专利名称：一种垂直流潜流式人工湿地污水处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种垂直流潜流式人工湿地污水处理设施，属于环境工程污水处 理技术领域。
背景技术：
人工湿地污水处理技术由于其工艺简单、造价低廉的特点越来越广泛地应用于污 水处理中。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制 地投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，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。但随 着人工湿地的长期运行，含细粒径基质层的人工湿地会发生堵塞现象，从而导致湿地系统 渗透系数明显减小，基质表面严重雍水，引发恶臭，恶化运行环境；雍水还阻隔氧气向基质 层内扩散，进而降低污染物(有机物和氨氮等)的去除效果。传统的垂直流潜流式人工湿地按照污水水流方向分为下行流和上行流，下行流即 污水由上向下流动，上行流即污水由下向上流动，在一个处理池内单一的上行流或者下行 流人工湿地运行一定时间后会因为无机质物质沉淀或湿地内微生物代谢生成的有机质沉 积而使人工湿地水流通道不畅，湿地基质板结，发生淤堵现象。目前，对于已发生淤堵的人 工湿地的处理方法一是采取停休，利用人工湿地自然恢复，第二种方法是直接更换人工湿 地的基质。第一种方法虽然短期内有效果，但不能从根本上解决淤堵的问题，运行一段时间 后仍会发生淤堵现象；第二种方法不但费时费力，且成本也较高。因此，预防或者延缓人工 湿地在运行过程中淤堵的发生对推广人工湿地污水处理技术的应用极为重要。中国专利文献CN101423^7A公开了一种复合垂直流人工湿地增氧系统，它由空 气压缩机、复合垂直流人工湿地、下行流池和上行流池组成，在底部连通的下行流池和上行 流池组成复合垂直流人工湿地。该湿地系统的下行流池或上行流池仍然只是传统的垂直流 潜流式人工湿地池，在单个的池子内布设单下行流或单上行流，该湿地系统运行一定时间 后下行流池和上行流池同样会因为无机质物质沉淀或湿地内微生物代谢生成的有机质沉 积而使人工湿地水流通道不畅，湿地基质板结，发生淤堵现象。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以有效预防、延缓人工湿地淤堵的 双向垂直流潜流式人工湿地污水处理系统。实现本实用新型目的的技术方案是提供一种垂直流潜流式人工湿地污水处理系 统，包括池体、基质和湿地植物。基质分层铺置在池体内，湿地植物种植在基质上。该系统 还包括设置在池体内的下行流系统和上行流系统。上述基质包括从下到上依次分层分布的第一粗粒径基质层、中粒径基质层、细粒 径基质层和第二粗粒径基质层。上述下行流系统包括下行流进水主干管路、4至30根下行流布水支管、4至30根下行流集水支管、下行流出水主干管路、下行流进水阀门和下行流出水阀门。上述下行流进水主干管路分别与各根下行流布水支管密闭固定连接。下行流进水 主干管路和所有的下行流布水支管均布设在基质的第二粗粒径基质层的上表面。每根下行 流布水支管的管体上，每间隔50 150毫米设有一组开口朝下的出水孔。下行流进水阀门 密闭固定连接在下行流进水主干管路的进水口处，且位于池体的外部。上述下行流出水主干管路分别与各根下行流集水支管密闭固定连接。下行流出水 主干管路和所有的下行流集水支管均布设在池体内的底部表面、且被掩埋在基质的第一粗 粒径基质层的下部。每根下行流集水支管的管体上，每间隔50 150毫米设有一组开口朝 上的进水孔。下行流出水阀门密闭固定连接在下行流出水主干管路的出水口处，且位于池 体的外部。上述上行流系统包括上行流进水主干管路、4至30根上行流布水支管、4至30根 上行流集水支管、上行流出水主干管路、上行流进水阀门和上行流出水阀门。上述上行流进水主干管路分别与各根上行流布水支管密闭固定连接。上行流进水 主干管路和所有的上行流布水支管均布设在池体内的底部表面、被掩埋在基质的第一粗粒 径基质层的底部，且上行流布水支管与下行流集水支管在前后方向上交错设置。每根上行 流布水支管的管体上，每间隔50 150毫米设有一组开口朝上的出水孔。上行流进水阀门 密闭固定连接在上行流进水主干管路的进水口处，且位于池体的外部。上述上行流出水主干管路分别与各根上行流集水支管密闭固定连接。上行流出水 主干管路和所有的上行流集水支管均布设在基质的第二粗粒径基质层内，且上行流集水支 管与下行流布水支管在前后方向上交错设置。每根上行流集水支管的管体上，每间隔50 150毫米设有一组开口朝下的进水孔。上行流出水阀门密闭固定连接在上行流出水主干管 路的出水口处，且位于池体的外部。基质的第一粗粒径基质层的深度为100 300毫米，主要由粒径为8至16毫米的 砾石组成。中粒径基质层的深度为400 600毫米，主要由粒径为2至8毫米的粗砂组成。 细粒径基质层即为土壤层，其深度为100 200毫米。第二粗粒径基质层的深度为100 200毫米，主要由粒径为8至16毫米的砾石组成。第二粗粒径基质层的上表面与池体的池 顶之间的距离为100 300毫米。池体的材质为混凝土。上述湿地植物为适用于潜流式湿地的水生或湿生植物，它们是香蒲、芦苇、菰、芦 竹、水葱、纸莎草、薦草、菖蒲、海芋、灯心草、再力花和蜘蛛兰中的一种、二种、三种、四种或 五种，湿地植物由其根部种植在基质的细粒径基质层内，平均每平方米种植数量为4至8 株。下行流进水主干管路包括进水管，还包括将进水管与各下行流布水支管相连通的 相应的三通接头和连接管，下行流进水主干管路紧靠池体的右侧墙体内壁，且进水管穿过 池体的右侧墙体，下行流进水阀门设置在进水管的位于池体外的右端口处。