一种可切换式潜流人工湿地及其运行切换方法技术

本发明专利技术涉及一种可切换式潜流人工湿地及其运行切换方法，包括人工湿地构筑体、湿地填料层、设置在相对两侧的配水井和集水井、与所述配水井相连的进水主管，所述进水主管在所述配水井内分为垂直潜流布水管与水平潜流布水管两路，所述进水主管与垂直潜流布水管和水平潜流布水管之间设有切换水流的第一阀门机构。本发明专利技术的可切换式潜流人工湿地使得高寒地区的人工湿地在一年中的大部分时间能够采用处理效率最高的垂直潜流人工湿地进行水质净化；在冬季冻深较大，即使冻深超过垂直潜流布水管深度时，也能不停止运行，而是切换到水平潜流人工湿地处理模式继续保持污水处理能力。

【技术实现步骤摘要】
一种可切换式潜流人工湿地及其运行切换方法
本专利技术涉及一种人工湿地，特别是涉及一种可切换式潜流人工湿地及其运行切换方法，可以切换成垂直潜流处理模式和水平潜流处理模式的人工湿地形式。
技术介绍
随着我国生态环境治理的深入开展，人工湿地因其具有工艺简单，投资费用低，建设运营成本低，污水处理效果稳定可靠，生态自然等优点，被广泛地应用于处理各种类型的污水，如城市生活污水、工业废水、农业污水、污水厂尾水深度净化等。按照系统布水方式的不同，人工湿地一般分为自由表面流人工湿地和潜流型人工湿地，潜流型人工湿地主要有水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。潜流人工湿地以无表面水、占地面积小，使用率高，维护方便，处理效果好为特点，成为较多采用的人工湿地类型。水平潜流人工湿地中，污水从一端水平流过填料床，与自由表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷高，对BOD、COD、SS等污染物的去除效果好，但其脱氮除磷效果不及垂直潜流人工湿地。垂直潜流人工湿地中，污水从湿地表面垂向流过填料床，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地，其硝化能力高于水平潜流人工湿地，处理效率更高。但在我国广大北方和高寒地区，冬季温度较低，垂直潜流人工湿地因其布水系统采用管道布水，且设于填料上层，易受结冰和冻胀影响而无法布水或布水不均，部分时段为保护管道系统只能停止运行；而水平潜流人工湿地的布水系统可采用管道、溢流口、多孔墙等多种方式布水，如采用管道布水，也可随意调节管道埋藏深度，有效的避免了无法布水和冻胀的发生，冬季亦可持续运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对潜流人工湿地处理效率和冬季结冰冻胀的问题，本专利技术提出了一种可切换式潜流人工湿地及其运行切换方法，以提高处理效率和解决了冬季结冰管道冻胀的问题，使得两种潜流人工湿地规避了各自的不足，有效的结合并发挥各自的长处，实现了北方和高寒地区潜流人工湿地全年持续高效运行。为实现上述目的，本专利技术提供了一种可切换式潜流人工湿地，包括人工湿地构筑体、填充在所述人工湿地构筑体内的湿地填料层、设置在所述人工湿地构筑体相对两侧的配水井和集水井、与所述配水井相连的进水主管，所述进水主管在所述配水井内分为垂直潜流布水管与水平潜流布水管两路，所述进水主管与垂直潜流布水管和水平潜流布水管之间设有切换水流的第一阀门机构，所述垂直潜流布水管与水平潜流布水管分别横向水平延伸设置在人工湿地构筑体内的上层、纵向水平延伸设置在人工湿地构筑体内的进水侧上层，所述集水井内分为垂直潜流集水管与水平潜流集水管两路，所述垂直潜流集水管与水平潜流集水管分别横向水平延伸设置在人工湿地构筑体内的下层、纵向水平延伸设置在人工湿地构筑体内的出水侧下层，所述垂直潜流集水管与水平潜流集水管的末段上分别垂直向上设置有垂直潜流出水管与水平潜流出水管。当切换所述第一阀门机构将进水主管与垂直潜流布水管连通时，人工湿地以垂直潜流人工湿地处理模式进行处理运行；当切换所述第一阀门机构将进水主管与水平潜流布水管连通时，人工湿地以水平潜流人工湿地处理模式进行处理运行。优选地，所述水平潜流布水管深度与进水深度相同。优选地，所述垂直潜流出水管与垂直潜流集水管连接处两侧以及水平潜流集水管与水平潜流出水管连接处两侧均设有第二阀门。