一种填料分区的模块化水平潜流人工湿地的制作方法

1.实用新型属于人工湿地技术领域，具体涉及一种填料分区的模块化水平潜流人工湿地。


背景技术：

2.人工湿地技术发展已数十年，其研究和应用均比较多，是环保领域进行污染水控制和处理的重要技术之一。随着水环境治理的深度推进，人工湿地技术显得更加重要，尤其在深度处理和中轻度污染水体的治理上发挥着举足轻重的作用，有较为广泛的应用前景。但目前有不少人工湿地存在填料单一、易堵塞、处理效果不够稳定以及冬季运行效果变差的问题，其处理效果不够稳定的因素主要涉及到湿地形式、填料种类、植物种类、运行季节、气温、运营管理方式等多个方面。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种填料分区的模块化水平潜流人工湿地，以解决现有人工湿地存在的填料单一、处理效果不够稳定的问题。
4.本实用新型的技术方案是：一种填料分区的模块化水平潜流人工湿地，由多个人工湿地单元组成，人工湿地单元包括依次连接的配水渠、四个填料分区和出水渠，四个填料分区依次为进水缓冲区、前处理区、后处理区和出水缓冲区，四个填料分区均种植有水生植物；配水渠侧壁设有进水孔，配水渠和进水缓冲区之间通过进水孔相连通；出水渠侧壁设有出水孔，出水渠和出水缓冲区之间通过出水孔相连通。
5.作为本实用新型的进一步改进，四个填料分区由下至上依次填充有防渗层和保护层，四个填料分区上层填充有陶粒保温层，确保人工湿地冬季的运行效果，水生植物种植在陶粒保温层之上。
6.作为本实用新型的进一步改进，在进水缓冲区的保护层和陶粒保温层之间填充有石灰石，石灰石的粒径为16~32mm；在前处理区的保护层和陶粒保温层之间填充有第一混合填料，第一混合填料的粒径为8~16mm；在后处理区的保护层和陶粒保温层之间填充有第二混合填料，第二混合填料的粒径为4~8mm；在出水缓冲区的保护层和陶粒保温层之间填充有级配碎石，级配碎石的粒径为16~32mm。四个填料分区共设置了不同种类的填料4种，不同粒径的级配碎石3种，通过不同种类、不同粒径的填料分区组合，充分发挥填料的综合作用，能更有效、更广泛的去除污染物。沿水流方向填料粒径由大到小，在出水缓冲区再将粒径放大至与进水缓冲区一致，从而可以有效延长人工湿地的堵塞周期、有效避免出现死流、短流的情况。
7.作为本实用新型的进一步改进，出水缓冲区末端设有穿孔放空管，穿孔放空管上设有电动阀。
8.作为本实用新型的进一步改进，进水孔和出水孔处均设有不锈钢网。
9.作为本实用新型的进一步改进，配水渠和出水渠顶部均设有钢格板。
10.作为本实用新型的进一步改进，人工湿地单元两侧设有钢筋混凝土挡墙。
11.作为本实用新型的进一步改进，前处理区和后处理区的体积均大于进水缓冲区和出水缓冲区的体积。
12.作为本实用新型的进一步改进，进水缓冲区、前处理区、后处理区和出水缓冲区的体积比为1:5:5:1。
13.作为本实用新型的进一步改进，人工湿地单元通过串联或/和并联的方式连接构成人工湿地。
14.本实用新型的有益效果是：本实用新型设置了四个填料分区，分别为进水缓冲区、前处理区、后处理区和出水缓冲区，通过不同种类、不同粒径的填料分区组合，充分发挥填料的综合作用，能更有效、更广泛的去除污染物，利用湿地中的填料、水生植物和微生物之间的相互作用，通过过滤、吸附、离子交换、微生物分解和植物吸收等过程，去除水中的污染物，出水可以回用或者排入自然水体。四个填料分区的上方均填充陶粒保温层，确保人工湿地冬季的运行效果。进水缓冲区、前处理区、后处理区沿水流方向填料粒径由大到小，在出水缓冲区再将粒径放大至与进水缓冲区一致，从而可以有效延长人工湿地的堵塞周期、有效避免出现死流、短流的情况。
附图说明
15.图1是本实用新型中人工湿地单元的平面结构示意图；
16.图2是图1中的i-i视图；
17.图3是本实用新型第一种实施方式的结构示意图；
18.图4是本实用新型第二种实施方式的结构示意图。
19.图中：1-人工湿地单元；2-配水渠；3-进水缓冲区；4-前处理区；5-后处理区；6-出水缓冲区；7-出水渠；8-防渗层；9-保护层；10-石灰石；11-陶粒保温层；12-水生植物；13-第一混合填料；14-第二混合填料；15-级配碎石；16-穿孔放空管；17-电动阀；18-阀门井；19-进水孔；20-出水孔；21-钢格板；22-钢筋混凝土挡墙。
具体实施方式