每根下行流布水支管的长度为2 20米，左端封口。所有下行流布水支管均沿左 右向平行设置，且相邻2根下行流布水支管之间的距离为240 320毫米。下行流出水主干管路包括出水管，还包括将出水管与各下行流集水支管相连通的 相应的三通接头和连接管，下行流出水主干管路紧靠池体的左侧墙体内壁，且出水管穿过 池体的左侧墙体，下行流出水阀门设置在出水管的位于池体外的左端口处。6[0019]每根下行流集水支管的长度与下行流布水支管的长度相等，右端封口。所有下行 流集水支管均沿左右向平行设置，且相邻2根下行流集水支管之间的距离为240 320毫 米。下行流进水主干管路的进水管和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径均为 30 50毫米。下行流布水支管是直径为20 40毫米的PVC水管，且下行流进水主干管路 的进水管和各连接管的直径大于或等于下行流布水支管的直径。下行流布水支管的每组出 水孔的数量为3至5个，每个出水孔的孔径为4至8毫米。下行流出水主干管路的出水管和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径均为 50 90毫米。下行流集水支管是直径为40 60毫米的PVC水管，且下行流出水主干管路 的出水管和各连接管的直径大于或等于下行流集水支管的直径。下行流集水支管的每组进 水孔的数量为5至7个，每个进水孔的孔径为6至12毫米。上行流进水主干管路包括进水管，还包括将进水管与各上行流布水支管相连通的 相应的三通接头和连接管，上行流进水主干管路紧靠池体的右侧墙体内壁，且进水管穿过 池体的右侧墙体，上行流进水阀门设置在进水管的位于池体外的右端口处。每根上行流布水支管的长度与下行流布水支管的长度相等，左端封口。所有上行 流布水支管均沿左右向平行设置，且相邻2根上行流布水支管之间的距离为240 320毫 米。上行流出水主干管路包括出水管，还包括将出水管与各上行流集水支管相连通的 相应的三通接头和连接管，上行流出水主干管路紧靠池体的左侧墙体内壁，且出水管穿过 池体的左侧墙体，上行流出水阀门设置在出水管的位于池体外的左端口处。每根上行流集水支管的长度与下行流布水支管的长度相等，右端封口。所有上行 流集水支管均沿左右向平行设置，且相邻2根上行流集水支管之间的距离均为240 320 毫米。上行流进水主干管路的进水管和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径均为 30 50毫米。上行流布水支管是直径为20 40毫米的PVC水管，且上行流进水主干管路 的进水管和各连接管的直径大于或等于上行流布水支管的直径。上行流布水支管的每组出 水孔的数量为3至5个，每个出水孔的孔径为4至8毫米。上行流出水主干管路的出水管和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径均为 50 90毫米。上行流集水支管是直径为40 60毫米的PVC水管，且上行流出水主干管路 的出水管和各连接管的直径大于或等于上行流集水支管的直径。上行流集水支管的每组进 水孔的数量为5至7个，每个进水孔的孔径为6至12毫米。本实用新型具有积极的效果(1)本实用新型的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统是一种双向的垂直流潜流 式人工湿地污水处理系统，在使用该系统在处理污水时，通过交替改变基质内污水水流流 向，可以有效预防和延缓人工湿地淤堵，在长期的运行过程中可维持较好的水力传导性能 与稳定的COD去除率，污水处理效率稳定。本实用新型在土壤层中栽培植物，植物吸收污水 被过滤后留下的养分，不仅有利于恢复土壤的通透能力，有利于植物的生长，尤其是双向污 水的交替流过，使得土壤内的养分长期保持在一个稳定的状态，对于植物的生长起到了很 好的促进效果。7[0030](2)本实用新型的双向垂直流潜流式人工湿地污水处理系统建造方便、成本低廉， 且操作管理简单、运行稳定。(3)本实用新型的双向垂直流潜流式人工湿地污水处理系统解决了传统垂直流人 工湿地易于堵塞的难题，保证了人工湿地长期运行的稳定性与可靠性，可大范围地应用于 我国乡镇农村水环境治理工程中，具有良好的市场应用前景。
图1为本实用新型的一种结构示意图；图2为图1的A-A剖视示意图；图3为从图1的B向观察时，本实用新型的下行流进水的布水系统和上行流出水 的集水系统的平面图；图4为从图1的B向观察时，本实用新型的上形流进水的布水系统和下行流出水 的集水系统平面图；图5为图1中的下行流系统的示意图；图6为图1中的上行流系统的示意图；图7为图5中的下行流布水支管的结构示意图；图8为图7的C-C剖视示意图；图9为图5中的下行流集水支管的结构示意图；图10为图9的D-D剖视示意图；图11为图6中的上行流布水支管的结构示意图；图12为图11的E-E剖视示意图；图13为图6中的上行流集水支管的结构示意图；图14为图13的F-F剖视出水图。