本实用新型涉及间歇式曝气潮汐流人工湿地处理农村生活污水的系统，属环境保护和污染控制技术领域。
背景技术：
近年来农村生活水平不断提高，洗涤产品等的使用量增大，加之没有合理处理出水，使得大量含有氮、磷营养物质的生活污水排入附近的湖泊、水库或河流，下渗进入到地下水，这不仅影响水体的正常功能，造成严重的水环境污染问题，同时还严重威胁着居民的生活质量和身体健康。
与城市生活污水相比，农村生活污水排放源布局散、规模小、水质水量区域变化大，功能不齐全，由于污水管网覆盖率极低，收集难度大，因此很难把大部分污水集中起来处理，大多只能选择就地处理。农村整体经济薄弱，因此在设施建设资金非常有限的情况下，生态型处理技术（如土地渗滤、人工湿地等）在农村生活污水处理中更容易被推广，且能充分地利用农村丰富的土地资源。
人工湿地作为一种常见的生态型处理技术，近年来在农村生活污水处理领域中被广泛推广。潮汐式潜流人工湿地是近年来由伯明翰大学研究并提出的一种新型人工湿地系统，它通过模拟潮汐运行方式，通常在一个周期内依次完成“进水-反应-排空-闲置”四个阶段，利用出水时床体中浸润面的瞬间变化而产生的基质间隙吸力将空气吸入床体，被吸入的氧气在很短的时间内进入生物膜内，使得湿地不断形成好氧-厌氧过程，这种交替的进水和空气运动，可大幅度提高床体的氧传输量及复氧能力，进而提高湿地对污染物的去除效果。
然而，现有潮汐流人工湿地常用于深度处理污水处理厂尾水的工程当中，由于污水处理厂的尾水污染负荷不高，长时间运行也不会发生堵塞问题，当用于处理直排的农村生活污水时，由于农村生活污水污染物浓度较污水厂尾水高，随着运行时间的加长，填料生物膜堆积，容易发生堵塞现象，进而限制了水和空气在床体内的流动，降低了处理效果。因此，急需研发出一种人工加强、功能叠加型的潮汐式人工湿地系统，以解决现有潮汐流人工湿地在长期处理农村生活污水发生堵塞的问题，同时提高人工湿地的处理效率。
技术实现要素：
针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种间歇式曝气潮汐流人工湿地处理农村生活污水的系统，以适应于长期处理农村生活污水，并具有脱氮除磷的能力。
本实用新型的技术方案为：一种间歇式曝气潮汐流人工湿地处理农村生活污水的系统，包括调节池、湿地单元和集水池，所述调节池位于所述湿地单元的前序（即水先经过调节池再进入湿地单元），其出水口通过湿地进水管连接所述湿地单元的进水口，所述集水池位于所述湿地单元的后序（即水先经过湿地单元再进入集水池），其进水口通过湿地出水管连接所述湿地单元的出水口，所述湿地单元包括池体，所述池体内设有填料层，所述填料层包括由上至下依次分布的砾石层、主填料层、过渡层、承托层和细砂保护层，所述填料层内设有布水管、曝气管和集水管，所述布水管位于所述主填料层的顶部或上面，所述集水管位于所述主填料层的底部或下面，所述曝气管位于所述填料层的中部，所述曝气管上设有曝气器，所述湿地进水管上和所述湿地出水管上分别安装有湿地进水控制装置和湿地出水控制装置，所述曝气管的进风口连接曝气风机。由此，可以通过湿地进水控制装置和湿地出水控制装置的控制实现湿地单元进水或出水，实现潮汐式湿地工作方式，可以通过鼓风风机和曝气器在湿地填料层内进行曝气，补充水中的溶解氧含量，送入的空气自曝气器向上流动，位于曝气器下方的填料层生化过程，使溶解氧自上至下逐渐减少，形成缺氧反应环境，甚至厌氧反应环境，由此实现反硝化和对难以好氧降解的有机物进行厌氧分解。
所述湿地进水控制装置和湿地出水控制装置均可以采用电动阀门或电动泵，用作所述湿地进水控制装置和湿地出水控制装置的电动阀门或电动泵优选分别设有控制其工作状态的湿地进水控制开关和湿地出水控制开关，相应开关可以根据实际需要进行选择，例如，对于最简单的控制系统，可以采用手动开关。
优选的，所述湿地进水控制开关和湿地出水控制开关均采用微电脑时控开关，以实现自动时控。
优选的，所述曝气风机设有曝气风机控制开关，以实现对曝气的控制。
