一种在线自动清堵人工湿地的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水处理与净化技术领域，特别涉及一种在线自动清堵人工湿地的 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有 技术。
[0003] 人工湿地是指用人工筑成水池或沟槽，地面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的 基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三种协同作用使污（废） 水得到净化。按照水流方式，人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流 人工湿地。
[0004] 人工湿地技术因具有投资少、能耗低、管理方便、无二次污染等优点，正逐渐被广 泛应用于中小城镇和乡村地区的生活污水处理、污水厂的深度净化处理以及河道水质净化 等工程中。然而许多人工湿地工程运行不到5年，就发生基质堵塞问题，显著降低了人工湿 地的处理效率。现有的人工湿地防堵塞方法有加强预处理、合理选择基质级配、合理选择湿 地植物、及时收割植物等，虽然这些方法在一定程度上可以延缓基质堵塞问题，但不能从根 本上解决基质堵塞问题，当基质堵塞时只能将填料全部挖出冲洗，重新填充，重新种植水生 植物，工程量巨大。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种在线自动清堵人工湿地的技术方案，能够能够自动监 测人工湿地的污堵情况，发现污堵情况时，在线自动对人工湿地进行清堵，尽快及时解决人 工湿地的污堵问题。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种在线自动清堵人工湿地的方法，所述方法包 括：
[0007] S1、获取设置在人工湿地进水端的配水渠的液位值，若所述液位值大于预设的液 位阈值，则判定人工湿地出现污堵，并根据需清堵的人工湿地面积确定第一曝气量；
[0008] S2、关闭配水渠上的进水阀门以及设置在人工湿地出水端的收水渠上的出水阀 门，开启曝气单元，依据第一曝气量对人工湿地进行在线曝气清堵；
[0009] S3、清堵时间达到预设的第一清堵时间阈值时，关闭曝气单元，开启进水阀门以及 收水渠上的排污阀门，将污堵物排出人工湿地；
[0010] S4、排污时间达到预设的排污时间阈值时，关闭排污阀门，开启出水阀门；
[0011] 其中，曝气单元包括：气源、曝气主管、与曝气主管连接的至少一根曝气支管以及 曝气管；曝气主管的一端与气源连接，另一端与曝气支管的一端连接；曝气支管的另一端 穿过配水渠伸入人工湿地的底部，每根曝气支管与至少一根曝气管连接；曝气管设置于人 工湿地的底部，曝气管上设置有曝气孔。
[0012] 优选地，曝气主管连接至少两根曝气支管，所述至少两根曝气支管在人工湿地内 均匀分布、且可以分别独立开启或关闭。
[0013] 优选地，第一曝气量Q1满足如下公式：
[0015] 式中，Q1为第一曝气量，单位为：m3/h ;S为一次需清堵的人工湿地面积，单位为： m2; X 第一曝气强度，单位为：m 3/m2/h ;M为拟开启的曝气支管的数量，单位为根；N为每 根曝气支管上曝气管总数，单位为根；η为单根曝气管上曝气孔的数量，单位为个；V1为曝 气孔出口第一气体流速，单位为：m/s ;d为曝气孔孔径，单位:mm。
[0016] 优选地，根据需清堵的人工湿地面积确定第一曝气量包括：
[0017] 获取一次需清堵的人工湿地面积、拟开启曝气支管的数量以及每根曝气支管上曝 气管总数；
[0018] 根据人工湿地面积、拟开启曝气支管的数量以及每根曝气支管上曝气管总数，查 询预设的第一映射关系表，确定第一曝气量；
[0019] 其中，第一映射关系表中预先存储有第一曝气量与一次需清堵的人工湿地面积、 拟开启曝气支管的数量以及每根曝气支管上曝气管总数之间的对应关系。
[0020] 优选地，第一映射关系表中还包括：清堵时间、排污时间与第一曝气量之间的映射 关系。
[0021] 优选地，若拟开启曝气支管的数量小于对应曝气主管所连接的曝气支管总数，则 所述开启曝气单元具体为：
[0022] 根据拟开启曝气支管的数量以及人工湿地中曝气支管的分布情况，确定拟开启的 曝气支管，使所述拟开启的曝气支管在人工湿地内均匀分布、且其清堵范围能够覆盖人工 湿地。