上述附图中的标记为池体10，基质1，第一粗粒径基质层1-1，中粒径基质层1-2，细粒径基质层1-3，第二粗粒径 基质层1-4，湿地植物2，下行流进水主干管路31，进水管31-1，连接管31-2，第一连接管31_2_1，第二连 接管31-2-2，第三连接管31-2-3，第四连接管31_2_4，进水三通接头31_3，分支用三通接 头31-4，第一分支用三通接头31-4-1，第二分支用三通接头31-4-2，弯头31_5，第一弯头 31-5-1，第二弯头 31-5-2，下行流布水支管32，第一下行流布水支管32-1，第二下行流布水支管32_2，第三 下行流布水支管32-3，第四下行流布水支管32-4，出水孔32-5，下行流集水支管33，第一下行流集水支管33-1，第二下行流集水支管33_2，第三 下行流集水支管33-3，进水孔33-4，下行流出水主干管路34，出水管34-1，连接管34_2，第一连接管34_2_1，第二连接 管34-2-2，第三连接管34-2-3，第四连接管34_2_4，堵头34_3，第一堵头34_3_1，第二堵头 ；34-3-2，三通接头；34-4，第一三通接头；34_4_1，第二三通接头；34_4_2，四通接头；34_5，[0054]上行流进水主干管路41，进水管41-1，连接管41-2，第一连接管41_2_1，第二连 接管41-2-2，第三连接管41-2-3，第四连接管41_2_4，进水三通接头41_3，分支用三通接 头41-4，第一分支用三通接头41-4-1，第二分支用三通接头41-4-2，弯头41_5，第一弯头 41-5-1，第二弯头 42-5-2，上行流布水支管42，第一上行流布水支管42-1，第二上行流布水支管42_2，第三 上行流布水支管42-3，第四上行流布水支管42-4，出水孔42-5，上行流集水支管43，第一上行流集水支管43-1，第二上行流集水支管43_1，第三 上行流集水支管43-3，进水孔43-4，上行流出水主干管路44，出水管44-1，连接管44_2，第一连接管44_2_1，第二连接 管44-2-2，第三连接管44-2-3，第四连接管44_2_4，堵头44_3，第一堵头44_3_1，第二堵头 44-3-2，三通接头44-4，第一三通接头44_4_1，第二三通接头44_4_2，四通接头44_5，下行流进水阀门51，下行流出水阀门52，上行流进水阀门53，上行流出水阀门M。
具体实施方式
本实用新型具体实施方式
中的方位按照图1所示方位进行描述。(实施例1、双向垂直流潜流式人工湿地污水处理系统)见图1和图2，本实施例的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统包括池体10、湿地 植物2、下行流进水主干管路31、下行流布水支管32、下行流集水支管33、下行流出水主干 管路34、上行流进水主干管路41、上行流布水支管42、上行流集水支管43、上行流出水主干 管路44和4个阀门。池体10为一个深度为1. 2米的水泥池，其宽度为1米，长度为2米，水泥结构的池 体10可以防止水渗透。基质1分层铺置在池体10内，池体10内从底部表面向上分层铺设完基质1的各 基质层后，离开池顶还剩余0. 2m的高度。基质1包括从下到上依次分层分布的第一粗粒径基质层1-1、中粒径基质层1-2、 细粒径基质层1-3和第二粗粒径基质层1-4。第一粗粒径基质层1-1处于最底层其深度为 0. 2米，主要由粒径为8至16毫米的砾石组成；中粒径基质层1-2的深度为0. 5米，主要由 粒径为2至8毫米的粗砂组成；细粒径基质层1-3即为土壤层，其深度为0. 15米；第二粗粒 径基质层1-4的深度为0. 15米，主要由粒径为8至16毫米的砾石组成。基质1的细粒径基质层1-3是湿地植物2和微生物赖以生存的基础，基质1的细 粒径基质层1-3 —方面为微生物的生长提供稳定的依附表面，另一方面也为湿地植物2提 供了载体和营养物质，并为湿地污水处理系统中的大部分物理、化学和生物反应提供反应 容器。湿地植物2为适用于潜流式湿地的水生或湿生植物，它们是如香蒲、芦苇、菰、芦 竹、水葱、纸莎草、薦草、菖蒲、海芋、灯心草、再力花和蜘蛛兰中的一种、二种、三种、四种或 五种。本实施例中湿地植物2采用的是芦苇，由其根部种植在基质1的细粒径基质层1-3 内，种植一年后根系深度可达0. 5米，平均每平方米种植数量为6株。见图3及图5，下行流进水主干管路31为由5根PVC水管31_1、31_2，3个三通接 头31-3、31-4和2个弯头31-5构成的管组件。各PVC水管的直径均为30毫米，5根PVC水9管分为1根进水管31-1和4根连接管31-2，4根连接管31_2按照所处前后位置的不同，由 后至前依次称为第一连接管31-2-1、第二连接管31-2-2、第三连接管31-2-3和第四连接管 31-2-4。本实用新型中，将三通接头的三个端口中的位于同一轴线上的2个端口分为称为 第一端口和第二端口，该轴线也称为主轴线，而将另一个轴线与主轴线相垂直的端口称为 第三端口，而第一端口和第二端口又根据所处的前后位置不同，由后至前称为第一端口和 第二端口。3个三通接头分为1个进水三通接头31-3和2个分支用三通接头31-4，2个分 支用三通接头31-4按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一分支用三通接头 31-4-1和第二分支用三通接头31-4-2。进水三通接头31-3的三个端口是口径与直径为30 毫米的PVC水管相配合的端口，分支用三通接头31-4的第一端口和第二端口是口径与直径 为30毫米的PVC水管相配合的端口，第三端口是口径与直径为20毫米的PVC水管相配合 的端口。2个弯头31-5按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一弯头31-5-1和 第二弯头31-5-2。2个弯头31-5的一个端口是口径与直径为30毫米的PVC水管相配合的 端口，另一个端口是口径与直径为20毫米的PVC水管相配合的端口。