一种基于漂浮基质的简易防堵人工湿地的制作方法

1.本实用新型涉及环境保护领域，具体讲是一种基于漂浮基质的简易防堵人工湿地。


背景技术：

2.人工湿地在处理微污染甚至中度污染水体时由于具有效率高、能耗低、投资低、运行费用低、维护所需水平低的优势而具有良好的应用前景，但在实际工程中长时间运行后出现的堵塞问题导致该技术在我国的进一步推广遇到巨大的阻力。因此，解决人工湿地的堵塞问题，保证人工湿地系统的稳定运行，是推广该技术的前提。
3.从结构组成来说，人工湿地主要由人工湿地床体、基质和植物等组成。从机理来说，含有污染物的废水进入人工湿地后，污水在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水中污染物进行去除的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。人工湿地在建成并投入使用之后，由于污水的流速有所不同，污水中所含的悬浮污染物量不一样，会造成基质中污染物的累积而形成堵塞。此外，在人工湿地长期使用过后，微生物大量繁殖，其分泌物将污水中细微颗粒物粘结在一起可能进一步加剧基质的堵塞，影响到整体人工湿地的正常使用。根据国内外经验，人工湿地通常在运行3-5年后就会出现堵塞而导致人工湿地不能使用。总结来说，人工湿地发生堵塞的原因主要包括：1）在运行过程中，污水中的悬浮颗粒物逐渐沉积在基质上，累积到一定量后就会形成堵塞；2）微生物对污水中污染物进行生物降解，自身大量增殖，微生物分泌的胞外化合物、老化死亡后的微生物尸体、腐烂的植物根系和基质组合在一起形成堵塞。
4.经检索发现，公开号为cn1970473a 的发明公开了富营养化水体双流态、防堵塞人工湿地系统，该方案是通过不同的水流形态、设置污泥收集单元实现人工湿地的防堵；公开号为cn114702139a的发明公开了一种防堵型人工湿地，该湿地通过设计湿地仓并定期进行清洗实现人工湿地的防堵；公开号为cn107459139a的一种模块化人工湿地，该湿地通过设置波纹状进水槽连通湿地筒体，而湿地筒体设置第一渗水层、第二渗水层、过滤吸附层、植物层让污水自下而上经过湿地筒体时使污水中颗粒物沉降、过滤到湿地筒体底部而被通过污泥出口端排出，从而实现人工湿地的防堵。但是《富营养化水体双流态、防堵塞人工湿地系统》只能解决由于污泥沉降导致的人工湿地堵塞，而对微生物繁殖分泌物粘结形成的堵塞无能为力；而《一种防堵型人工湿地》需要复杂的清洗系统，投资运行费用较高；而《一种模块化人工湿地》设置多层过滤层后需要对整个过滤层进行支撑，投资费用高且上层中仍然存在微生物繁殖分泌物粘结形成的堵塞可能。所以上述公开的人工湿地都存在解决堵塞不彻底或者需要复杂的结构附件或者需要较高的运行费用等缺点。