优选的，所述曝气风机控制开关采用微电脑时控开关，以实现对曝气的自动控制。
所述微电脑时控开关的设置方式可以依据现有技术，例如，用作相应受控装置的电源开关，通过接通或切断受控装置的电源控制受控装置的工作状态，由此，依据湿地系统所需的工作制度，通过相应微电脑时控开关设定受控装置的开启和停止（关闭）时间，进而实现对系统各部分工作的协调和控制。
为强化脱氮除磷效果，所述主填料层优选采用页岩颗粒层或沸石颗粒层，或采用以任意数量上下交替分布的页岩颗粒层和沸石颗粒层（包括一层页岩颗粒层和一层沸石颗粒层的情形）。
优选的，所述承托层的颗粒粒径大于所述砾石层和所述过渡层的颗粒粒径，所述砾石层和所述过渡层的颗粒粒径大于所述主填料层的颗粒粒径，所述主填料层的颗粒粒径大于所述细砂保护层的颗粒粒径，所述过渡层可以采用砾石颗粒或其他适宜颗粒作为填料，由此实现各部分透水、通气、支承、吸附和生化的协调。
所述曝气器可以采用曝气盘，优选金刚砂曝气盘且曝气面朝上，以利于提高曝气质量。
所述填料层上种植有用于水净化的植物，例如，挺水植物。
所述调节池的进水通道上可以设有格珊。
本系统可用作潮汐流人工湿地系统，将收集的农村生活污水通过格珊拦截和调节池混合后，进入采用曝气潮汐流工作制的湿地单元进行净化，曝气系统的曝气频次以及湿地单元淹没和排空时间均可以通过电动阀门或泵在微电脑时控开关控制的控制下实现，经湿地净化好的水可进入到下一个处理单元进一步处理或直接用于灌溉、生产用水等。
水中污染物的去除主要依靠微生物降解作用和填料的吸附作用，潮汐流人工湿地的淹没、排空交替能够有效缓解微生物的积累，微生物在排空状态下发生生物再生，使得湿地保持高效的去除效率。
通过设置曝气系统，在湿地中部进行间歇曝气，曝气器以上填料层表面附着的微生物能够获得足够的溶解氧来降解进水中的SS、COD、BOD5、NH4+-N等耗氧污染物，促进聚磷菌对磷酸盐的摄取，同时曝气措施能够在一定程度上冲刷填料表面的微生物膜，一方面促进生物膜的更新，加速微生物的新陈代谢，另一方面生物膜的脱落能够使更多的填料表面裸露在水体中，加速填料对COD、NH4+-N和TP的吸附，而曝气器以下由于没有外界氧气供给，能够在淹没阶段形成厌氧环境，有利于NO3--N的反硝化作用。
曝气不仅有利于水的净化并减少污泥，而且还可以冲刷附着在填料表面的老化的生物膜，有效防止堵塞，同时还能促进生物膜的更新，使湿地的除污能力保持高效且稳定。
本实用新型适用于农村生活污水的处理，不仅净化效果好，能够脱氮除磷，而且还为解决潮汐流人工湿地长期处理直排的农村生活污水而发生堵塞的问题，能够长期使用，不会因堵塞而失效。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型为解决潮汐流人工湿地长期处理直排的农村生活污水而发生堵塞的问题，构建了一种在湿地填料层中部间歇曝气的潮汐流人工湿地系统，一方面可以空间上划分湿地中好氧、厌氧区域，曝气器以上区域能够提高对TP、COD、BOD5、NH4+-N等耗氧污染物的去除，曝气器以下区域可以为NO3--N的反硝化提供厌氧环境，另一方面可以冲刷附着在填料表面的老化的生物膜，有效防止堵塞，同时还能促进生物膜的更新，使湿地的除污能力保持高效且稳定。收集的农村生活污水通过格珊拦截和调节池混合后，进入曝气潮汐流人工湿地进行净化，曝气的频次和潮汐流人工湿地淹没、排空时间由电动闸门和微电脑时控开关控制，经湿地净化好的水进入到下一个处理单元或直接用于灌溉、生产用水等。
污水首先通过格珊，将较大的固体悬浮物进行拦截后，进入调节池1来调节水质和水量，在调节池1里混合后进入潮汐流人工湿地单元的池体14内，池体14长50m、宽25m、高1.5m，其内部从上到下依次为植物4、砾石层5、主填料层7、过渡层10、承托层11和细砂保护层13，粒径大小依次为承托层>过渡层和砾石层>主填料层>细砂保护层，其中主填料层7采用对TP吸附效果较好的页岩层和/或对NH4+-N吸附效果较好的沸石层，或者两者的交替分布，布水管6、曝气管9（及其曝气管上的曝气盘8）和集水管12分设在主填料层的顶端、中部和底端，污水通过布水管6均匀布到整个湿地表面，经风机16鼓风曝气和填料层的吸附净化后，由集水管12收集并排出至集水池15中。
