一种复合人工湿地系统技术方案

本发明专利技术涉及一种复合人工湿地系统，包括沿水流方向依次设置的水平潜流有机填料人工湿地单元与垂直下行潜流人工湿地单元，所述水平潜流有机填料人工湿地单元包括跌水井、第一砾石层、第二砾石层、有机填料层、透水混凝土板、无纺布层、石英砂层、水生植物、进水口、出水集水井、出水口以及通气机构，所述有机填料层由填充磁性有机填料的蜂巢机构构成，所述蜂巢机构底部设有固定板，所述垂直下行潜流人工湿地单元包括自下而上依次设置的第四砾石层、陶粒层、第三砾石层、种植层。本发明专利技术提出的复合人工湿地系统有效地解决了人工湿地堵塞问题，并且能够对高负荷污水进行有效的净化作用。

A Composite Constructed Wetland System

The invention relates to a composite constructed wetland system, which comprises a horizontal subsurface organic packing constructed wetland unit and a vertical downward subsurface flow constructed wetland unit arranged sequentially along the flow direction. The horizontal subsurface organic packing constructed wetland unit comprises a water fall well, a first gravel layer, a second gravel layer, an organic packing layer, a permeable concrete plate, a non-woven layer, a quartz sand layer and aquatic plants. The organic filling layer consists of a honeycomb mechanism filled with magnetic organic fillers. The bottom of the honeycomb mechanism is provided with a fixed plate. The vertical downward subsurface flow constructed wetland unit comprises a fourth gravel layer, a ceramsite layer, a third gravel layer and a planting layer arranged in turn from bottom to top. The composite constructed wetland system proposed by the invention effectively solves the plugging problem of the constructed wetland, and can effectively purify the high-load sewage.

