一种潜流、表流交替运行的人工湿地的制作方法
【专利摘要】本发明属于污水生态净化领域，涉及一种可潜流、表流交替运行的人工湿地。本发明包括进水控制系统、湿地填料床和出水控制系统，该进水控制系统由上层橡胶坝式遮板、牵引绳、进水口调节挡板、进水储水池及弹簧装置构成：出水控制系统由定位环、牵引绳、牵引绳固定装置、出水口调节挡板、出水储水池构成：该发明能够根据不同的季节条件和水质水量条件，人工调控湿地的运行方式，减少湿地的季节性影响，防止湿地堵塞，提高人工湿地的处理能力，增强运行效果。
【专利说明】一种潜流、表流交替运行的人工湿地
[0001]一.
【技术领域】
本发明属于污水生态净化领域，涉及一种可潜流、表流交替运行的人工湿地。
[0002]二.
【背景技术】
人工湿地系统是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统。它是一个完整的生态系统，通过形成内部的良好循环，充分发挥资源的生产潜力，获得污水处理与资源化的最佳效益，实现较好的经济效益和生态效益。人工湿地技术投资和运行费用低，和人工湿地同传统污水处理厂相比，投资仅为1/10到1/2，并且人工湿地还具有操作简单，出水水质好，抗冲击力强，能够改善和美化生态环境等优点，因此具有极其广阔的应用前景。
[0003]表面流人工湿地是目前最常用的一种人工湿地类型，但这种类型的湿地处理能力相对要低，处理效果受气候影响较大，在气候寒冷的冬季及干旱季节不能正常运行。潜流湿地系统处理效果和处理能力较表流湿地好，并且由于污水在床体内部流动，保温性能得到提升，但是潜流人工湿地系统的投资较高，并且容易发生填料堵塞等问题。因而，以单一类型运行的人工湿地各自存在一些优缺点，但污水的成分和水量波动较大，季节性变化明显，因而整合不同类型人工湿地的优点，根据污水的实际情况及季节变化对湿地的运行方式进行调节具有重要意义。
[0004]三.
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能够实现潜、表流湿地交替运行的人工湿地，该发明能够根据不同的季节条件和水质水量条件，人工调控湿地的运行方式，减少湿地的季节性影响，防止湿地堵塞，提高人工湿地的处理能力，增强运行效果。
[0005]本发明采用下述技术方案实现:
本发明包括进水控制系统、湿地填料床和出水控制系统，该进水控制系统由上层橡胶坝式遮板、牵引绳、进水口调节挡板、进水储水池、弹簧装置构成；出水控制系统由定位环、牵引绳、牵引绳固定装置、出水口调节挡板、出水储水池构成。进水控制系统中，上层橡胶坝式遮板位于进水储水池顶部，由支撑骨架和复合橡胶材料制成，为箱盖式结构，一侧固定在进水储水池上，牵引绳的一端通过螺栓固定在上层橡胶坝式遮板的支撑骨架上，另一端与进水口调节挡板连接；出水控制系统中，定位环固定在出水储水池内侧的上端，在出水储水池的外侧上端设有牵引绳固定装置，牵引绳经过定位环与出水口调节挡板连接。复合橡胶材料采用高强度合成纤维织物内外涂敷橡胶制成。支撑骨架采用不锈钢管材，两端设有开启把手。牵引绳为高强度聚乙烯纤维绳或耐腐蚀钢丝绳。在进水储水池和出水储水池的下部设有对称的4-8个调节挡板，调节挡板材质采用不锈钢制成，出水储水池的底部设有出水口，进水口调节挡板和出水口调节挡板通过固定在储水池侧壁上的滑动沟槽上下位移，在进水口调节挡板的下端连接有弹簧装置。在进水储水池的上部位置还设有组合式过滤网。
[0006]湿地填料床长宽比在2.5:1至3:1，坡度为4.5%_5%，从下至上有大粒径砾石、小粒径砾石、砂土和田土构成，各部分构筑比例为1:1:1:2，在床体表面种植芦苇、香蒲、金鱼藻、浮萍等水生植物，搭配栽种，种植密度宜为10-25株/m2。
[0007]人工湿地构筑后，当季节温度适宜或水体污染负荷不高时，湿地以表流方式运行，进水越过上层橡胶坝式遮板进入湿地系统，通过基质、植物、微生物的共同作用被净化。处理后的水体跌入出水控制系统中，水体最终通过出水口排出。
[0008]当季节温度过低或水体污染负荷较高时，湿地以潜流方式运行。上层橡胶坝式遮板开启，将进水口调节挡板向上拉起，水流跌入进水控制系统中，通过下部的进水口调节挡板进入湿地。跌水过程增加了水体的溶解氧，提高了水体在湿地中的处理效果。水体通过潜流出水口排入出水控制系统中，最终通过出水口排出。
[0009]可定期设置表流、潜流交替运行，也可以在交替运行的期间通过控制进出水实现干湿交替，避免湿地系统的堵塞。
[0010]本发明具有以下优点:
本发明综合了潜流湿地和表流湿地的优点，提高了污水净化能力和处理效果；降低了温度对人工湿地系统的影响，受季节气候影响小，保证了冬季寒冷天气条件下的污染物去除效率；可根据污染负荷进行调节，有针对性的进行污水处理，降低污染负荷对湿地的影响，增强湿地处理效果；能够实现表潜流的交替运行，为人工湿地中好氧菌和厌氧菌的生长创造更好的条件，同时促进植物的生长；能够实现干湿交替环境，起到增氧作用，同时减少湿地堵塞，增加湿地的使用年限；节省占地面积，运行维护管理方便，投资及运行费低。
[0011]四.
