一种可交替运行的人工湿地及其工作流程制造技术

本发明专利技术公开了一种可交替运行的人工湿地及其工作流程，包括湿地外墙、进水池、填料区和出水池，填料区内种植有湿地植物。本发明专利技术结合了水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地工艺特征，具备两种湿地工艺运行模式，可以根据实际情况调整工艺类型，实现湿地的交替运行；本发明专利技术可交替运行，有利于克服传统湿地长期运行后微生物膜老化的问题，通过两种湿地模式的不断交替运行，可移除填料表面老化的生物膜，有利于微生物群落不断的更替，保证湿地长期的处理效果；本发明专利技术中湿地模式交替运行，使水流方向不在是单一单向流动，而是通过水平和垂直交替形成多角度全方位的水流覆盖，有利于减少死水区面积，缓解湿地堵塞，延长湿地寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种可交替运行的人工湿地及其工作流程
本专利技术涉及污水处理领域，具体是一种可交替运行的人工湿地。
技术介绍
湿地是湿地植物、栖息于湿地的动物、微生物及其环境组成的统一整体。湿地具有多种功能:保护生物多样性，调节径流，改善水质，调节小气候，以及提供食物及工业原料，提供旅游资源。随着客户的发展，人们也在研究人工湿地技术。人工湿地技术最早起源于20世纪60年代，距今已有50余年的发展历史。它主要通过植物、填料、微生物等多种协同作用净化水质，具有净化效果好、运行费用低以及较好的景观效果等诸多优势，因而已经被广泛应用于城市生活污水、农村污水、地表径流雨水、工业废水、垃圾渗滤液等领域。目前，人工湿地主要分为表面流人工湿地和潜流人工湿地两大类。表面流人工湿地水力负荷低，且处理效果相对较差。潜流人工湿地又可分为水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地两种，两种类型的湿地对比分析，前者处理负荷偏低、施工较容易、造价低、不易堵塞，但占地面积相对较大、去除效果一般且冬季处理能力较差；后者占地面积小、水力负荷高、处理效果好，但造价高、易堵塞。两种湿地类型均有各自的优点，但同时也存在相应的不足。为此，目前多采用不同类型湿地组合工艺，如表面流加潜流类型、复合垂直流类型等，来弥补了某种湿地工艺上的某些不足，但也或多或少的伴随着占地面积增大、投资增加、部分湿地单元易堵塞、处理效果不稳定、配水复杂等问题，造成一定程度上的资源浪费，并没有从根本上解决两种湿地工艺现存的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可交替运行的人工湿地，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可交替运行的人工湿地，包括湿地外墙、进水池、填料区和出水池，进水池、填料区和出水池均设置在湿地外墙内部并且填料区位于进水池和出水池之间，填料区的两侧设置有穿孔墙前墙和穿孔墙后墙，穿孔墙前墙上分布有水平潜流进水孔和进水干管，进水干管与进水池相连通并且进水干管两侧均设置有进水支管，穿孔墙后墙上分布有水平潜流出水孔和集水干管，集水干管的两侧均设置有集水支管并且填料区通过集水干管与出水池相连，填料区内种植有湿地植物。作为本专利技术进一步的方案：进水干管上设置有总进水管控制阀，集水干管上设置有总出水管阀门。作为本专利技术进一步的方案：填料区包括前段填料区、中段填料区和后段填料区，中段填料区从上至下依次包括上层填料层、中间填料层和下层填料层，前段填料区上设置有进水区填料层，后段填料区上设置有出水区填料层，湿地植物位于上层填料层中，集水干管和集水支管位于下层填料层中，集水支管仅布设于下层填料层，进水区填料层和出水区填料层不应布设集水支管，进水支管仅布设于上层填料层，进水区填料层和出水区填料层不宜布设进水支管。作为本专利技术进一步的方案：填料区的底部设置有防渗层。作为本专利技术进一步的方案：水平潜流进水孔的高度略高于进水干管的高度，保证进水管进水时水平潜流进水孔不会发生溢流，且均匀分布在穿孔墙前墙，可采用圆形孔或方形孔，开孔率不宜过大或过小，控制在30％左右，进水干管的高度略高于填料区顶部的高度，当湿地宽度较宽时，可适当增加进水干管的数量，进水干管均匀布设且进水干管与水平潜流进水孔交错布置。作为本专利技术进一步的方案：进水支管之间的间距和集水支管之间的间距均不大于1m，进水支管和集水支管的孔径为2-3cm。作为本专利技术进一步的方案：上层填料层中可尽可能均匀的种植一种或多种湿地植物，种植位置应避开进水管，，湿地植物包括芦苇、香蒲、菖蒲、鸢尾、美人蕉、再力花、花叶芦竹、千屈菜和水葱中的至少一种。作为本专利技术进一步的方案：上层填料层的厚度为20-40cm，由粒径为8-16mm的填料组成；中间填料层的厚度为30-60cm，由粒径为4-12mm的填料组成，下层填料层的厚度为20-40cm，粒径大小应大于集水支管孔径防止堵塞，由粒径为30-60mm的填料组成；进水区填料层和出水区填料层的厚度为80-120cm，由粒径为30-80mm的填料组成，填料可选择砾石、碎石、沸石、钢渣、粉煤灰、粗砂、石英砂以及其他新型湿地填料等。所述可交替运行的人工湿地的工作流程，具体步骤如下：(1)水平潜流人工湿地运行时：进水池的污水先从水平潜流进水孔自流进入进水区填料层，随后水平方向流经中段填料区，汇入出水区填料层，通过穿孔墙后墙上的水平潜流出水孔排入出水池；(2)垂直流人工湿地运行时：进水池的污水通过打开总进水管控制阀先流入进水干管，随后通过进水支管均匀流入到上层填料层中，垂直穿过中间填料层和下层填料层，再通过下层填料层中的集水支管收集到集水干管中，最后通过控制总出水管阀门流入出水池。