷的调控系统的水位，能够保障垂直流湿地冬季的处理效果，并能兼顾景观效果；
[0023]工业废弃物、农作废弃物等材料应用于湿地构建当中，不但有利于废物资源化利用，而且提高了废水可生化性，经实地应用和测试，使水体中总磷的浓度在0.4mg/L以下，达到地表水V类水质标准要求，水体中的B0D5/N03—由起初的1.0左右可提升至2.0以上，进而促进湿地的脱氮效果，脱氮率高，脱氮率2 60%，达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)—级标准的A标准，有效改变了污染水体的生态，提高景观效果，占地面积小，维护简便，运行费用低，运行费用仅是现有处理系统的1/3，经济和社会效益巨大。
【主权项】
1.一种垂直流人工湿地污水净化系统，包括基质床体、进水渠和收水渠，其特征在于，基质床体(I) 一端的进水渠(2)内嵌插有通过基质床体底部、并伸入基质床体另一端的收水渠(15)内的进水管(3)，进水管(3)上沿进水管轴向设置有等间距的布水孔(4)，进水管(3)末端装有置于收水渠(15)内便于控制基质床体内水位的控制阀(5)，防止基质床体(I)堵塞，基质床体(I)内自上而下竖向铺设有炉渣-活性钙层(11)、沸石层(12)、纤维素碳源的玉米芯层(13)、砾石层(14)，炉渣-活性钙层(11)内沿水平方向布设有收水管(6)，收水管(6)上沿长向设有均布的收水孔(7)，收水管(6)在收水渠(15)内的一端上装有360°旋转的弯头(8)，控制阀(5)和弯头(8)用于调节基质床体(I)中水位，基质床体(I)与进水渠(2)、收水渠(15)之间设有溢流堰(10)，基质床体表面的炉渣-活性钙层(11)上种植有供微生物附着及增加景观的湿地植物(9)。2.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水净化系统，其特征在于，所述的炉渣-活性钙层(11)铺设厚度40cm，其中炉渣粒径0.5?1.0cm、活性钙粒径0.5?1.0cm，炉渣与活性钙的体积比5?10:1。3.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水净化系统，其特征在于，所述的沸石层(12)铺设厚度30cm，沸石粒径1.0?2.0cm。4.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水净化系统，其特征在于，所述的砾石层(14)铺设厚度70 011，烁石粒径2.0~4.0011。5.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水净化系统，其特征在于，所述的纤维素碳源的玉米芯层(13)玉米芯粒径1.0?2.0cm，与基质床体的体积比5?10:100，均布在沸石层(12)与砾石层(14)之间，有利于提高湿地系统对氮磷的去除能力。6.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地污水净化系统，其特征在于，所述的基质床体长、宽比为1.5:1，基质床体深1.7m，进水管下部的基质床体底部铺设有防渗水层(16)，防渗水层(16)是由穷实的20cm厚的素土层(16-3)、1.5mm高密度聚乙稀防渗布层(16_2)和穷实的I Ocm厚的粘土层(16-1)构成的复合底层。
【文档编号】C02F3/34GK205419931SQ201620272703
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】于鲁冀, 陈涛, 李廷梅, 范鹏宇, 晋凯迪, 章显
【申请人】郑州大学