【专利附图】
【附图说明】
图1:潜-表流交替人工湿地构成及其以表流运行时剖面示意图。
[0012]图2:潜-表流交替人工湿地进水控制系统构成示意图。
[0013]图3:潜-表流交替人工湿地出水控制系统构成示意图。
[0014]图4:潜-表流交替人工湿地潜流运行时剖面示意图。
[0015]其中，I为进水储水池，2为牵引绳，3为上层橡胶坝式遮板，4为进水口调节挡板，5为支撑骨架，6为复合橡胶材料,7为开启把手；8为固定螺栓,9为弹簧装置，10为过滤网，11为潜流进水口，12为潜流出水口，13为出水储水池，14为牵引绳，15为出水口调节挡板，16为定位环，17为牵引绳固定装置，18为出水口，19为表流进水，20为表流出水，21为湿地基质，22为人工湿地植物。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0017]实施例1:
以大粒径砾石、小粒径砾石、砂土和田土作为填料床，按照从下向上的顺序填充，构筑比例为1:1:1: 2，湿地填料床长宽比为2.5:1，坡度为4.5%。并在床体表面搭配种植芦苇、香蒲、金鱼藻、浮萍等水生植物，种植密度宜为10-25株/m2。
[0018]如图所示，本发明的人工湿地包括进水控制系统、湿地填料床和出水控制系统。人工湿地进水控制系统包括进水储水池1、牵引绳2、上层橡胶坝式遮板3、进水口调节挡板4、弹簧装置9和过滤网10。其中，上层橡胶坝式遮板由支撑骨架5、符合橡胶材料6、开启把手7及固定螺栓8构成。牵引绳2通过固定螺栓8固定在支撑骨架5上，牵引绳2材质为高强度聚乙烯纤维绳或耐腐蚀钢丝绳。支撑骨架5为不锈钢管材，复合橡胶材料6采用高强度合成纤维织物内外涂敷橡胶制成，在支撑骨架5的两端分别设有2-5个开启把手7，向上抬起把手7时可将上层橡胶坝式遮板开启。过滤网10通过螺栓固定在进水储水池的上端，过滤网为组合式结构，过滤网10之间空隙为牵引绳2收拉移动空间，进水口调节挡板4和出水口调节挡板15通过固定在储水池侧壁上的滑动沟槽上下位移，在进水储水池I和出水储水池13的下部设有对称的4-8个调节挡板，调节挡板材质采用不锈钢制成，出水储水池的底部设有出水口 ；在进水口调节挡板的下端连接有弹簧装置9，弹簧的恢复力能够在系统变换运行方式时，促使进水口调节挡板4向下关闭。
[0019]如图所示，出水控制系统包括出水储水池13、牵引绳14、出水调节挡板15、定位环16和牵引绳固定装置17。出水调节挡板15的下端被固定在出水储水池13的侧壁上，其上端连接牵引绳14。定位环13为不锈钢圆环，固定在出水储水池的内侧上端，用于约束牵引绳的位置，使人工湿地以表流运行时出水调节挡板12呈闭合状态。牵引绳固定装置17安装在出水储水池的外侧上端，能够实现牵引绳14的收拉固定。
[0020]气温在10°C以上，以表流方式运行，如图1所示。进水储水池I呈闭合状态，进水口调节挡板4同时闭合，防止湿地系统中水倒流入进水储水池I中。表流进水16越过上层橡胶坝式遮板3并经由其配水作用，进入湿地系统。水体在流动过程中通过基质吸附过滤等物理化学作用、植物吸收，以及微生物的生物降解等作用，将污水中的氮磷等有机污染物去除。潜流进水口 11也呈闭合状态，此时，牵引绳14穿过定位环16，通过牵引绳固定装置17呈拉紧状态，出水口调节板15闭合，净化后的表流出水20从湿地上部流入出水储水池13中，再通过出水口 18排出。