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：第一，本专利技术结合了水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地工艺特征，具备两种湿地工艺运行模式，可以根据实际情况调整工艺类型，实现湿地的交替运行；第二，本专利技术可交替运行，有利于克服传统湿地长期运行后微生物膜老化的问题，通过两种湿地模式的不断交替运行，可移除填料表面老化的生物膜，有利于微生物群落不断的更替，保证湿地长期的处理效果；第三，本专利技术中湿地模式交替运行，使水流方向不在是单一单向流动，而是通过水平和垂直交替形成多角度全方位的水流覆盖，有利于减少死水区面积，缓解湿地堵塞，延长湿地寿命。附图说明图1为可交替运行的人工湿地的结构示意图。图2为可交替运行的人工湿地不同运行模式下湿地出水TN的季度变化图。图3为可交替运行的人工湿地不同运行模式下湿地出水TP的季度变化图。图4为可交替运行的人工湿地不同运行模式下湿地出水NH4+-N的季度变化图。图5为可交替运行的人工湿地不同运行模式下湿地出水COD的季度变化图。其中：1-湿地外墙；2-进水池；3-水平潜流进水孔；4-总进水管控制阀；5-湿地植物；6-进水支管；7-上层填料层；8-中间填料层；9-下层填料层；10-进水干管；11-水平潜流出水孔；12-穿孔墙前墙；13-进水区填料层；14-集水支管；15-集水干管；16-防渗层；17-出水区填料层；18-穿孔墙后墙；19-总出水管阀门；20-出水池。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种可交替运行的人工湿地，由进水区、填料区和出水区构成，进水池2采用高标号的聚合物水泥做防渗处理，总长*宽*高：4*1*1.5m，厚度10cm。进水池2总长50cm，通过潜污泵进水；出水池20总长50cm，通过出水管及总出水管阀门19排水。穿孔墙前墙12厚10cm，距底部高1.1m处设DN100的进水干管10，总长2m，距穿孔墙前墙12的20cm处设总进水管控制阀4，后接进水支管6若干，孔径2cm；穿孔墙前墙12高1.2m处设3个水平潜流进水孔3，孔径10cm。填料区总高1m，前段填料区、中段填料区和后段填料区长分别为0.5m、1.6m和0.5m，进水区填料层13和出水区填料层17由粒径为30-50mm的碎石构成。中段填料层的上层填料层7高20cm，由粒径为10-16mm的砾石组成；中间填料层8高50cm，由粒径为4-10mm的砾石组成；下层填料层9高30cm，由粒径为30-40mm的砾石组成。中段填料区至出水池20设DN100的集水干管15，总长约2.3m，两侧设若干集水支管14，末端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可交替运行的人工湿地，其特征在于，包括湿地外墙(1)、进水池(2)、填料区和出水池(20)，进水池(2)、填料区和出水池(20)均设置在湿地外墙(1)内部并且填料区位于进水池(2)和出水池(20)之间，填料区的两侧设置有穿孔墙前墙(12)和穿孔墙后墙(18)，穿孔墙前墙(12)上分布有水平潜流进水孔(3)和进水干管(10)，进水干管(10)与进水池(2)相连通并且进水干管(10)两侧均设置有进水支管(6)，穿孔墙后墙(18)上分布有水平潜流出水孔(11)和集水干管(15)，集水干管(15)的两侧均设置有集水支管(14)并且填料区通过集水干管(15)与出水池(20)相连，填料区内种植有湿地植物(5)。

【技术特征摘要】
1.一种可交替运行的人工湿地，其特征在于，包括湿地外墙(1)、进水池(2)、填料区和出水池(20)，进水池(2)、填料区和出水池(20)均设置在湿地外墙(1)内部并且填料区位于进水池(2)和出水池(20)之间，填料区的两侧设置有穿孔墙前墙(12)和穿孔墙后墙(18)，穿孔墙前墙(12)上分布有水平潜流进水孔(3)和进水干管(10)，进水干管(10)与进水池(2)相连通并且进水干管(10)两侧均设置有进水支管(6)，穿孔墙后墙(18)上分布有水平潜流出水孔(11)和集水干管(15)，集水干管(15)的两侧均设置有集水支管(14)并且填料区通过集水干管(15)与出水池(20)相连，填料区内种植有湿地植物(5)。2.根据权利要求1所述的可交替运行的人工湿地，其特征在于，所述进水干管(10)上设置有总进水管控制阀(4)，集水干管(15)上设置有总出水管阀门(19)。3.根据权利要求1所述的可交替运行的人工湿地，其特征在于，所述填料区包括前段填料区、中段填料区和后段填料区，中段填料区从上至下依次包括上层填料层(7)、中间填料层(8)和下层填料层(9)，前段填料区上设置有进水区填料层(13)，后段填料区上设置有出水区填料层(17)，湿地植物(5)位于上层填料层中(7)，集水干管(15)和集水支管(14)位于下层填料层(9)中。4.根据权利要求1或2所述的可交替运行的人工湿地，其特征在于，所述填料区的底部设置有防渗层(16)。5.根据权利要求1所述的可交替运行的人工湿地，其特征在于，所述水平潜流进水孔(3)的高度略高于进水干管(10)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁威，唐海滨，代嫣然，王飞华，
申请(专利权)人：中国科学院水生生物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42