湿地单元的进水口和出水口分设电动阀门3.1和3.2，分别由微电脑时控开关2.1和2.2来控制阀门的开启，以控制湿地淹没、排空的时间。
依照农村生活污水排放时段特征（夜晚基本无污水产生）设置潮汐流人工湿地的水力负荷为0.35m3/(m2·d)，运行方式为1周期/天，一天之内06:00-18:00进水，10:00-22:00出水，22:00-次日06:00闲置，淹没排空比为16h:8h。
微电脑时空开关2.3用于控制风机16的启停，以控制曝气的时长和频次，一天内06:00-22:00为本技术方案的曝气时段，22:00-次日06:00停滞。
所述湿地单元的池体底部可以设置防渗层，所述防渗层可以采用任意适宜的现有技术和其他可能的技术。作为一个优选的实施例，所述防渗层可以自基面起由里到外依次为膨润土垫层、HDPE土工膜、膨润土保护层、细沙保护层和涤纶无纺土工布层，通过将涤纶无纺土工布设置与细沙保护层的上面，有助于提供对土工膜的整体保护效果，利用涤纶无纺土工布的整体性和韧性，支承、匀化和缓冲来自上方的外力/外物，同时隔离杂质，减少细沙保护层的污染以及生化反应，这种土工布的上面可以直接铺设砾石层、填料层和集水管道，膨润土保护层的设置有利于防止实际实施中细沙中较大颗粒或尖锐异物对土工膜的损坏。土工膜之间的接缝处优选采用堆焊焊接，且位于上层的土工膜焊接边缘为折叠边，将上层土工膜搭接在下层土工膜上时，留出一定的折叠富余量，将富余部分向上翻起并折叠在本土工膜的主体部分上，形成折叠后的边缘，在折叠后的边缘处进行与下层土工膜之间的堆焊，这种焊接方式不仅方便易行，而且在实际中能够有效地保证焊接区域的强度，且不存在边缘破损。
所述湿地单元内可以设置若干集排气立管，所述集排气立管的侧壁上分布有若干集气通孔，外面包裹有一层或多层非金属丝网，例如尼龙丝网，所述集排气立管的下端延伸池体的底部，上端露在外面，池内因生化反应形成的二氧化碳和氮气等气体可以在内部压力作用下自动进入集排气立管并排出，包裹在外面的丝网网孔能够阻挡颗粒物进入立管，由此允许立管上采用相对较大的集气通孔，有助于防止通孔堵塞，延长使用寿命。
所述湿地单元内的底部、中部和上部可以设有在线温度检测仪和/或压力检测仪，所述在线温度检测仪/或压力检测仪的输出接入现场控制柜，通过现场控制柜的显示器进行显示，以便于了解和判断池体内部的生化反应状况，例如，温度是影响菌群活性的一个重要环境因素，而压力则提示池内透水透气性能以及由此可能存在的生化反应问题，现场控制柜内可以依据需要设置相关的数据处理电路或装置，将温度/压力检测仪的输出接入相关数据处理电路或装置，以进行所需的显示处理和其他处理，例如，数据处理电路或装置可以设有报警输出，在检测的温度/压力数据符合报警条件时，通过报警输出连接的报警指示灯和/或报警蜂鸣器进行报警。
所述湿地单元的池体的上面可以设有纵向和/或横向的人行桥，所述人行桥的两端固定安装在池壁或地面上，由此，管理和检修人员可以走到桥上进行近距离查看和检修作业。
本实用新型较传统的潮汐流人工湿地相比，具有以下优点：
应用领域更广，能够处理直排的农村生活污水，抗污染冲击负荷更强；
通过中部曝气在空间上构建有氧、厌氧区域，有氧区域加强对SS、COD、BOD5、NH4+-N等耗氧污染物和聚磷菌的吸磷，厌氧区有利于NO3--N的反硝化作用；
曝气能够一定程度上冲刷生物膜，一方面促进生物膜的更新，加速微生物的新陈代谢，另一方面生物膜的脱落能够使更多的填料表面裸露在水体中，加速填料对COD、NH4+-N和TP的吸附；
页岩层和沸石层的交替分布对TP和NH4+-N有良好的吸附作用，加强湿地对污染物的去除。
本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。