专利名称：垂直流-水平潜流复合人工湿地的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其是一种用于污水处理的垂直流-水平潜 流复合工湿地。
背景技术：
目前我国污水净化回用率很低，造成这种状况的原因虽然是多方面的，但是主要 原因还是污水净化回用技术，还不能适应污水资源市场化的要求。过去传统的生物曝气池 技术虽然较能有效地去除污水中的有机物，但对氮磷的去除能力较低，出水水质并不能达 到中水回用标准；膜生物反应器技术出水水质虽然较高，但投资运行费用较高，限制了该技 术的广泛应用，其他化学物理处理技术也均存在着投资运行费用高、出水水质不稳定和二 次污染等问题。在正在运行的人工湿地污水处理技术具有高效率、低投资、低运转费用、低 维持技术的特点，在全世界范围内受到越来越广泛的关注。现有的人工湿地污水处理技术 基本可分为表面流式、垂直流式和潜流式。表面流人工湿地是最原始的人工湿地，与自然湿 地类似，水深较浅，一般在0. 2-0. 4米左右，废水从湿地表面流过。这种类型的人工湿地占 地面积大，水力负荷率小，去污能力有限，氧气传输能力有限，受气候影响很大，夏季易孳生 蚊蝇。垂直流湿人工地对于有机物的去除能力不足，夏季也有孳生蚊蝇的现象。潜流式人 工湿地氧气供应不足，硝化作用不良。近年来人们提出了复合人工湿地污水处理方法，该方 法能够综合表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地的优点，具有一定的处 理效果。但是也存在着单位面积污水净化效率低，不能很好的的利用基质的截流、过滤、吸 附作用，且垂直流工作过程中易发生堵塞、水平潜流氧补偿量偏小等问题，并且占地面积较 大。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种单位面积污水净化效率高、系统氧气供 应量充足的垂直流_水平潜流复合人工湿地。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种垂直流-水平潜流 复合人工湿地，其关键技术在于垂直流湿地池在上，水平潜流湿地池在下，经垂直流湿地池 处理的水借助设置的回流池流入水平潜流湿地池；垂直流湿地池内添加的基质从上到下依 次为粗砂层、人工混合层、砾石区，人工混合层栽植有浅根系植物，垂直流湿地池上部设有 布水管，池底设有泄流槽，泄流槽上部为透水板，泄流槽下部为防水层；水平潜流湿地池两 侧为砾石区，中间为基质区，基质区从上到下依次为粗砂层、人工混合层、粗砂层，设置的导 流隔板将基质区分割成蛇形的水流通道，人工混合层种植有深根系植物，池底部设有泄流 槽，泄流槽槽底设有防水层，泄流槽槽顶位于出水处砾石区部位设有透水板。上述回流池内设有污水泵，污水泵通过输送管连通水平潜流湿地池的砾石区；垂 直流湿地池与回流池之间设有泄流管。优选的，上述垂直流湿地池的防水层为塑胶类材料，防水层上预置有可容深根系植物的茎杆通过的孔穴，孔穴内侧填充有防止漏水的密封物。作为进一步的改进，上述水平潜流湿地池的基质区下部设有微孔曝气管，微孔曝 气管连接有潜水曝气机，潜水曝气机设置于回流池内。优选的，上述人工混合层由蛭石、沸石、煤渣混配成，人工混合层厚度至少为20cm， 上面密实下面疏松。优选的，上述垂直流湿地池与水平潜流人工湿地池的粗砂层颗粒粒径为2_7mm，垂 直流湿地池底部的砾石区砾石粒径为4-8cm，水平潜流人工湿地池的砾石区一侧为入水处， 一侧为出水处，入水处砾石区砾石粒径为8-15mm，出水处砾石区砾石粒径为2_4cm。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明综合运用了两种人工湿地，不 仅可以对污水中的无机富营养化元素进行高效清除，还可以对污水中的有机物及重金属污 染物进行有效分解吸附，污水多方向多次流动净化，净化时间充足，能更好的利用基质的截 流、过滤、吸附等作用，提高了净化效率，且垂直流不易堵塞，由于采用了上下式垂直复合结 构，有效减小了占地面积；进一步的改进由潜水曝气机通过微孔曝气管向水平潜流池供氧 进行微曝气，有效增加系统含氧量，提高植物根系及微生物菌群的反应净化效率，高效处理 吸收重金属污染物、分解有机污染物。污水经过潜流湿地池后，有机污染物和重金属污染物 会大量降低，无机污染物也会进一步降低。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是水平潜流湿地池的示意图。