本发明涉及人工湿地污水处理技术，具体来说，涉及一种有效改善人工湿地填料堵塞的装置及方法。
背景技术：
人工湿地系统具有高效率、低运转费、低能耗、干净卫生等优点，非常适合我国现在的国情，填料堵塞问题是潜流湿地目前面临的最大挑战。据美国环保局对100多个运行中人工湿地的调查，有将近一半的湿地系统在投入使用后的5年内出现了堵塞问题。
潜流人工湿地堵塞后，填料的透水能力降低，甚至使得一部分污水不能进入填料层甚至在填料表面形成表面流，造成湿地的处理能力严重下降，运行寿命缩短。潜流湿地表面积水也会滋生蚊蝇、产生臭味。
目前解决人工湿地填料堵塞的问题的技术方法有以下几种：
一是停床修整法，也就是让床体经过放空后经过几个星期的蒸发晾干，来恢复部分的渗透性，但该种方法不能彻底的清除填料内部的堵塞物，只能再次获得短期有限的再生效果；
二是翻洗或更换填料，该方法事先需要将水生植物拔除后再复植，因此该方法成本较高、周期长，难以被人接受。
三是强化处理预防堵塞（专利号:cn101708899a），上述技术无法用于已经建成并存在堵塞问题的湿地，而且只能放慢湿地的堵塞形成过程，无法最终解决堵塞问题；
四是利用土壤动物（如蚯蚓）的生物活动来解决湿地堵塞问题，但面临着动物投加量大、动物适应性差、效率低等问题；
五是设置沉淀区排泥法，该方法在湿地填料底部设有沉淀区，将填料脱落的生物膜或经沉淀区沉淀的固体物质排入湿地填料外的集水井，并通过集水井内的潜污泵将污泥送出，该类方法只能解决湿地填料自然脱落的少量堵塞物，对于固结在填料内部的堵塞物质的清除效果十分有限，而且该方法需要在填料层下部设置沉淀区，使工程造价大幅增加且不易管理。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种有效改善人工湿地填料堵塞问题的装置，不仅能够解决已建成湿地的堵塞问题，而且可以应用于新建人工湿地定期去除堵塞物的固定设施。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种有效改善人工湿地填料堵塞的装置，包括至少一根位于湿地填料内部的管路，所述管路沿管长方向设有若干孔口，所述管路分别通过输送管连接有空压机、储气罐和电磁阀，所述管路外端安装有进水管阀门，所述电磁阀连接有脉冲发生器，所述湿地填料上部一端连接有排水口。
进一步地，所述管路通过输送管连接有气水混合器，所述气水混合器连接有清洁水管。
进一步地，所述管路沿湿地填料底部呈水平方式或垂直插入方式布设。进一步地，所述管路为释放管、配水管或集水穿孔管路。
进一步地，所述湿地填料上部另一端连接有表面扫洗水管。
本发明的另一方面，提供了有效改善人工湿地填料堵塞方法，所述堵塞方法采用上述所述的人工湿地填料堵塞装置，并包括以下步骤，
s1:关闭进水管阀门，使受堵塞的湿地单元湿地填料的进水停止，并使潜流湿地表面浸满水；
s2：将输送管接入管路；
s3：分别启动空压机1和脉冲发生器3的电源，通过空压机、储气罐、脉冲发生器和电磁阀产生高压脉冲气流，高压脉冲气流与湿地填料缝隙间的水形成高压脉冲气水流，从而实现对湿地填料间堵塞物的扰动、剥离和冲洗；
s4:清洗结束后，打开进水管阀门进水，将填料床内脱落下来的堵塞物快速通过排水口排出湿地填料。
进一步地，所述高压脉冲气流与清洁水管引入的清洁水混合形成高压脉冲气水流。
进一步地，高压脉冲气流的压力为0.15-1.2mpa，且不超过管路的耐受压力。
本发明的有益效果：
1．在操作期间无需拔除植物和更换填料，清理效率高、效果好，受堵塞的潜流湿地单元在清理完成后立即投入运行；
2．不仅可以作为移动式成套设备用于去除已经建成的人工湿地填料堵塞物，也可以应用于新建人工湿地定期去除堵塞物的固定设施；
3.无需在湿地填料下部设置沉淀区，不会增大土建尺寸和投资；
4．不仅有利于节约反冲洗用水，并且减少了反冲洗废水的产生量，从而降低反冲洗废水的处置难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的有效改善人工湿地填料堵塞的装置的结构示意图之一；
图2是根据本发明实施例所述的有效改善人工湿地填料堵塞的装置的结构示意图之二；
图3是根据本发明实施例所述的有效改善人工湿地填料堵塞的装置的结构示意图之三。