第一弯头31-5-1的前端口与第一连接管31-2-1的后端口密闭固定连接，第一连 接管31-2-1的前端口与第一分支用三通接头31-4-1的第一端口密闭固定连接，第一分支 用三通接头31-4-1的第二端口与第二连接管31-2-2的后端口密闭固定连接，第二连接管 31-2-2的前端口与进水三通接头31-3的第一端口密闭固定连接，进水三通接头31-3的第 二端口与第三连接管31-2-3的后端口密闭固定连接，第三连接管31-2-3的前端口与第二 分支用三通接头31-4-2的第一端口密闭固定连接，第二分支用三通接头31-4-2的第二端 口与第四连接管31-2-4的后端口密闭固定连接，第四连接管31-2-4的前端口与第二弯头31-5-2的后端口密闭固定连接。第一弯头31-5-1的左端口与第一分支用三通接头31-4-1的第三端口之间、第一 分支用三通接头31-4-1的第三端口与第二分支用三通接头31-4-2的第三端口之间、第二 分支用三通接头31-4-2的第三端口与第二弯头31-5-2的左端口之间的距离均为280毫 米。进水管31-1的左端口与进水三通接头31-3的第三端口密闭固定连接。下行流进水主干管路31布设在基质1的第二粗粒径基质层1-4的上表面右端，紧 靠池体10的右侧墙体内壁，进水管31-1穿过池体10的右侧墙体，且进水管31-1的位于池 体10外的右端口(进水口)处设有一个下行流进水阀门51。见图7和图8，下行流布水支管32是直径为20毫米的PVC水管，每根下行流布水 支管32的管体上，每间隔100毫米均设有一组出水孔32-5，各组出水孔32-5的数量为3 个，1个开口朝前，1个开口朝后，第3个开口朝下，出水孔32-5的孔径为4毫米。见图3，下行流布水支管32共4根，长度略小于2米，左端均封口。4根下行流布 水支管32按照所处的前后位置不同，由后至前依次称为第一下行流布水支管32-1、第二下 行流布水支管32-2、第三下行流布水支管32-3和第四下行流布水支管32-4。第一下行流 布水支管32-1的右端口与第一弯头31-5-1的左端口密闭固定连接，第二下行流布水支管32-2的右端口与第一分支用三通接头31-4-1的第三端口密闭固定连接，第三下行流布水 支管32-3的右端口与第二分支用三通接头31-4-2的第三端口密闭固定连接，第四下行流布水支管32-4的右端口与第二弯头31-5-2的左端口密闭固定连接。见图4及图5，下行流出水主干管路；34为由5根PVC水管；34_1、34_2，2个堵头 34-3，2个三通接头34-4和1个四通接头34_5构成的管组件。各PVC水管的直径均为50 毫米，5根PVC水管分为1根出水管34-1和4根连接管34-2，4根连接管34_2按照所处 前后位置的不同，由后至前依次称为第一连接管34-2-1、第二连接管34-2-2、第三连接管 34-2-3和第四连接管；34-2-4。2个堵头34-3按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一堵头34_3_1和 第二堵头34-3-2，第一堵头34-3-1设有前端口，第二堵头34_3_2设有后端口。2个三通接 头34-4按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一三通接头34-4-1和第二三通 接头34-4-2。本实用新型中，将四通接头34-5的四个端口根据所处的前后位置不同，分别 称为后端口、前端口、左端口和右端口。堵头；34-3的端口是口径与直径为50毫米的PVC水 管相配合的端口，三通接头34-4的三个端口是口径与直径为50毫米的PVC水管相配合的 端口，四通接头34-5的四个端口是口径与直径为50毫米的PVC水管相配合的端口。第一堵头34-3-1的前端口与第一连接管34-2-1的后端口密闭固定连接，第一连 接管34-2-1的前端口与第一三通接头34-4-1的第一端口密闭固定连接，第一三通接头 34-4-1的第二端口与第二连接管34-2-2的后端口密闭固定连接，第二连接管34_2_2的 前端口与四通接头34-5的后端口密闭固定连接，四通接头34-5的前端口与第三连接管 34-2-3的后端口密闭固定连接，第三连接管34-2-3的前端口与第二三通接头34_4_2的第 一端口密闭固定连接，第二三通接头34-4-2的第二端口与第四连接管34-2-4的后端口密 闭固定连接，第二堵头34-3-2的后端口与第四连接管34-2-4的前端口密闭固定连接。第一连接管34-2-1的后端口与第一三通接头34-4-1的第三端口之间、第二三通 接头34-4-2的第三端口与第四连接管34-2-4的前端口之间的距离均为140毫米；第一三 通接头；34-4-1的第三端口与四通接头34-5的右端口之间、四通接头34-5的右端口与第 二三通接头34-4-2的第三端口之间的距离均为280毫米。出水管34-1的右端口与四通接 头34-5的左端口密闭固定连接。下行流出水主干管路34布设在池体10内的底部表面、且被掩埋在基质1的第一 粗粒径基质层1-1的下部，紧靠池体10的左侧墙体内壁，出水管34-1穿过池体10的左侧 墙体，且出水管34-1位于池体10外的左端口(出水口)处设有一个下行流出水阀门52。见图9和图10，下行流集水支管33是直径为50毫米的PVC水管，每根下行流集 水支管33的管体上，每间隔100毫米均设有一组进水孔33-4，各组进水孔33-4的数量为5 个，1个开口朝前，1个开口朝后，1个开口朝上，1个开口朝前上方，一个开口朝后上方，进水 孔33-4的孔径为6毫米。见图4，下行流集水支管33共3根，长度略小于2米，右端均封口。3根下行流集 水支管33按照所处的前后位置不同，由后至前依次称为第一下行流集水支管33-1、第二下 行流集水支管33-2和第三下行流集水支管33-3。第一下行流集水支管33-1的左端口与 第一三通接头34-4-1的第三端口密闭固定连接，第二下行流集水支管33-2的左端口与四 通接头；34-5的右端口密闭固定连接，第三下行流集水支管33-3的左端口与第二三通接头 34-4-2的第三端口密闭固定连接。