技术实现要素：

5.因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种设计巧妙、结构简单的基于漂浮基质的简易防堵人工湿地，能够解决人工湿地处理微污染或者中度污染水体时长期运行出现的堵塞问题。
6.具体的，一种基于漂浮基质的简易防堵人工湿地，包括床体，该床体从上至下依次分为上床体和下床体；
7.所述上床体的上端不低于水面，装填有土壤并种植绿植，在该上床体和下床体之间形成有便于绿植根部进入下床体的通孔；
8.所述下床体位于水下，内填充有若干漂浮基质，该漂浮基质的填充厚度小于下床体的内腔高度，并且该下床体至少有两个相对的面开设有过水通孔；
9.所述漂浮基质在浮力的作用下上浮，从而在所述下床体的内底面上部形成冲洗通道。漂浮在下床体的漂浮基质能够形成网格状，可以实现进水的均匀分布；其中人工湿地的上床体上层绿植种植层和连接漂浮基质漂浮上来后留下的高度上均不透水。
10.该人工湿地的工作原理是，废水（如农业废水）流经简易防堵人工湿地时，首先通过进水面进水，然后通过人工湿地床体中的漂浮基质，主要通过绿植根系的吸收、漂浮基质上大量繁殖的微生物以及植物和微生物的协同作用去除废水中污染物，最后通过出水面出水。
11.优选的，所述漂浮基质具有数个中通的填料通孔，该设置能够提高微生物的繁殖，绿植在生长的过程中，根系穿过上床体底部的通孔，进入下床体，而植物的部分根就会进入漂浮基质的通孔，让根系与漂浮基质结合更好，这样有利于微生物的繁殖，有了更多的微生物与废水接触，就能够提高废水处理能力。
12.为了更好对漂浮基质进行拆装操作，本实用新型所述漂浮基质以成串的形式填充于所述下床体内，该设置方便工作人员批量的拆装漂浮基质，并且不会影响漂浮基质的漂浮。因为常规的漂浮基质是单独的块，体积小，工作人员在向下床体中进行拆装漂浮基质时，容易四处散落，特别是工作人员在对下床体物质采样或拆除床体时，漂浮基质十分容易散落，不方便工作人员收集，若收集不到出现遗失漂浮基质，就容易遭成环境的污染（因为该漂浮基质是不易降解的材料制成）。
13.本实用新型具有如下优点：
14.本实用新型设计合理，结构简单，能够解决人工湿地处理微污染或者中度污染水体时长期运行出现的堵塞问题，解决了普通人工湿地长期运行出现的堵塞问题，且不会明显增加投资运行费，且具有易于操作、运行管理方便以及景观效果好的优点。将人工湿地分层，下层采用非全充满的漂浮基质，在实际使用时基质在废水中漂浮起来仍然和现有人工湿地类似，而漂浮后下面留出的空间可以为堵塞物提供通道，从而防止堵塞。此外，即是使用10以上出现堵塞情况，提起上床体，漂浮基质以成串的形式填充设计也方便填料取出进行更换或者清洗，避免了传统人工湿地开挖置物的费时费力。
15.合理的设计漂浮基质，所述漂浮基质在浮力的作用下上浮，从而在所述下床体的内底面上部形成冲洗通道；本实用新型在运行时，漂浮基质在废水中漂浮起来，下面的形成冲洗通道就可以成为水流中颗粒物、老化死亡的微生物聚集体的冲洗通道，实现水流中颗粒物、老化死亡的微生物聚集体水力作用下的冲洗，在不明显增加投资费用的情况下实现
人工湿地的防堵，为今后的面源污染防治提供一种便宜、稳定的处理装置。
16.并且本实用新型利用非全充满的漂浮基质漂浮到下层顶部后在湿地床下层底部形成水流通道且基质间隙也能让水流较好地通过，从而保障简易防堵人工湿地不会堵塞；漂浮基质具有较大的比表面积，可为微生物的生长繁殖提供较大的附着面积，漂浮基质漂浮到下层顶部后与上层植物根系紧密结合，形成良好的污水中污染物协同去除效应，从而保证了简易防堵人工湿地具有良好的污染物去除效果；漂浮基质表面的微生物老化死亡后形成的聚集体沉积到简易防堵人工湿地底部，可随水流带走，也保证了简易防堵人工湿地不会由于微生物聚集体堆积形成的堵塞。因此，本发明和现有发明相比具有解决堵塞彻底、不需要增加复杂的结构附件且无需较高的运行费用。
附图说明
17.图1是实施例一所述基于漂浮基质的简易防堵人工湿地使用状态的剖视结构示意图；
18.图2是实施例一所述所述基于漂浮基质的简易防堵人工湿地使用状态的主视示意图；
19.图3是本实施例一所述床体的结构视图；
20.图4是实施例一所述床体拆分状态示意图；
21.图5是实施例一床体的俯视示意图；
22.图6是实施例一所述漂浮基质成串示意图；
23.图7是所述植物根系进入漂浮基质的示意图；
24.图8是实施例二所述床体结构示意图。
具体实施方式
25.下面将结合附图1-图8对本实用新型进行详细说明，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例一：
27.如图1和图2所示，一种基于漂浮基质的简易防堵人工湿地，包括床体，该床体从上至下依次分为上床体100和下床体200；
28.所述上床体100的上端不低于水面（该放置的原因是，主要通过下床体进行水质的净化，而水面在上床体外壁进行一定范围的波动，如图1所示，只要水不从上床体的上端进入土壤即可），装填有土壤400并种植绿植，在该上床体100和下床体200之间形成有便于绿植根部进入下床体的通孔103；