图3是图2的俯视图；图4是垂直流湿地池的示意图；图5是垂直流湿地池的防水层的示意图；图6是布水管的结构示意图；图7是微孔曝气管的结构示意图；其中，1、地坪面；2、布水管；3、浅根系植物；4、深根系植物；5、垂直流人工湿地池 的人工混合层；6、垂直流人工湿地池的砾石层；7、粗砂层；8、垂直流人工湿地池的粗砂层； 9、垂直流人工湿地池的泄流槽；10、泄水管；11、回流管；12、回流池；13、污水泵；14、排水 管；15、潜水曝气机；16、微孔曝气管；17、入水处砾石区；18、人工混合层；19、垂直流人工湿 地池的防水层；20、防水层；21、粗砂层；22、导流隔板；23、防水层；24、泄流槽；25、垂直流 湿地池；26、水平潜流湿地池；27、透水板；28、预置穴孔；29、柔性可塑防水填料；30、出水处 砾石区。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。参见附图1，待处理的污水先经过预处理，预处理技术采用现有技术，可参见公开 号CN1597562A《污水的组合人工湿地处理的系统和方法》或公开号CN1686868A《垂直流-表 面流复合人工湿地处理生活污水方法或公开号CN1887747A《人工湿地污水处理方法》等专 利文件，污水的预处理设备为水处理领域的常规设备。预处理以便过滤大块的漂浮物和悬浮物，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设备的正常运行，经过预处理的污水通过污 水泵经布水管2流入垂直流湿地池25，通过阀门控制流速。污水均勻流入垂直流湿地池25， 垂直向下经过粗砂层8、人工混合层5、砾石层6和浅根系富集植物4，污水通过层层基质垂 直渗透吸附一部分重金属污染物，生长于基质中的植物根系及微生物菌群的硝化能力重点 去除氮氨类无机物，经过垂直流湿地池处理后的污水中悬浮颗粒物含量急剧降低，最后通 过垂直流湿地池25的泄水槽9上壁的透水板27汇入垂直流湿地池泄水槽9内，经过泄水 管10流入回流池12。回流池12内设有污水泵13、潜水曝气机15。污水经过入垂直流湿地 池25处理后，经泄水管10流入回流池12，回流池12中的污水通过污水泵13与回流管11 回输回垂直流湿地池25下方的水平潜流湿地池26，以阀门控制流入速度，水平潜流湿地池 设于地表面以下，有利于冬季保温。潜水曝气机15通过微孔曝气管16为水平潜流湿地池 26供氧。污水首先经过入水处砾石区17，然后在导水隔板22的引导下，在水平潜流湿地池 26内进行垂直和水平方向的流动，可增加进化时间，提高净化效率，在尾端再进入出水处砾 石区30，通过砾石区30下面的透水板汇入水平潜流湿地池泄水槽24，由泄水管14排出，排 出的水可以进行循环使用。污水经过水平潜流湿地池后，有机污染物和重金属污染物会大 量降低，无机污染物也会进一步降低。参见附图2、附图3，水平潜流湿地池中的两侧为砾石区，其中一侧为入水处，另一 侧为出水处，出水处砾石区未填满由导水隔板所围成的区域，而只填充了部分砾石，出水处 添加部分砾石可以有效的防制堵塞，便于水更好的排出，出水处砾石区30下方设有透水 板，水从此处流到泄流槽24，泄流槽24顶部除去透水板部位安装有防水层23。基质自下而 上由粗砂层7、人工混合层18、粗砂层21组成，人工混合层18由沸石、蛭石、煤渣混配而成。 设置的导流隔板22使水流形成类似蛇形的通道，可以增加污水的处理效果。此处的深根系 植物4主要配置多种富集植物，如芦苇、桃金娘、菖蒲、水葱等等，综合配置富集植物，通过 各类富集植物对于重金属污染物的强力吸收功能实现污水中重金属污染物的去除目的。在 水平潜流湿地池中，会形成植物——微生物群生态系统，在基质与根系中会出现大量的优 势微生物群，依靠微生物菌群可以进一步分解有机污染物与重金属污染物。水平潜流湿地 池中布设有基质和微孔曝气管16，微孔曝气管16为网状多孔PVC通气管道，由潜水曝气机 15通过微孔曝气管16向水平潜流层供氧进行微曝气。常用的水平潜流湿地主要依靠植物 运输作用实现竖向氧气补偿，补偿量小，本实用新型中垂直流层本身已经可以增加氧气垂 直渗透量，再利用回流池与微曝气装置可以更加有效增加系统含氧量，提高植物根系及微 生物菌群的反应净化效率，高效处理吸收重金属污染物、分解有机污染物。污水经过潜流湿 地池后，有机污染物和重金属污染物会大量降低，无机污染物也会进一步降低。参见附图4，垂直流湿地池25内栽植有浅根系植物3，该植物有富集作用，垂直流 湿地池因在地表之上，所以选用的植物以浅根系植物为主，无机污染物处理能力强，同时兼 具景观效果，如灯芯草、睡莲、千屈菜、花叶美人蕉等。污水经布水管2均均勻流入垂直流湿 地池25，垂直向下经过粗砂层8、人工混合层5、砾石层6，污水通过层层基质垂直渗透吸附 一部分重金属污染物，生长于基质中的植物根系及微生物菌群的硝化能力重点去除氮氨类 无机物，经过垂直流湿地池处理后的污水中悬浮颗粒物含量急剧降低，最后通过垂直流湿 地池泄流槽9上壁的透水板27汇入泄水槽，经过泄水管10流入回流池12。