见图4及图6，上行流进水主干管路41为由5跟PVC水管41-1、41_2，3个三通接头41-3、41-4和2个弯头41-5构成的管组件。各PVC水管的直径均为30毫米，5根PVC水 管分为1根进水管41-1和4根连接管41-2，4根连接管41_2按照所处前后位置的不同，由 后至前依次称为第一连接管41-2-1、第二连接管41-2-2、第三连接管41-2-3和第四连接管 41-2-4。3个三通接头分为1个进水三通接头41-3和2个分支用三通接头41_4，2个分 支用三通接头41-4按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一分支用三通接头 41-4-1和第二分支用三通接头41-4-2。进水三通接头41-3的三个端口是口径与直径为30 毫米的PVC水管相配合的端口，分支用三通接头41-4的第一端口和第二端口是口径与直径 为30毫米的PVC水管相配合的端口，第三端口是口径与直径为20毫米的PVC水管相配合 的端口。2个弯头41-5按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一弯头41-5-1和 第二弯头42-5-2。2个弯头41-5的一个端口是口径与直径为30毫米的PVC水管相配合的 端口，另一个端口是口径与直径为20毫米的PVC水管相配合的端口。第一弯头41-5-1的前端口与第一连接管41-2-1的后端口密闭固定连接，第一连 接管41-2-1的前端口与第一分支用三通接头41-4-1的第一端口密闭固定连接，第一分支 用三通接头41-4-1的第二端口与第二连接管41-2-2的后端口密闭固定连接，第二连接管 41-2-2的前端口与进水三通接头41-3的第一端口密闭固定连接，进水三通接头41-3的第 二端口与第三连接管41-2-3的后端口密闭固定连接，第三连接管41-2-3的前端口与第二 分支用三通接头41-4-2的第一端口密闭固定连接，第二分支用三通接头41-4-2的第二端 口与第四连接管41-2-4的后端口密闭固定连接，第四连接管41-2-4的前端口与第二弯头41-5-2的后端口密闭固定连接。第一弯头41-5-1的左端口与第一分支用三通接头41-4-1的第三端口之间、第一 分支用三通接头41-4-1的第三端口与第二分支用三通接头41-4-2的第三端口之间、第二 分支用三通接头41-4-2的第三端口与第二弯头41-5-2的左端口之间的距离均为280毫 米。进水管41-1的左端口与进水三通接头41-3的第三端口密闭固定连接。上行流进水主干管路41布设在池体10内的底部表面、被掩埋在基质1的第一粗 粒径基质层1-1的底部，紧靠池体10的右侧墙体内壁，进水管41-1穿过池体10的右侧墙 体，且进水管41-1位于池体10外的右端口(进水口)处设有一个上行流进水阀门53。见图11和图12，上行流布水支管42是直径为20毫米的PVC水管，每根上行流布 水支管42的管体上，每间隔100毫米均设有一组出水孔42-5，各组出水孔42-5的数量为3 个，1个开口朝前，1个开口朝后，第3个开口朝上，出水孔42-5的孔径为4毫米。见图4，上行流布水支管42共4根，长度略小于2米，左端均封口。4根上行流布 水支管42按照所处的前后位置不同，由后至前依次称为第一上行流布水支管42-1、第二上 行流布水支管42-2、第三上行流布水支管42-3和第四上行流布水支管42-4。第一上行流 布水支管42-1的右端口与第一弯头41-5-1的左端口密闭固定连接，第二上行流布水支管42-2的右端口与第一分支用三通接头41-4-1的第三端口密闭固定连接，第三上行流布水 支管42-3的右端口与第二分支用三通接头41-4-2的第三端口密闭固定连接，第四上行流 布水支管42-4的右端口与第二弯头41-5-2的左端口密闭固定连接。因此上行流布水支管 42与下行流集水支管33在前后方向上交错设置。[0090] 见图3及图6，上行流出水主干管路44为由5根PVC水管44_1、44_2，2个堵头 44-3，2个三通接头44-4和1个四通接头44_5构成的管组件。各PVC水管的直径均为50 毫米。5根PVC水管分为1根出水管44-1和4根连接管44-2，4根连接管44_2按照所处 前后位置的不同，由后至前依次称为第一连接管44-2-1、第二连接管44-2-2、第三连接管 44-2-3和第四连接管44-2-4。[0091 ] 2个堵头44-3按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一堵头44-3-1和 第二堵头44-3-2，第一堵头44-3-1设有前端口，第二堵头44_3_2设有后端口。2个三通接 头44-4按照所处的前后位置的不同，由后至前依次称为第一三通接头44-4-1和第二三通 接头44-4-2。堵头44-3的端口是口径与直径为50毫米的PVC水管相配合的端口，三通接 头44-4的三个端口是口径与直径为50毫米的PVC水管相配合的端口，四通接头44-5的四 个端口是口径与直径为50毫米的PVC水管相配合的端口。第一堵头44-3-1的前端口与第一连接管44-2-1的后端口密闭固定连接，第一连 接管44-2-1的前端口与第一三通接头44-4-1的第一端口密闭固定连接，第一三通接头 44-4-1的第二端口与第二连接管44-2-2的后端口密闭固定连接，第二连接管44_2_2的 前端口与四通接头44-5的后端口密闭固定连接，四通接头44-5的前端口与第三连接管 44-2-3的后端口密闭固定连接，第三连接管44-2-3的前端口与第二三通接头44_4_2的第 一端口密闭固定连接，第二三通接头44-4-2的第二端口与第四连接管44-2-4的后端口密 闭固定连接，第二堵头44-3-2的后端口与第四连接管44-2-4的前端口密闭固定连接。