优选地，所述水平潜流出水管管口设置高度低于垂直潜流出水管管口高度，且所述垂直潜流出水管的高度低于湿地填料层的高度和垂直潜流布水管的高度，所述水平潜流出水管的高度低于人工湿地最大冻深。优选地，所述垂直潜流布水管设置在水平潜流布水管上部，所述垂直潜流布水管的高度低于湿地填料层的深度，所述水平潜流布水管的深度与人工湿地最大冻深相同。优选地，所述人工湿地构筑体长宽比例为3:1，长度为20～50m，所述人工湿地构筑体的底面坡度与水力坡度在0.5～1％之间，所述人工湿地构筑体的面积小于800m2，所述人工湿地构筑体的面积即人工湿地的单元池面积。优选地，所述湿地填料层在横向水平方向分为进水区、主体区以及出水区，所述进水区的长度为1.0～1.5m，所述出水区的长度为0.8～1.0m，所述进水区的填料粒径为20～50mm，所述出水区的填料粒径为15～40mm。优选地，所述湿地填料层的主体区在垂直方向自上而下依次为主体填料层、过渡层以及排水层，所述主体填料层的填料粒径为10～25mm，所述过渡层的填料粒径为20～30mm，所述排水层的填料粒径为30～40mm。优选地，所述第一阀门机构包括分别设置在垂直潜流布水管上的阀门和水平潜流布水管上的阀门。本专利技术还提供了一种可切换式潜流人工湿地的运行切换方法，包括如下步骤：。A、在春、夏、秋三个季节，在配水井处切换第一阀门机构，打开垂直潜流布水管上的阀门，关闭水平潜流布水管上的阀门，在集水井处切换第二阀门机构，打开垂直潜流出水管三通口前阀门，同时保持三通口后阀门关闭，随后关闭水平潜流出水管三通口前的阀门，使用垂直潜流人工湿地处理模式进行处理运行；B、在冬季当人工湿地冻深达到垂直潜流布水管的埋藏深度时，在配水井处打开水平潜流布水管上的阀门，关闭垂直潜流布水管上的阀门，在集水井处打开水平潜流出水管三通口前的阀门，同时保持三通口后的阀门关闭，随后关闭垂直潜流出水管三通口前的阀门，切换至水平潜流人工湿地处理模式；C、在春季解冻冻深到垂直潜流布水管的埋藏深度以上时，在配水井处打开垂直潜流布水管上的阀门，关闭水平潜流布水管上的阀门，在集水井处打开垂直潜流出水管三通口前阀门，同时保持三通口后阀门关闭，随后关闭水平潜流出水管三通口前的阀门，切换回垂直潜流人工湿地处理模式；D、人工湿地在进行排空时，在配水井处同时关闭第一阀门机构，在集水井处同时打开垂直潜流出水管与水平潜流出水管上的所有阀门。基于上述技术方案，本专利技术的优点是：本专利技术的可切换式潜流人工湿地及其运行切换方法，使得高寒地区的人工湿地在一年中的大部分时间能够采用处理效率最高的垂直潜流人工湿地进行水质净化；在冬季冻深较大(冻深超过垂直潜流布水管深度)时也能不停止运行，而是切换到水平潜流人工湿地处理模式继续保持污水处理能力。本专利技术解决了垂直潜流人工湿地冬季管道冻胀的问题。另外，本专利技术的两种切换模式可交替使用，保障了潜流人工湿地持续处理运行的能力，在其中一种模式的部件损坏时，可切换到另一种模式，同时对损坏部件进行检修，而不需要通过整体停止运行来进行检修。本专利技术极大地提高了高寒地区潜流人工湿地的处理效率、运行稳定性和推广使用的范围。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为可切换式潜流人工湿地俯视示意图；图2为可切换式潜流人工湿地剖面示意图；图3为湿地填料层布置示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本专利技术提供了一种可切换式潜流人工湿地，如图1～图3所示，其中示出了本专利技术的一种优选实施方式。所述可切换式潜流人工湿地通过增设并优化潜流人工湿地配水系统和集水系统的方式，形成可共同使用潜流人工湿地构筑体，且设置有分别独立的两套布水和集水系统，实现了垂直潜流人工湿地处理模式和水平潜流人工湿地处理模式的切换。