[0023] 优选地，所述至少两根曝气支管相互平行，任意一根可独立开启或关闭的曝气支 管均单独配有曝气阀门。
[0024] 优选地，曝气主管所连接的曝气支管总数是拟开启曝气支管的数量的整数倍，所 述开启曝气单元具体为：
[0025] 按照顺序将曝气主管所连接的曝气支管分为至少一组，并依次开启每一组曝气支 管；其中，每组曝气支管的数量等于拟开启的曝气支管的数量，后一组曝气支管开启时，前 一组曝气支管关闭。
[0026] 优选地，在步骤S4之后，所述方法进一步包括：
[0027] 获取配水渠的进水流量Q1和出水渠的出水流量q 2;若q Λ2彡1. 1，则判定人工湿 地清堵不彻底，并确定第二曝气量；
[0028] 关闭配水渠上的进水阀门以及设置在人工湿地出水端的收水渠上的出水阀门，开 启曝气单元，依据第二曝气量对人工湿地进行再次清堵；
[0029] 再次清堵时间达到预设的第二清堵时间阈值时，关闭曝气单元，开启进水阀门以 及收水渠上的排污阀门，进行再次排污；然后关闭排污阀门，开启出水阀门。
[0030] 优选地，其中，第二曝气量Q2满足如下公式：
[0031] Q2= (I-H)Q1
[0033] 式中，Q2为第二曝气量，单位为：m3/h A1为第一曝气量，单位为：m3/h ; η为第二曝 气量与第一曝气量的换算系数。
[0034] 优选地，确定第二曝气量包括：
[0035] 确定进水流量与出水流量的比值；
[0036] 根据所述比值查询预先存储的第二映射关系表，确定第二曝气量；第二映射关系 表中预先存储有所述比值与第二曝气量之间的映射关系。
[0037] 优选地，第二映射关系表中还包括：再次清堵时间、再次排污时间与所述比值和第 二曝气量之间的映射关系。
[0038] 优选地，曝气管上设置有一列曝气孔；或者，曝气管上设置有交错分布的两列曝气 孔，第一列曝气孔与曝气管轴线之间形成的平面为第一平面，第二列曝气孔与曝气管轴线 之间形成的平面为第二平面，第二平面与第一平面之间的夹角为90°。
[0039] 根据本发明的另一个方面，提供一种在线自动清堵人工湿地的系统，包括：液位检 测单元、控制单元、曝气单元、进水阀门、出水阀门以及排污阀门；其中，
[0040] 液位检测单元设置在人工湿地进水端的配水渠上，用于检测配水渠的液位值，并 将所述液位值发送给控制单元；
[0041] 控制单元用于：接收所述液位值数据，当所述液位值大于液位阈值时，根据需清堵 的人工湿地面积确定第一曝气量，关闭配水渠上的进水阀门以及设置在人工湿地出水端的 收水渠上的出水阀门，开启曝气单元；当清堵时间达到第一清堵时间阈值时，关闭曝气单 元，开启进水阀门以及收水渠上的排污阀门；当排污时间达到排污时间阈值时，关闭排污阀 门，开启出水阀门；其中，控制单元包括存储元件，存储元件中存储有：液位阈值、第一清堵 时间阈值以及排污时间阈值；
[0042] 曝气单元包括：气源、曝气主管、与曝气主管连接的至少一根曝气支管以及曝气 管；曝气主管的一端与气源连接，另一端与曝气支管的一端连接；曝气支管的另一端穿过 配水渠伸入人工湿地的底部，每根曝气支管与至少一根曝气管连接；曝气管设置于人工湿 地的底部，曝气管上设置有曝气孔。
[0043] 优选地，若曝气主管连接至少两根曝气支管，所述至少两根曝气支管在人工湿地 内均匀分布、且可以分别独立开启或关闭。
[0044] 优选地，所述存储元件中存储有第一映射关系表，第一映射关系表中预先存储有 第一曝气量与一次需清堵的人工湿地面积、拟开启曝气支管的数量以及每根曝气支管上曝 气管总数之间的对应关系；
[0045] 控制单元进一步包括：参数获取元件和分析处理元件；其中，
[0046] 参数获取单元，用于获取一次需清堵的人工湿地面积、拟开启曝气支管的数量以 及每根曝气支管上曝气管总数并发送给分析处理元件；
[0047] 分析处理元件，根据接收的一次需清堵的人工湿地面积、拟开启曝气支管的数量 以及每根曝气支管上曝气管总数查询第一映射关系表，确定第一曝气量。
[0048] 优选地，第一映射关系表中还存储有：清堵时间、排污时间与第一曝气量之间的映 射关系。
[0049] 优选地，分析处理元件还用于：根据拟开启曝气支管的数量以及人工湿地中曝气 支管的分布情况，选择均匀分布的多根曝气支管作为拟开启的曝气支管。
[0050] 优选地，分析处理元件根据拟开启曝气支管的数量以及人工湿地中曝气支管的分 布情况，选择相互间隔的曝气支管作为拟开启的曝气支管；其中，所述至少两根曝气支管相 互