[0021]实施例2:
本实施例中湿地的构筑方式与实施I基本相同，但运行方式不同。当污染负荷较高，如进水BOD5负荷高于50 kgB0D5/ha*d时，系统以潜流人工湿地的方式运行，如图3所示。握住两侧开启把手7，向上抬起，可将上层橡胶坝遮板3打开，此时牵引绳2自然带动进水口调节挡板4开启。宽5m的人工湿地，进水控制单元宽度为Im时，以不锈钢材质支撑骨架计算，外径76mm壁厚3.5mm的不锈钢材质管,每米约重6 kg,需20m不锈钢管,重120 kg,橡胶敷面密度按1.5g/m3计算,重0.02kg,上层橡胶坝遮板总重约120kg。
[0022]通过开启把手7，将上层橡胶坝式遮板3打开，污水先通过过滤网10过滤后，跌入进水储水池I，此时进水口调节挡板4呈开启状态，污水经由潜流进水口 11进入湿地系统，在污水进入储水池的下跌过程中，不仅增加了系统的能量，同时还能够起到瞬间增氧的作用，从而缓解潜流湿地中溶氧不足的问题，提高湿地系统的处理效率。由于潜流湿地处理污水时，水在基质以下，从而具有显著的保温作用，能够促使湿地系统在低温下提高去除效率。通过调节牵引绳固定装置17，拉紧提升牵引绳14，出水口调节板15开启。处理后的污水通过潜流出水口 12进入出水储水池13，再通过出水口 18排出。
【权利要求】
1.一种潜流、表流交替运行的人工湿地，包括进水控制系统、湿地填料床和出水控制系统，其特征在于该进水控制系统由上层橡胶坝式遮板、牵引绳、进水口调节挡板、进水储水池、弹簧装置构成；出水控制系统由定位环、牵引绳、牵引绳固定装置、出水口调节挡板、出水储水池构成；进水控制系统中，上层橡胶坝式遮板位于进水储水池顶部，由支撑骨架和复合橡胶材料制成，为箱盖式结构，一侧固定在进水储水池上，牵引绳的一端通过螺栓固定在上层橡胶坝式遮板的支撑骨架上，牵引绳的另一端与进水口调节挡板连接；出水控制系统中定位环固定在出水储水池内侧的上端，在出水储水池的外侧上端设有牵引绳固定装置，牵引绳经过定位环与出水口调节挡板连接。
2.根据权利要求1所述的一种潜流、表流交替运行的人工湿地，其特征在于所述的复合橡胶材料采用高强度合成纤维织物内外涂敷橡胶制成。
3.根据权利要求1所述的一种潜流、表流交替运行的人工湿地，其特征在于所述的支撑骨架采用不锈钢管材，在支撑骨架的两端设有开启把手。
4.根据权利要求1所述的一种潜流、表流交替运行的人工湿地，其特征在于所述的牵引绳为高强度聚乙烯纤维绳，耐腐蚀钢丝绳。
5.根据权利要求1所述的一种潜流、表流交替运行的人工湿地，其特征在于进水口调节挡板和出水口调节挡板通过固定在储水池侧壁上的滑动沟槽上下位移，在进水储水池和出水储水池的下部设有对称的4-8个调节挡板，调节挡板材质采用不锈钢制成，出水储水池的底部设有出水口。
6.根据权利要求1所述的一种潜流、表流交替运行的人工湿地，其特征在于在储水池的上部位置还设有组合式过滤网。
7.根据权利要求1所述的一种潜流、表流交替运行的人工湿地，其特征在于在进水口调节挡板的下端连接有弹簧装置。
【文档编号】C02F3/32GK104326563SQ201410606150
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】张建, 赵聪聪, 徐景涛, 徐晓丽, 张成禄, 王倩, 王洪秀 申请人:山东大学