【技术实现步骤摘要】
一种复合人工湿地系统
本专利技术涉及人工湿地领域，特别是涉及一种复合人工湿地系统，尤其是涉及一种在较高污染负荷条件下仍能够有效去除污水中有机物、氮磷污染物的复合人工湿地系统。
技术介绍
人工湿地系统污水处理技术是国际上1970年提出的一项投资建设成本小、运行费用低、运行技术低、能耗低、出水具有一定的生物安全性、生态环境效益显著并美化环境，可实现废水的资源化等特点的污水处理工艺。几十年来，人工湿地是一种典型的生态型污水处理技术，目前在国内外有很多国家得到了普遍关注和应用，但是人工湿地易堵塞、处理负荷低等问题限制了其进一步的推广与应用。人工湿地具有独特而复杂的净化机理，它能够利用基质-微生物-植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。基质填料是人工湿地最重要的组成部分，也是湿地堵塞发生的主要部分，选用使用寿命长、易于清理更换的填料能够有效减缓湿地堵塞情况。常用的人工湿地基质填料为无机填料，如砾石、火山岩、陶粒、沸石及其改性材料，这些材料密度较大，铺设在湿地中，污水通过填料间空隙逐层渗透，在此过程中附着在填料上的微生物对污水中的污染物进行降解，从而达到去除目的。然而随着运行时间的增加，由于进水负荷过大等原因造成基质堵塞，污水不能通过空隙渗透，造成污水淤积，往往使湿地失去了其原有的净水功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对人工湿地易堵塞、处理污水负荷低等问题，提出一种由水平潜流有机填料人工湿地单元和垂直潜流人工湿地单元组成的复合人工湿地系统，以提高湿地处理有机物、氮磷污染物的效果。为实现上述目的，本专利技术提供了一种复合人工湿地系统，包括沿水流方向依次设置的水平潜流有机填料人工湿地单元与垂直下行潜流人工湿地单元，所述水平潜流有机填料人工湿地单元包括跌水井、铺设在所述跌水井内下部的第一砾石层、铺设在水平潜流有机填料人工湿地单元底部的第二砾石层、铺设在所述第二砾石层上的有机填料层、铺设在所述有机填料层上的透水混凝土板、铺设在透水混凝土板上的无纺布层、铺设在所述无纺布层上的石英砂层、种植在所述石英砂层内的水生植物、设置在底部的进水口、设置在跌水井对面的出水集水井、设置在出水集水井上部的出水口以及通气机构，所述有机填料层由填充磁性有机填料的蜂巢机构构成，所述蜂巢机构底部设有固定板，所述垂直下行潜流人工湿地单元包括自下而上依次设置的第四砾石层、陶粒层、第三砾石层、种植层，所述种植层内种植有水生植物，所述第三砾石层内设有与所述出水口相连的布水管。优选地，所述跌水井的深度为1m～1.3m，跌水井的上方设有格栅或截污挂篮；所述第一砾石层的铺设厚度为50～60cm，粒径为20～30mm；所述第二砾石层的铺设厚度为10～20cm，粒径为20～30mm。优选地，所述磁性有机填料的添加量占蜂巢机构空隙总体积的30～40％，所述磁性有机填料由上下两个相同的空心网状陀螺结构以及设置在所述空心网状陀螺结构底部的空心圆柱体，并且上下两个空心圆柱体四周均匀设有圆环，上下两个空心圆柱体上的圆环之间通过卡扣连接，所述空心圆柱体内填充有聚氨酯海绵。优选地，所述磁性有机填料的制备步骤包括：A、将质量占比80～90％的聚丙烯聚合物颗粒放入搅拌器中，依次加入质量占比5～10％的废旧橡胶轮胎粉、质量占比1～2％的淀粉、质量占比1～2％的硅藻土、质量占比3～6％的磁粉，得到混合物A；B、混合物A与分散剂以质量比为(98～99.5)：(0.5～2)的比例混合均匀，得到混合物B；C、混合物B与硅烷类偶联润滑剂以质量比为(98～99.5)：(0.5～2)的比例加以混合后，放入注塑机中注塑成型，将注塑后的材料进行充磁；D、将污水处理厂中好氧池中的污泥驯化菌固定在聚氨酯海绵上，装入空心圆柱中，将上下两个空心圆柱体上的圆环之间通过卡扣连接，得到所述磁性有机填料。优选地，所述蜂巢机构由多个正六边形的柱体蜂巢格构成，所述柱体蜂巢格分高度相同的上下两个柱体，所述柱体蜂巢格的内部中空，所述柱体蜂巢格的中空内设有旋转轴，所述旋转轴由中间的实心旋转杆和外部的空心轴组成，所述空心轴上设有对称分布的两个旋转板，且空心轴与旋转板上均匀设有圆形开孔。优选地，所述正六边形的边长为11.5cm，所述柱体蜂巢格的高度为70～80cm，所述柱体蜂巢格的边框为金属网格，所述金属网格的开孔为边长5mm的菱形或正方形，单个的旋转板长度为7～8cm，高度25～30cm；所述圆形开孔的直径为10mm。优选地，所述通气机构由通气主管和通气支管构成，所述通气主管包括设置在所述跌水井内的竖直管与设置在第二砾石层内的水平管，所述竖直管的上端为进气口，竖直管的上端开口位置高度要高于石英砂层所在高度，所述水平管上还均匀设有通气支管，所述通气支管与部分旋转轴相连，所述透水混凝土板上设有出气口。优选地，所述水平管呈“3”字形均匀布设在第二砾石层内，空气从进气口经过通气主管和通气支管输送到旋转轴的空心轴中，并通过空心轴上设置的开孔分散到有机填料层中。优选地，所述出水集水井内填充有粒径为20～30mm的砾石，所述出水集水井的内侧壁为穿孔花墙，水经过穿孔花墙进入出水集水井并经砾石均匀布水后由出水口排出。优选地，所述第四砾石层的厚度为20～30cm，砾石粒径为20～30mm；所述陶粒层的厚度为150～160cm，陶粒粒径为5～10mm；所述第三砾石层的厚度为20～30cm，砾石粒径为15～25mm；所述种植层的厚度为5～10cm，由种植土铺设而成；所述垂直下行潜流人工湿地单元还包括垂直设置的通气加药管，所述通气加药管底端设置在所述陶粒层内。基于上述技术方案，本专利技术的优点是：本专利技术提出的复合人工湿地系统由水平潜流有机填料人工湿地单元和垂直潜流人工湿地单元构成，其有效地解决了人工湿地堵塞问题，并且能够对高负荷污水进行有效的净化作用。水平潜流有机填料湿地单元中填充特制的生物亲和性磁性有机填料，不仅对氮、磷污染物有良好的吸附性，同时在弱磁场的作用下使得有机污染物和氧气富集到填料表面，在间歇曝气条件下，有效提高了填料表面微生物对污染物的降解去除效果；且该填料能够在湿地中均匀分散，相对自由地流动，解决了湿地因基质孔隙堵塞造成的积水和净化能力下降问题。通过两者综合作用，使得该复合湿地系统即使在较高污染负荷条件下，仍能良好运行，污水得到有效净化，出水水质良好。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为复合人工湿地系统示意图；图2为磁性有机填料结构示意图；图3为磁性有机填料俯视示意图；图4为蜂巢机构结构示意图；图5为通气机构布设示意图。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。本专利技术提供了一种复合人工湿地系统，如图1～图5所示，其中示出了本专利技术的一种优选实施方式。本专利技术按水流方向依次包括水平潜流有机填料人工湿地单元、垂直下行潜流人工湿地单元，并可根据污水水质情况，在水平潜流有机填料人工湿地单元前方设置絮凝沉淀池，以保障湿地良好的运行效果。具体地，所述复合人工湿地系统包括沿水流方向依次设置的水平潜流有机填料人工湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合人工湿地系统，其特征在于：包括沿水流方向依次设置的水平潜流有机填料人工湿地单元与垂直下行潜流人工湿地单元，所述水平潜流有机填料人工湿地单元包括跌水井(4)、铺设在所述跌水井(4)内下部的第一砾石层(2)、铺设在水平潜流有机填料人工湿地单元底部的第二砾石层(19)、铺设在所述第二砾石层(19)上的有机填料层(13)、铺设在所述有机填料层(13)上的透水混凝土板(9)、铺设在透水混凝土板(9)上的无纺布层(8)、铺设在所述无纺布层(8)上的石英砂层(7)、种植在所述石英砂层(7)内的水生植物(6)、设置在底部的进水口(1)、设置在跌水井(4)对面的出水集水井(20)、设置在出水集水井(20)上部的出水口(14)以及通气机构，所述有机填料层(13)由填充磁性有机填料的蜂巢机构(16)构成，所述蜂巢机构(16)底部设有固定板(18)，所述垂直下行潜流人工湿地单元包括自下而上依次设置的第四砾石层(26)、陶粒层(25)、第三砾石层(24)、种植层(23)，所述种植层(23)内种植有水生植物(6)，所述第三砾石层(24)内设有与所述出水口(14)相连的布水管(21)。