图中：1、空压机；2、储气罐；3、脉冲发生器；4、电磁阀；5、输送管；6、管路；7、湿地填料；8、表面扫洗水管；9、排水口；10、气水混合器；11、清洁水管；12、进水管阀门；13、调节阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种有效改善人工湿地填料堵塞的装置，包括空压机1、储气罐2和脉冲发生器3，湿地填料7内填充有填料床，所述湿地填料7内部插入至少一根管路6，所述管路6为沿管长方向设有若干孔口，所述管路6外端安装有进水管阀门12，所述脉冲发生器3与电磁阀4相连接，所述空压机1、储气罐2和电磁阀4分别通过输送管5与管路6相连接，所述湿地填料7上部一端连接有排水口9，将图中虚线内部分设成移动式成套设备，用于解决已建成湿地的堵塞问题，在堵塞的湿地填料7关闭进水管阀门12停止进水并保持满水的情况下，其中，通过空压机1、储气罐2、脉冲发生器3和电磁阀4产生高压脉冲气流，高压脉冲气流通过管路6的各个孔口释放后，填料内气泡在交替产生的脉冲压力作用下压缩、膨胀、爆裂，填料间气泡的高能动量迅速转化成冲量，形成炮弹流，在填料之间产生剧烈的气蚀、剥离、粉碎作用，并且堵塞物在填料间细小的上升气泡作用下，被带至填料的上表面，上述过程进行充分以后，开启表面扫洗水管8，通过表面扫洗水管8将堵塞物冲至排水口9排出湿地，管路6为释放管，也可以为湿地下部的配水或集水穿孔管路。
如图2所示，通过生成高压脉冲气水混合流来冲洗填料内部的堵塞物，包括空压机1、储气罐2、脉冲发生器3、电磁阀4、输送管5、管路6、清洁水管11、气水混合器10、进水管阀门12和调节阀13；在湿地填料7停止进水并保持满水的情况下，通过空压机1、储气罐2、脉冲发生器3、电磁阀4产生的高压脉冲气流，通过高压脉冲气流与清洁水管11引入的清洁水混合形成高压脉冲气水混合流，通过输送管5接入湿地填料下部的管路6，高压脉冲气水流从管路6的各个孔口释放后，填料内气泡在交替产生的脉冲压力作用下压缩、膨胀、爆裂，填料间气水混合流的高能动量迅速转化成冲量，形成炮弹流，在填料之间产生剧烈的气蚀、剥离、粉碎作用，并且堵塞物在填料间细小的上升气泡和上升水流的联合作用下，被带至填料的上表面，并被水流冲至排水口9排出湿地；其中，清洁水管11内的清洁水可以采用自来水或者其它潜流湿地的出水；管路6为湿地下部的配水或集水穿孔管路，也可以为湿地填料7下部设置的插入管。
对于已经建成且填料下部没有穿孔管路的湿地，可以在湿地填料7内部插入临时性管路，如下图3所示，将图中虚线内部分设成移动式成套设备，包括空压机1、储气罐2、脉冲发生器3、电磁阀4、输送管5和若干根管路6，管路6沿管长方向设置有孔口，在堵塞的湿地填料7内部每隔一定距离插入若干根管路6，管路6的开孔管段全部插入填料床内部，末端封堵，另一端接入输送管5；在堵塞的湿地填料7停止进水并保持满水的情况下，高压脉冲气流通过管路6的各个孔口释放后，填料床内气泡在交替产生的脉冲压力作用下压缩、膨胀、爆裂，填料间气泡的高能动量迅速转化成冲量，形成炮弹流，在填料之间产生剧烈的气蚀、剥离、粉碎作用，并且堵塞物在填料间细小的上升气泡作用下，被带至填料的上表面，上述过程进行充分以后，通过冲洗水流或开启湿地进水将堵塞物冲至排水口9排出湿地。
一种有效改善人工湿地填料堵塞方法，并包括以下步骤，
s1:关闭进水管阀门12，使受堵塞的湿地填料7的进水停止，并使潜流湿地表面浸满水；
s2：将输送管5接入管路6；
s3：分别启动空压机1、储气罐2、脉冲发生器3和电磁阀4的电源，通过空压机1、储气罐2、脉冲发生器3和电磁阀4产生高压脉冲气流，高压脉冲气流与湿地填料缝隙间的水形成高压脉冲气水流，从而实现对湿地填料间堵塞物的扰动、剥离和冲洗；
s4:清洗结束后，打开进水管阀门12进水，将填料床内脱落下来的堵塞物快速通过排水口9排出湿地填料7。
在本发明的一个具体实施例中，所述高压脉冲气流与清洁水管11引入的清洁水混合形成高压脉冲气水流，通过自来水将填料上脱落下来的堵塞物快速冲出湿地填料7，应用温度范围为5-40℃。
在本发明的一个具体实施例中，高压脉冲气流的压力为0.15-1.2mpa，且不超过管路6的耐受压力，其中，高压脉冲气流由电脑程序或手动调节进一步实现最佳冲洗效果，此调节包括脉冲频率、气体流量、气体压力、清洁水流量和冲洗时间等。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，在操作期间无需拔除植物和更换填料，清理效率较高，受堵塞的潜流湿地单元在清理完成后立即投入运行；不仅可以作为移动式成套设备用于去除已经建成的人工湿地填料堵塞物，而且便于应用于新建人工湿地定期去除堵塞物的固定设施；无需在湿地填料下部设置沉淀区，不会增大土建尺寸和投资；不仅有利于节约反冲洗用水，并且减少了反冲洗废水的产生量，从而降低反冲洗废水的处置难度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。