專利名稱：強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人工濕地，特別是強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地。屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
潮汐流人工濕地是近幾年提出的一種人工濕地類型。在潮汐流人工濕地中，對濕 地床體交替進(jìn)行充滿污水和排干操作。在污水流入床體的過程中，床體中的空氣逐漸被擠 出和消耗，床體基質(zhì)逐漸被淹沒。當(dāng)污水完全充滿床體后就進(jìn)行排水，通過交替的進(jìn)水和空 氣運(yùn)動(dòng)，氧的傳輸速率和消耗量大大提高，極大的提高了反應(yīng)床的處理效果，伯明翰大學(xué)最 新研究成果表明，當(dāng)水被排除反應(yīng)床，有機(jī)污染物留在基質(zhì)內(nèi)時(shí)是氧消耗量最大的時(shí)刻。另 外，潮汐流人工濕地系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能使介質(zhì)和污水有最大限度的充分接觸，提高了濕 地系統(tǒng)利用率，同時(shí)也克服了垂直流濕地布水不均的問題(Sun等，1998 ；Sun等，1999)。但 是，現(xiàn)有的人工濕地運(yùn)行一段時(shí)間后床體可能會(huì)被大量微生物所堵塞，限制了水和空氣在 床體內(nèi)的流動(dòng)，降低了處理效果。后期進(jìn)水與基質(zhì)接觸時(shí)間短暫，影響出水效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工 濕地。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，包括基質(zhì)、濕地植物、布集水管、濕地呼吸器和自動(dòng) 控制系統(tǒng)組成。通過模擬潮汐流控制進(jìn)水、反應(yīng)、排水、閑置，實(shí)現(xiàn)污水凈化。所述基質(zhì)為由三層，從下往上為粗-中-細(xì)的粒徑級(jí)配，基質(zhì)總厚度為0. 8-1. 2m, 基質(zhì)可以是細(xì)沙、粗砂、礫石、卵石、碎石、沸石、陶粒、碎瓦片、灰渣、高爐渣、鋼渣中的一種 或幾種，基質(zhì)種類不固定，根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件確定。基質(zhì)上部還設(shè)有溢流槽，根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件確 定。進(jìn)一步的方案是，基質(zhì)厚度為0. 8m，從下往上分別為大礫石、小礫石、粗砂組成，大礫石 厚度0. 25m,粒徑為50-60mm，小礫石厚度0. 4，粒徑為20_30mm，粗砂層厚度0. 15，粒徑為 10_15mmo所述濕地植物為根系發(fā)達(dá)、適合當(dāng)?shù)貧夂虻闹参?。上述濕地植物可為下列植物?一種和幾種美人蕉，蘆葦，茭白，香蒲，水蔥，再力花、黃花鳶尾。植物種植于基地內(nèi)，采用密 植的方式種植。所述濕地呼吸器由土字型管材組成，兩橫管上開滿小孔，分別置于基質(zhì)的不同深 度內(nèi)，豎管與兩橫管的中部聯(lián)通，豎管上端開口高出基質(zhì)，暴露在空氣中。所述進(jìn)出水系統(tǒng)集成于一體。共用一套水管網(wǎng)，管網(wǎng)位于池底基質(zhì)內(nèi)，管網(wǎng)由一橫 管和豎管連接而成，豎管與進(jìn)水管和出水管相連，水管材質(zhì)為PVC管，管上鉆有小孔，進(jìn)水 出水閥關(guān)閉，排水時(shí)進(jìn)水閥關(guān)閉。自動(dòng)控制系統(tǒng)包括電磁閥、PLC可編程控制器、液位計(jì)、時(shí) 間繼電器。所述自動(dòng)控制系統(tǒng)由電磁閥、PLC可編程控制器、液位計(jì)、時(shí)間繼電器組成。