【技术特征摘要】
1.一种复合人工湿地系统，其特征在于：包括沿水流方向依次设置的水平潜流有机填料人工湿地单元与垂直下行潜流人工湿地单元，所述水平潜流有机填料人工湿地单元包括跌水井(4)、铺设在所述跌水井(4)内下部的第一砾石层(2)、铺设在水平潜流有机填料人工湿地单元底部的第二砾石层(19)、铺设在所述第二砾石层(19)上的有机填料层(13)、铺设在所述有机填料层(13)上的透水混凝土板(9)、铺设在透水混凝土板(9)上的无纺布层(8)、铺设在所述无纺布层(8)上的石英砂层(7)、种植在所述石英砂层(7)内的水生植物(6)、设置在底部的进水口(1)、设置在跌水井(4)对面的出水集水井(20)、设置在出水集水井(20)上部的出水口(14)以及通气机构，所述有机填料层(13)由填充磁性有机填料的蜂巢机构(16)构成，所述蜂巢机构(16)底部设有固定板(18)，所述垂直下行潜流人工湿地单元包括自下而上依次设置的第四砾石层(26)、陶粒层(25)、第三砾石层(24)、种植层(23)，所述种植层(23)内种植有水生植物(6)，所述第三砾石层(24)内设有与所述出水口(14)相连的布水管(21)。2.根据权利要求1所述的复合人工湿地系统，其特征在于：所述跌水井(4)的深度为1m～1.3m，跌水井(4)的上方设有格栅或截污挂篮；所述第一砾石层(2)的铺设厚度为50～60cm，粒径为20～30mm；所述第二砾石层(19)的铺设厚度为10～20cm，粒径为20～30mm。3.根据权利要求1所述的复合人工湿地系统，其特征在于：所述磁性有机填料的添加量占蜂巢机构(16)空隙总体积的30～40％，所述磁性有机填料由上下两个相同的空心网状陀螺结构(27)以及设置在所述空心网状陀螺结构(27)底部的空心圆柱体(28)，并且上下两个空心圆柱体(28)四周均匀设有圆环(29)，上下两个空心圆柱体(28)上的圆环(29)之间通过卡扣连接，所述空心圆柱体(28)内填充有聚氨酯海绵。4.根据权利要求3所述的复合人工湿地系统，其特征在于：所述磁性有机填料的制备步骤包括：A、将质量占比80～90％的聚丙烯聚合物颗粒放入搅拌器中，依次加入质量占比5～10％的废旧橡胶轮胎粉、质量占比1～2％的淀粉、质量占比1～2％的硅藻土、质量占比3～6％的磁粉，得到混合物A；B、混合物A与分散剂以质量比为(98～99.5)：(0.5～2)的比例混合均匀，得到混合物B；C、混合物B与硅烷类偶联润滑剂以质量比为(98～99.5)：(0.5～2)的比例加以混合后，放入注塑机中注塑成型...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晨晨，樊蓓莉，田凯，
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