第一连接管44-2-1的后端口与第一三通接头44-4-1的第三端口之间、第二三通 接头44-4-2的第三端口与第四连接管44-2-4的前端口之间的距离均为140毫米；第一三 通接头44-4-1的第三端口与四通接头44-5的右端口之间、四通接头44-5的右端口与第 二三通接头44-4-2的第三端口之间的距离均为280毫米。出水管44-1的右端口与四通接 头44-5的左端口密闭固定连接。上行流出水主干管路44掩埋在基质1的第二粗粒径基质层1-4内，紧靠池体10 的左侧墙体内壁，出水管44-1穿过池体10的左侧墙体，且出水管44-1位于池体10外的左 端口(出水口)处设有一个上行流出水阀门M。见图13和图14，上行流集水支管43是直径为50毫米的PVC水管，每根上行流集 水支管43的管体上，管体上每间隔100毫米均设有一组进水孔43-4，各组进水孔43-4的数 量为5个，1个开口朝前，1个开口朝后，1个开口朝下，1个开口朝前下方，一个开口朝后下 方，进水孔42-4的孔径为6毫米。见图3，上行流集水支管43共3根，长度略小于2米，右端封口。3根上行流集水支 管43按照所处的前后位置不同，由后至前依次称为第一上行流集水支管43-1、第二上行流 集水支管43-1和第三上行流集水支管43-3。第一上行流集水支管43-1的左端口与第一三 通接头44-4-1的第三端口密闭固定连接，第二上行流集水支管43-2的左端口与四通接头 44-5的右端口密闭固定连接，第三上行流集水支管43-3的左端口与第二三通接头44-4-2 的第三端口密闭固定连接。因此上行流集水支管43与下行流布水支管32在前后方向上交 错设置。(实施例2、污水处理系统的工作方法)见图1和图2，本实施例的污水处理系统的工作方法中的污水处理系统，采用由实13施例1得到的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，该污水处理系统的工作方法为采用 下行流和上行流两种工作方式以一个月为时间间隔交替运行。具体工作方法为在第一个月，采用单下行流工作方式①使得下行流进水阀门 51的进水口处于连接有由污水水泵作为压力动力源的污水进水管；②使得下行流进水阀 门51和下行流出水阀门52处于开启状态，使得上行流进水阀门53和上行流出水阀门讨处 于关闭状态；③开启污水水泵，使得污水经过下行流进水主干管路31流入下行流布水支管 32，再由下行流布水支管32上的出水孔32-5流至基质1的表面；④步骤③中流至基质1表 面的污水在重力作用下，向下渗流，分别经过第一粗粒径基质层1-1、中粒径基质层1-2、细 粒径基质层1-3和第二粗粒径基质层1-4的过滤而成为过滤水，并流至池体10的底部；⑤ 流至池体(10)的底部的过滤水从各下行流集水支管33上的进水孔33-4流入下行流集水支 管33内，汇集至下行流出水主干管路34中后被排出。此过程中，会有部分被处理过的污水 流入上行流布水支管42和上行流进水主干管路41内并暂时存积。这部分污水数量极少， 不会对污水处理效果造成不良影响，另外，在下一个月的上行流工作方式的过程中，其中的 污水会首先被待处理的浓度较高的污水挤出管道而再次被基质1处理。在第二个月，采用单上行流工作方式①使得上行流进水阀门53的进水口处连接 有由污水水泵作为压力动力源的污水进水管；②使得上行流进水阀门53和上行流出水阀 门M处于开启状态，使得下行流进水阀门51和下行流出水阀门52处于关闭状态；③开启 污水水泵，使得污水经过上行流进水主干管路41流入上行流布水支管42，再由上行流布水 支管42上的出水孔42-5流入基质1的底层；④步骤③中流至基质1的底层的污水由于有 污水水泵作为压力动力源，污水由基质1底部因压力向上流动，分别经过第一粗粒径基质 层1-1、中粒径基质层1-2和细粒径基质层1-3的过滤而成为过滤水，向上流至超过上行流 集水支管43的进水孔43-4的高度；⑤在水位压力作用下，各上行流集水支管43附近的过 滤水通过上行流集水支管43的相应的进水孔43-4流入上行流集水支管43内，汇集至上行 流出水主干管路44而被排出。第三个月采用单下行流工作方式，第四个月采用单上行流工作方式，如此每隔一 个月交替运行下行流和上行流两种工作方式。通过交替运行下行流和上行流两种工作方式来交替改变污水的水流流向，利用污 水水流反向冲击湿地的基质1内发生淤塞的部位，疏通已堵塞的污水水流通道，改变基质1 内部水流路径，从而达到减免人工湿地发生淤堵的目的。(实施例3、污水处理系统的工作方法)本实施例的污水处理系统的工作方法与实施例2的工作方法基本相同，区别仅在 于第一个月采用单上行流工作方式，第二个月采用单下行流工作方式，每隔一个月交替运 行下行流和上行流两种工作方式。(实施例4、污水处理系统的工作方法)本实施例的污水处理系统的工作方法与实施例2或实施例3的工作方法基本相 同，区别仅在于所述的一个时间间隔也可为一周、半个月或一个半月。(实施例5、与单下行流人工湿地的对比)采用由实施例1得到的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统以及由实施例2得到 的上述污水处理系统的工作方法作为试验组与作为参照组的传统单下行流垂直流潜流式14人工湿地进行试验对比。为加快模拟湿地堵塞的情况，进水采用城市污水处理厂初沉池的 出水作为两组人工湿地的污水进水源。两组人工湿地均采用间歇式进水的方式，每天进水4次，每次间隔约6h，每次进 水量为120L。