電磁閥裝在進(jìn)出水管上，用于控制進(jìn)出水，并且與可編程控制器相連；液位計(jì)位于溢流槽中，用 于控制基質(zhì)中水位，并且與可編程控制器相連；時(shí)間繼電器與可編程控制器相連，用于控制 時(shí)間；可編程控制器是負(fù)責(zé)接收信號(hào)，并且判斷后發(fā)出指令，控制過程通過可編程控制器實(shí) 現(xiàn)，周期開始時(shí)，排水電磁閥關(guān)閉，進(jìn)水電磁閥打開，當(dāng)達(dá)到指定液位后，液位計(jì)將接收到的 信號(hào)傳給控制器，控制器關(guān)閉進(jìn)水閥，打開時(shí)間繼電器，進(jìn)入反應(yīng)期，反應(yīng)期通過時(shí)間繼電 器設(shè)置反應(yīng)時(shí)間，經(jīng)過設(shè)定反應(yīng)時(shí)間后，控制器打開排水電磁閥，進(jìn)入排水階段，水排完后 自動(dòng)進(jìn)入閑置期，閑置期通過時(shí)間繼電器控制閑置時(shí)間，閑置結(jié)束關(guān)閉排水電磁閥。本發(fā)明的潮汐流操作方式通過污水漲落、反應(yīng)和床體閑置四階段實(shí)現(xiàn)，各階段時(shí) 間可控制。運(yùn)行周期開始時(shí)，通過布水系統(tǒng)將污水均勻的分布在基質(zhì)層組成的人工濕地?cái)?面，污水由底部向上流動(dòng)，此時(shí)基質(zhì)層落干，基質(zhì)層中的空隙間充滿空氣，水流在基質(zhì)孔道 內(nèi)呈非滿流狀態(tài)，污水與空氣充分接觸，并與微生物、基質(zhì)和植物根系作用，污水不斷流入， 基質(zhì)層內(nèi)自由水面形成，并逐漸抬升，在自由水面以下的水繼續(xù)與微生物、基質(zhì)和植物根系 作用；當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)水位時(shí)，進(jìn)水停止，系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)階段，水與微生物、基質(zhì)和植物根系繼續(xù) 作用；當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)反應(yīng)時(shí)間后，系統(tǒng)進(jìn)入排水階段，隨著水位的下降，基質(zhì)空隙間重新充滿 空氣，水從底部排出；當(dāng)水排完后自動(dòng)進(jìn)入閑置期，微生物和植物進(jìn)入自身的代謝反應(yīng)，周 期結(jié)束。本發(fā)明由濕地植物、基質(zhì)、布集水管、濕地呼吸器和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。通過模擬 潮汐流控制進(jìn)水、反應(yīng)、排水、閑置，實(shí)現(xiàn)污水凈化，通過濕地呼吸器增強(qiáng)了人工濕地的復(fù)氧 能力和復(fù)氧深度，大大提高了氨氮的處理效率，集水、布水系統(tǒng)簡單，降低人工濕地系統(tǒng)造 價(jià)，并且全過程全自動(dòng)控制，操作管理十分簡單。


附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地的具體實(shí)施例如附圖所示，包括濕地植物2、基 質(zhì)1、布集水管、濕地呼吸器3和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。通過模擬潮汐流控制進(jìn)水、反應(yīng)、排水、 閑置，實(shí)現(xiàn)污水凈化。濕地表面種有蘆葦、茭白、美人蕉，基質(zhì)厚度為0. 8m，從下往上分別為大礫石、小礫 石、粗砂組成，大礫石厚度0. 25m,粒徑為50-60mm，小礫石厚度0. 4，粒徑為20_30mm，基質(zhì)1 上部還設(shè)有溢流槽9，所述濕地呼吸器3由土字型PVC管材組成，兩橫管上開滿小孔，分別置 于基質(zhì)的不同深度內(nèi)，豎管與兩橫管的部聯(lián)通，豎管上端開口高出基質(zhì)，暴露在空氣中；所述進(jìn)出水系統(tǒng)集成于一體。