20.以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
21.实施例1、
22.如图1、图2所示，一种填料分区的模块化水平潜流人工湿地，由多个人工湿地单元1组成，人工湿地单元1包括依次连接的配水渠2、四个填料分区和出水渠7，四个填料分区依次为进水缓冲区3、前处理区4、后处理区5和出水缓冲区6，四个填料分区均种植有水生植物12；配水渠2侧壁设有进水孔19，进水孔19位于配水渠2侧壁下部，配水渠2和进水缓冲区3之间通过进水孔19相连通；出水渠7侧壁设有出水孔20，出水孔20位于出水渠7侧壁上部，出水渠7和出水缓冲区6之间通过出水孔20相连通。
23.四个填料分区上种植的水生植物12可以采用芦苇、千屈菜、再力花、泽泻、黄菖蒲、花叶芦竹、香蒲、水葱等中的一种或几种，水生植物12在人工湿地中除了可以直接吸收去除各种污染物，还可以通过植物输送氧气，有利于好养微生物对污染物的降解，同时还兼具景观功能。
24.四个填料分区由下至上依次填充有防渗层8和保护层9，保护层9采用素混凝土，厚度为200mm，四个填料分区上层填充有陶粒保温层11厚度为150mm，确保人工湿地冬季的运行效果，水生植物12种植在陶粒保温层11之上。
25.在进水缓冲区3的保护层9和陶粒保温层11之间填充有石灰石10，石灰石10的粒径为16~32mm；在前处理区4的保护层9和陶粒保温层11之间填充有第一混合填料13，第一混合填料13的粒径为8~16mm；在后处理区5的保护层9和陶粒保温层11之间填充有第二混合填料14，第二混合填料14的粒径为4~8mm；在出水缓冲区6的保护层9和陶粒保温层11之间填充有级配碎石15，级配碎石15的粒径为16~32mm。
26.第一混合填料13和第二混合填料14均采用级配碎石与火山岩按照1:2的体积比混合而成。
27.出水缓冲区6末端设有沿其宽度方向的穿孔放空管16，穿孔放空管16管壁上设有多个通孔，穿孔放空管16上设有电动阀17。出水缓冲区6内设有阀门井18，电动阀17位于阀门井18内。运行时，不仅可以通过启闭电动阀17对人工湿地单元进行放空，还可以实现人工湿地的间歇运行，从而改善湿地系统的堵塞问题、提高湿地系统的稳定性。
28.进水孔19和出水孔20处均设有不锈钢网，对填料进行拦截，确保不发生跑料的情况。
29.配水渠2和出水渠7顶部均设有钢格板21，既可以作为人工湿地的检修通道、也可以作为游人与湿地互动的通道及湿地的科普长廊。
30.人工湿地单元1两侧设有沿其长度方向的钢筋混凝土挡墙22。
31.前处理区4和后处理区5的体积均大于进水缓冲区3和出水缓冲区6的体积，保障待处理水在前处理区4及后处理区5的水力停留时间，确保出水水质稳定达标。进水缓冲区3、前处理区4、后处理区5和出水缓冲区6的体积比为1:5:5:1。
32.人工湿地单元1面积不超过800m2，长宽比为3~2:1，底部纵坡为0.5%~1%。
33.本实施例中，人工湿地单元1通过串联的方式连接构成人工湿地。将多个人工湿地单元1首尾相接，上游人工湿地单元1的出水渠7可以同时作为下游人工湿地单元1的配水渠2，如图3所示，上游人工湿地单元1的出水直接进入下游人工湿地单元1。
34.污水处理厂的尾水或者中轻度污染水体先进入配水渠2，然后通过进水孔19进入填料分区，依次经过进水缓冲区3、前处理区4、后处理区5、出水缓冲区6，最后再通过出水孔20进入到出水渠7（即下游人工湿地单元1的配水渠2），进入下游人工湿地单元1的填料分区。人工湿地上种有水生植物12，利用湿地中的填料、水生植物12和微生物之间的相互作用，通过过滤、吸附、离子交换、微生物分解和植物吸收等过程，去除水中的污染物，出水可以回用或者排入自然水体。
35.实施例2、
36.本实施例与实施例1的区别在于，人工湿地单元1通过并联的方式连接构成人工湿地，如图4所示，并联的各人工湿地单元1的配水渠2可相互连通、各出水渠7可相互连通。污水处理厂的尾水或者中轻度污染水体先进入配水渠2，然后通过进水孔19进入填料分区，最后再通过出水孔20进入到出水渠7，出水进行回用或者排入自然水体。
37.本实用新型本着安全可靠、经济实用的原则进行的独创性设计，旨在解决人工湿地填料单一、易堵塞、处理效果不够稳定及冬季运行效果变差的问题，尤其适用于场地面积
及场地形状（如带状地块）受限的北方地区。人工湿地单元1可以根据场地面积及场地形状进行组合布置，可以并联组合布置、串联组合布置、并联与串联联合布置。