泄流槽底部设 有防水层19，为了防止正在处理的水直接流入水平潜流湿地池，同时为了保证植物正常的生长，应在预置穴孔28和植物茎秆间敷设柔性可塑防水填料29，如塑胶等，不仅防止污水 串池流通，还可尽量保证植物正常生长，不影响效率。透水板直接接触的为大粒径的砾石， 不易堵塞，不需要特殊处理。参见附图6，布水管2为类似于“王”字形的布水管，设有布水主管2-1与布水支管 2-2。参见附图7，微孔曝气管优选为多孔PVC曝气管，其形状也类似于“王”字形。参见附图5，垂直流湿地的防水层为经过特殊处理的橡胶或塑胶类材料。预置孔穴 使深根系植物茎秆通过。本实用新型不仅可以对污水的无机富营养化元素进行高效清除，还可以对污水中 的有机物及重金属污染物进行有效充分吸附，单位面积污水净化效率提高。对所公开的实施方式的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用 新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所 定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此， 本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新 颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求一种垂直流 水平潜流复合人工湿地，其特征在于垂直流湿地池(25)在上，水平潜流湿地池(26)在下，经垂直流湿地池(25)处理的水借助设置的回流池(12)流入水平潜流湿地池(26)；垂直流湿地池(25)内添加的基质从上到下依次为粗砂层(8)、人工混合层(5)、砾石区(6)，人工混合层(5)栽植有浅根系植物(3)，垂直流湿地池(25)上部设有布水管(2)，池底设有泄流槽(9)，泄流槽(9)上部为透水板(27)，泄流槽(9)下部为防水层(19)；水平潜流湿地池两侧为砾石区(17、30)，中间为基质区，基质区从上到下依次为粗砂层(7)、人工混合层(18)、粗砂层(21)，设置的导流隔板(22)将基质区分割成蛇形的水流通道，人工混合层(18)种植有深根系植物(4)，池底部设有泄流槽(23)，泄流槽(23)槽底设有防水层(23)，泄流槽槽顶位于砾石区的出水口部位设有透水板。
2.根据权利要求1所述的垂直流_水平潜流复合人工湿地，其特征在于所述回流池 (12)内设有污水泵(13)，污水泵(13)通过输送管(11)连通水平潜流湿地池(26)的砾石 区(10)；垂直流湿地池与回流池之间设有泄流管(10)。
3.根据权利要求1所述的垂直流-水平潜流复合人工湿地，其特征在于所述垂直流 湿地池(25)的防水层(19)为塑胶类材料，防水层(19)上预置有可容深根系植物的茎杆通 过的孔穴，孔穴内侧填充有防止漏水的密封物。
4.根据权利要求1所述的垂直流_水平潜流复合人工湿地，其特征在于所述水平潜 流湿地池(26)的基质区下部设有微孔曝气管(16)，微孔曝气管(16)连接有潜水曝气机 (15)，潜水曝气机(15)设置于回流池(12)内。
5.根据权利要求1所述的垂直流_水平潜流复合人工湿地，其特征在于所述水平潜 流湿地池的人工混合层(18)由蛭石、沸石、煤渣混配成，人工混合层(18)厚度至少为20cm， 上面密实下面疏松。
6.根据权利要求1所述的垂直流_水平潜流复合人工湿地，其特征在于所述垂直流 湿地池(25)与水平潜流人工湿地池(26)的粗砂层颗粒粒径为2-7mm，垂直流湿地池底部的 砾石区砾石粒径为4-8cm，所述水平潜流人工湿地池的砾石区一侧为入水处砾石区(17)， 一侧为出水处砾石区(30)，入水处砾石区砾石粒径为8-15mm，出水处砾石区砾石粒径为 2-4cm。
专利摘要本实用新型公开了一种垂直流-水平潜流复合人工湿地，垂直流湿地池在上，水平潜流湿地池在下，经垂直流湿地池处理的水通过回流池流入水平潜流湿地池；垂直流湿地池内添加的基质从上到下依次为粗砂层、人工混合层、砾石区，人工混合层栽植有浅根系植物，垂直流湿地池上部设有布水管，池底设有泄流槽，泄流槽上部为透水板，泄流槽下部为防水层；水平潜流湿地池两侧为砾石区，中间为基质区，基质区从上到下依次为粗砂层、人工混合层、粗砂层，设置的导流隔板将基质区分割成蛇形的水流通道，人工混合层种植有深根系植物，池底部设有泄流槽，泄流槽槽底设有防水层，泄流槽槽顶位于砾石区的出水口部位设有透水板。本实用新型污水净化效率高、占地小。
文档编号C02F3/12GK201648120SQ20102012088
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者卢丽杰, 吕康乐, 李楠, 沈文佳, 王寅, 王崇宇, 苏航, 贾柠宁, 陈寅嵩, 马文瀚 申请人:河北农业大学