29.所述下床体位于水下，内填充有若干漂浮基质300，该漂浮基质的填充厚度小于下床体的内腔高度，并且该下床体至少有两个相对的面开设有过水通孔；
30.所述漂浮基质在浮力的作用下上浮，从而在所述下床体的内底面上部形成冲洗通道。
31.在该实施例中，所述漂浮基质300具有数个中通的填料通孔301，该设置能够提高
微生物的繁殖，绿植在生长的过程中，根系穿过上床体底部的通孔，进入下床体，而植物的部分根就会进入漂浮基质的通孔，让根系与漂浮基质结合更好（如图1和图7所示），这样有利于微生物的繁殖，有了更多的微生物与废水接触，就能够提高废水处理能力。
32.如图6所示，在该实施例中，所述漂浮基质300以成串的形式填充于所述下床体内，通过轻质的串线600对漂浮基质300进行连接；方便工作人员将批量的漂浮基质从下床体中拆装。
33.同时为了更好的保持相邻漂浮基质的间距，漂浮基质300通过粘接或打结等方式固定于串线600，相邻漂浮基质之间具有足够间距后，能够通过该间距形成通道（如图1和图6中所示），从而方便过水，提高微生物净化水的能力，从而提高整个人工湿地的防堵能力。
34.如图3-图5所示，在该实施例中，所述床体为分体式，
35.其中上床体100具有上开口的种植容纳腔101，在底部开设数个通孔103；
36.所述下床体200具有上开口的填料腔，且两个相对的面或四个面均开设有过水通孔201。
37.在该实施例中，所述上床体100的底部具有上卡合部102，所述下床体200的上部具有下卡合部202，上卡合部102和下卡合部202匹配，便于上床体100和下床体200的组合。
38.如图4所示，在该实施例中，所述上卡合部102为圆柱，所述下卡合部202为与圆柱匹配的凹槽。并且该圆柱端部为锥形。该设置能够方便圆柱插入凹槽中，实现快速的定位和组装。
39.或是所述上卡合部为在上床体底部形成的凸缘，所述下卡合部为与凸缘匹配的凹槽。
40.该实施例在使用时的原理是，农业废水流经简易防堵人工湿地时，首先通过进水面进水，然后通过人工湿地床体中的漂浮基质，主要通过绿植根系的吸收、漂浮基质上大量繁殖的微生物以及植物和微生物的协同作用去除废水中污染物，最后通过出水面出水；同时在此过程中，漂浮基质在废水中漂浮起来，下面的形成冲洗通道就可以成为水流中颗粒物、老化死亡的微生物聚集体的冲洗通道，实现水流中颗粒物、老化死亡的微生物聚集体水力作用下的冲洗，在不明显增加投资费用的情况下实现人工湿地的防堵，为今后的面源污染防治提供一种便宜、稳定的处理装置。
41.该实施例在具体实施式，所述下床体的尺寸为550*350*400毫米，其中漂浮基质装填300毫米高，然后将550*350*100毫米的上床体安装于下床体的上方，并装填当地土壤，种上旱伞草放置于农业沟渠中，总共放置100个简易防堵人工湿地。运行3个月后，伞草根系已经伸入漂浮基质中100毫米左右并将其串在根上，稳定运行后简易防堵人工湿地不同时间对面源污染中cod、tn、tp的去除效果见表1；运行2年后简易防堵人工湿地过水能力没有任何下降。
[0042][0043]
所以本实施例公开的基于漂浮基质的简易防堵人工湿地利用非全充满的漂浮基质漂浮到下层顶部后在湿地床下层底部形成水流通道且基质间隙也能让水流较好地通过，从而保障简易防堵人工湿地不会堵塞；漂浮基质具有较大的比表面积，可为微生物的生长繁殖提供较大的附着面积，漂浮基质漂浮到下层顶部后与上层植物根系紧密结合，形成良好的污水中污染物协同去除效应，从而保证了简易防堵人工湿地具有良好的污染物去除效果；漂浮基质表面的微生物老化死亡后形成的聚集体沉积到简易防堵人工湿地底部，可随水流带走，也保证了简易防堵人工湿地不会由于微生物聚集体堆积形成的堵塞。
[0044]
实施例二：
[0045]
如图8所示，实施例在实施例一的基础上进行改进，所述漂浮基质以抽屉方式安装于下床体。
[0046]
如图8所示，下床体200的一侧面开设有侧孔，并通过侧孔安装有以抽拉方式安装的填料盒700，该填料盒用于放置漂浮基质，漂浮基质可以成串安装放置于填料盒，也可以单独放置于填料盒，这样的方式方便的取出漂浮基质进行更换或者清洗，避免了传统人工湿地开挖表面的费时费力。并且该实施例的使用方式和原理与实施例一相同。
[0047]
实施例三：在一些实施例中，所述床体可以为整体式，采用整体式的床体时，床体上开口，并在床体的中间安装有具有通孔的隔板，通过隔板将床体分为上床体和下床体。在床体内壁设置凸块，用于隔板的安装。
[0048]
该实施例的使用方式和原理与实施例一相同。
[0049]
实施例四：
[0050]
该实施例是将多个实施例一或二或三公开的人工湿地进行任意拼接组合使用，从而形成一个规模比较大的人工湿地，以处理大水域废水；从而提高整个废水的处理能力；该实施例处理废水的原理和实施例一相同。
[0051]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。