试验组采用初始运行下行流，以后每月交替使用上行流、下行流的运行方式。运行1年后，将试验组的双向垂直流潜流式人工湿地污水处理系统与参照组的传 统的单下行流垂直流潜流式人工湿地进行水力传导性能及污染物去除效果的对比，试验结 果表明传统的垂直潜流式人工湿地运行一年后，水力停留时间由原来的4. 8小时延长至 7. 9小时，出现基质堵塞现象，COD去除率与同期相比下降了 60% ；而本实用新型的垂直流潜 流式人工湿地污水处理系统通过交替改变湿地内水流流向，使基质的水力传导性能维持良 好，污水处理系统运行一年后，水力停留时间仅由原来的4. 8小时变化为5. 0小时，COD去 除率保持稳定。并且在细粒径基质层1-3中栽培植物，植物吸收污水被过滤后留下的养分， 有利于恢复土壤的通透能力以及植物的生长，双向污水的交替流过使得土壤内的养分长期 保持在一个稳定的状态，对于植物的生长起到了很好的促进效果。
权利要求1.一种垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，包括池体(10)、基质(1)和湿地植物 (2)；基质(1)分层铺置在池体(10)内，湿地植物(2)种植在基质(1)上；其特征在于还包 括设置在池体(10)内的下行流系统和上行流系统；所述基质(1)包括从下到上依次分层分布的第一粗粒径基质层(1-1 )、中粒径基质层 (1-2)、细粒径基质层(1-3)和第二粗粒径基质层(1-4)；所述下行流系统包括下行流进水主干管路(31)、4至30根下行流布水支管(32)、4至 30根下行流集水支管(33)、下行流出水主干管路(34)、下行流进水阀门(51)和下行流出水 阀门(52)；所述下行流进水主干管路(31)分别与各根下行流布水支管(32)密闭固定连接；下行 流进水主干管路(31)和所有的下行流布水支管(32)均布设在基质(1)的第二粗粒径基质 层(1-4)的上表面；每根下行流布水支管(32)的管体上，每间隔50 150毫米设有一组开 口朝下的出水孔(32-5)；下行流进水阀门(51)密闭固定连接在下行流进水主干管路(31) 的进水口处，且位于池体(10)的外部；所述下行流出水主干管路(34)分别与各根下行流集水支管(33)密闭固定连接；下行 流出水主干管路(34)和所有的下行流集水支管(33)均布设在池体(10)内的底部表面、且 被掩埋在基质(1)的第一粗粒径基质层(1-1)的下部；每根下行流集水支管(33 )的管体上， 每间隔50 150毫米设有一组开口朝上的进水孔(33-4)；下行流出水阀门(52)密闭固定 连接在下行流出水主干管路(34)的出水口处，且位于池体(10)的外部；所述上行流系统包括上行流进水主干管路(41)、4至30根上行流布水支管(42)、4至 30根上行流集水支管(43)、上行流出水主干管路(44)、上行流进水阀门(53)和上行流出水 阀门( )；所述上行流进水主干管路(41)分别与各根上行流布水支管(42)密闭固定连接；上行 流进水主干管路(41)和所有的上行流布水支管(42)均布设在池体(10)内的底部表面、被 掩埋在基质(1)的第一粗粒径基质层(1-1)的底部，且上行流布水支管(42)与下行流集水 支管(33)在前后方向上交错设置；每根上行流布水支管(42)的管体上，每间隔50 150毫 米设有一组开口朝上的出水孔(42-5);上行流进水阀门(53)密闭固定连接在上行流进水主 干管路(41)的进水口处，且位于池体(10)的外部；所述上行流出水主干管路(44)分别与各根上行流集水支管(43)密闭固定连接；上行 流出水主干管路(44)和所有的上行流集水支管(43)均布设在基质(1)的第二粗粒径基质 层(1-4)内，且上行流集水支管(43)与下行流布水支管(32)在前后方向上交错设置；每根 上行流集水支管(43)的管体上，每间隔50 150毫米设有一组开口朝下的进水孔(43-4); 上行流出水阀门(54)密闭固定连接在上行流出水主干管路(44)的出水口处，且位于池体 (10)的外部。
2.根据权利要求1所述的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，其特征在于基质(1) 的第一粗粒径基质层(1-1)的深度为100 300毫米，主要由粒径为8至16毫米的砾石组 成；中粒径基质层(1-2)的深度为400 600毫米，主要由粒径为2至8毫米的粗砂组成； 细粒径基质层(1-3)即为土壤层，其深度为100 200毫米；第二粗粒径基质层(1-4)的深 度为100 200毫米，主要由粒径为8至16毫米的砾石组成；第二粗粒径基质层(1-4)的 上表面与池体(10)的池顶之间的距离为100 300毫米；池体(10)的材质为混凝土。
3.根据权利要求2所述的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，其特征在于所述湿 地植物(2)为适用于潜流式湿地的水生或湿生植物，它们是香蒲、芦苇、菰、芦竹、水葱、纸莎 草、薦草、菖蒲、海芋、灯心草、再力花和蜘蛛兰中的一种、二种、三种、四种或五种，湿地植物 (2)由其根部种植在基质(1)的细粒径基质层(1-3)内，平均每平方米种植数量为4至8株。