平时使用处理效率更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可切换式潜流人工湿地，包括人工湿地构筑体(4)、填充在所述人工湿地构筑体(4)内的湿地填料层(8)、设置在所述人工湿地构筑体(4)相对两侧的配水井(5)和集水井(12)、与所述配水井(5)相连的进水主管(1)，其特征在于：所述进水主管(1)在所述配水井(5)内分为垂直潜流布水管(7)与水平潜流布水管(6)两路，所述进水主管(1)与垂直潜流布水管(7)和水平潜流布水管(6)之间设有切换水流的第一阀门机构(3)，所述垂直潜流布水管(7)与水平潜流布水管(6)分别横向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的上层、纵向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的进水侧上层，所述集水井(12)内分为垂直潜流集水管(9)与水平潜流集水管(10)两路，所述垂直潜流集水管(9)与水平潜流集水管(10)分别横向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的下层、纵向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的出水侧下层，所述垂直潜流集水管(9)与水平潜流集水管(10)的末段上分别垂直向上设置有垂直潜流出水管(11)与水平潜流出水管(13)，当切换所述第一阀门机构(3)将进水主管(1)与垂直潜流布水管(7)连通时，人工湿地以垂直潜流人工湿地处理模式进行处理运行；当切换所述第一阀门机构(3)将进水主管(1)与水平潜流布水管(6)连通时，人工湿地以水平潜流人工湿地处理模式进行处理运行。...

【技术特征摘要】
1.一种可切换式潜流人工湿地，包括人工湿地构筑体(4)、填充在所述人工湿地构筑体(4)内的湿地填料层(8)、设置在所述人工湿地构筑体(4)相对两侧的配水井(5)和集水井(12)、与所述配水井(5)相连的进水主管(1)，其特征在于：所述进水主管(1)在所述配水井(5)内分为垂直潜流布水管(7)与水平潜流布水管(6)两路，所述进水主管(1)与垂直潜流布水管(7)和水平潜流布水管(6)之间设有切换水流的第一阀门机构(3)，所述垂直潜流布水管(7)与水平潜流布水管(6)分别横向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的上层、纵向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的进水侧上层，所述集水井(12)内分为垂直潜流集水管(9)与水平潜流集水管(10)两路，所述垂直潜流集水管(9)与水平潜流集水管(10)分别横向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的下层、纵向水平延伸设置在人工湿地构筑体(4)内的出水侧下层，所述垂直潜流集水管(9)与水平潜流集水管(10)的末段上分别垂直向上设置有垂直潜流出水管(11)与水平潜流出水管(13)，当切换所述第一阀门机构(3)将进水主管(1)与垂直潜流布水管(7)连通时，人工湿地以垂直潜流人工湿地处理模式进行处理运行；当切换所述第一阀门机构(3)将进水主管(1)与水平潜流布水管(6)连通时，人工湿地以水平潜流人工湿地处理模式进行处理运行。2.根据权利要求1所述的可切换式潜流人工湿地，其特征在于：所述水平潜流布水管(6)深度与进水深度相同。3.根据权利要求1所述的可切换式潜流人工湿地，其特征在于：所述垂直潜流出水管(11)与垂直潜流集水管(9)连接处两侧以及水平潜流集水管(10)与水平潜流出水管(13)连接处两侧均设有第二阀门(14)。4.根据权利要求3所述的可切换式潜流人工湿地，其特征在于：所述水平潜流出水管(13)管口设置高度低于垂直潜流出水管(11)管口高度，且所述垂直潜流出水管(11)的高度低于湿地填料层(8)的高度和垂直潜流布水管(7)的高度，所述水平潜流出水管(13)的高度低于人工湿地最大冻深。5.根据权利要求1所述的可切换式潜流人工湿地，其特征在于：所述垂直潜流布水管(7)设置在水平潜流布水管(6)上部，所述垂直潜流布水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建飞，王玉辉，樊蓓莉，陈国敏，
申请(专利权)人：北京东方园林环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11