4.根据权利要求1至3之一所述的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，其特征在于下行流进水主干管路(31)包括进水管(31-1 )，还包括将进水管(31-1)与各下行流布 水支管(32)相连通的相应的三通接头和连接管，下行流进水主干管路(31)紧靠池体(10) 的右侧墙体内壁，且进水管(31-1)穿过池体(10)的右侧墙体，下行流进水阀门(51)设置在 进水管(31-1)的位于池体(10)外的右端口处；每根下行流布水支管(32)的长度为2 20米，左端封口 ；所有下行流布水支管(32)均 沿左右向平行设置，且相邻2根下行流布水支管(32)之间的距离为240 320毫米；下行流出水主干管路(34)包括出水管(34-1)，还包括将出水管(34-1)与各下行流集 水支管(33)相连通的相应的三通接头和连接管，下行流出水主干管路(34)紧靠池体(10) 的左侧墙体内壁，且出水管(34-1)穿过池体(10)的左侧墙体，下行流出水阀门(52)设置在 出水管(34-1)的位于池体(10)外的左端口处；每根下行流集水支管(33)的长度与下行流布水支管(32)的长度相等，右端封口 ；所有 下行流集水支管(33)均沿左右向平行设置，且相邻2根下行流集水支管(33)之间的距离为 240 320毫米。
5.根据权利要求4所述的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，其特征在于下行流 进水主干管路(31)的进水管(31-1)和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径均为30 50毫米；下行流布水支管(32)是直径为20 40毫米的PVC水管，且下行流进水主干管路 (31)的进水管(31-1)和各连接管的直径大于或等于下行流布水支管(32)的直径；下行流 布水支管(32)的每组出水孔(32-5)的数量为3至5个，每个出水孔(32_5)的孔径为4至 8毫米；下行流出水主干管路(34)的出水管(34-1)和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径 均为50 90毫米；下行流集水支管(33)是直径为40 60毫米的PVC水管，且下行流出 水主干管路(34 )的出水管(34-1)和各连接管的直径大于或等于下行流集水支管(33 )的直 径；下行流集水支管(33)的每组进水孔(33-4)的数量为5至7个，每个进水孔(33_4)的孔 径为6至12毫米。
6.根据权利要求4所述的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，其特征在于上行流进水主干管路(41)包括进水管(41-1 )，还包括将进水管(41-1)与各上行流布水支管(42)相连通的相应的三通接头和连接管，上行流进水主干管路(41)紧靠池体(10) 的右侧墙体内壁，且进水管(41-1)穿过池体(10)的右侧墙体，上行流进水阀门(53)设置在 进水管(41-1)的位于池体(10)外的右端口处；每根上行流布水支管(42)的长度与下行流布水支管(32)的长度相等，左端封口 ；所有 上行流布水支管(42)均沿左右向平行设置，且相邻2根上行流布水支管(42)之间的距离为 240 320毫米；上行流出水主干管路(44)包括出水管(44-1)，还包括将出水管(44-1)与各上行流集水支管(43)相连通的相应的三通接头和连接管，上行流出水主干管路(44)紧靠池体(10) 的左侧墙体内壁，且出水管(44-1)穿过池体(10)的左侧墙体，上行流出水阀门(54)设置在 出水管(44-1)的位于池体(10)外的左端口处；每根上行流集水支管(43)的长度与下行流布水支管(32)的长度相等，右端封口 ；所 有上行流集水支管(43)均沿左右向平行设置，且相邻2根上行流集水支管(43)之间的距离 均为240 320毫米。
7.根据权利要求6所述的垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，其特征在于上行流 进水主干管路(41)的进水管(41-1)和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径均为30 50毫米；上行流布水支管(42)是直径为20 40毫米的PVC水管，且上行流进水主干管路 (41)的进水管(41-1)和各连接管的直径大于或等于上行流布水支管(42)的直径；上行流 布水支管(42)的每组出水孔(42-5)的数量为3至5个，每个出水孔(42_5)的孔径为4至 8毫米；上行流出水主干管路(44)的出水管(44-1)和各连接管均为PVC水管，它们的管体直径 均为50 90毫米；上行流集水支管(43)是直径为40 60毫米的PVC水管，且上行流出 水主干管路(44 )的出水管(44-1)和各连接管的直径大于或等于上行流集水支管(43 )的直 径；上行流集水支管(43)的每组进水孔(43-4)的数量为5至7个，每个进水孔(43_4)的孔 径为6至12毫米。
专利摘要本实用新型公开了一种垂直流潜流式人工湿地污水处理系统，该系统包括池体、基质、湿地植物、下行流系统和上行流系统。基质分层铺置在池体内，湿地植物种植在基质上，下行流系统和上行流系统均设置在池体内。该系统的处理污水的方法是采用下行流和上行流两种工作方式以1～60天为一个时间间隔交替运行，在第一个月采用单下行流或上行流系统工作，在第二个月采用单上行流或下行流系统工作，如此每隔一个时间间隔交替运行两个系统。该污水处理系统通过交替改变基质内污水水流流向，可以有效预防和延缓人工湿地淤堵，在长期的运行过程中可维持较好的水力传导性能与稳定的COD去除率，污水处理效率稳定。
文档编号C02F3/34GK201825788SQ201020574648
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月24日 优先权日2010年10月24日
发明者叶招莲, 曾婷, 梁国斌, 蒋莉, 马飞 申请人:江苏技术师范学院