共用一套水管網(wǎng)，管網(wǎng)位于池底基質(zhì)1內(nèi)，管網(wǎng)由一 橫管和豎管連接而成，豎管與進(jìn)水管5和出水管6相連，管網(wǎng)的橫管上鉆有小孔；自動(dòng)控制 系統(tǒng)包括電磁閥8、PLC可編程控制器7、液位計(jì)4、時(shí)間繼電器。電磁閥裝在進(jìn)出水管上，并 且與可編程控制器7相連；液位計(jì)4位于溢流槽9中，并且與可編程控制器相連；時(shí)間繼電 器與可編程控制器相連強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地用于處理生活污水實(shí)例。原水水質(zhì)C0D256. 05mg/L、TP 3. 34mg/L、TN 22. 45mg/L、氨氮 14. 01mg/L。原水直接進(jìn)入濕地，
通過強(qiáng)復(fù)氧和潮汐流的操作方式減緩床體堵塞。該系統(tǒng)可使充足的氧氣能進(jìn)入基 質(zhì)層，促進(jìn)好氧微生物繁殖代謝，以徹底降解基質(zhì)中過度積累的有機(jī)物；同時(shí)由于閑置期停 止系統(tǒng)進(jìn)水，微生物新陳代謝所需要的營養(yǎng)物質(zhì)不能得到持續(xù)補(bǔ)充，基質(zhì)中的微生物會(huì)逐 漸進(jìn)入內(nèi)源呼吸期，消耗本身資源并逐漸老化衰亡，因此微生物過度繁殖導(dǎo)致堵塞的問題 可以得到控制。(4)通氣管設(shè)計(jì)成制作與安裝簡易的土字形通氣管。粗砂層厚度0. 15，粒徑為 10-15mm。在與基質(zhì)反應(yīng)24小時(shí)，床體復(fù)氧時(shí)間為8小試的條件下，COD去除率78. 26%,TP 去除率41. 16%，TN去除率50. 04%。(1)污染物特別是COD和氨氮的去除效果很大程度上受濕地DO水平的影響，本發(fā) 明通過在反應(yīng)床內(nèi)設(shè)置通氣管，提高復(fù)氧效率，提高了濕地的處理效果。(2)專門設(shè)計(jì)了一套符合潮汐流人工濕地自動(dòng)化控制系統(tǒng)。(3)針對潮汐流人工濕地堵塞問題以及濕地系統(tǒng)只適用于低污染物濃度廢水問 題，設(shè)置閑置時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間。(5)進(jìn)、出水系統(tǒng)在能滿足功能要求的前提下大大的簡化，降低了建造與維護(hù)成 本。本發(fā)明通過濕地呼吸器增強(qiáng)了人工濕地的復(fù)氧能力和復(fù)氧深度，大大提高了氨氮 的處理效率，集水、布水系統(tǒng)簡單，降低人工濕地系統(tǒng)造價(jià)，并且全過程全自動(dòng)控制，操作管 理十分簡單。
權(quán)利要求
一種強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，包括基質(zhì)、濕地植物、布集水管、濕地呼吸器和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，其特征為所述基質(zhì)為三層，基質(zhì)采用從下往上為粗 中 細(xì)的粒徑級(jí)配，基質(zhì)總厚度為0.8 1.2m，基質(zhì)上部還設(shè)有溢流槽，所述濕地植物為根系發(fā)達(dá)、適合當(dāng)?shù)貧夂虻闹参?；所述濕地呼吸器由土字型管材組成，兩橫管上開滿小孔，分別置于基質(zhì)的不同深度內(nèi)，豎管與兩橫管的部聯(lián)通，豎管上端開口高出基質(zhì)，暴露在空氣中；所述進(jìn)出水系統(tǒng)集成于一體。共用一套水管網(wǎng)，管網(wǎng)位于池底基質(zhì)內(nèi)，管網(wǎng)由一橫管和豎管連接而成，豎管與進(jìn)水管和出水管相連，管上鉆有小孔；自動(dòng)控制系統(tǒng)包括電磁閥、PLC可編程控制器、液位計(jì)、時(shí)間繼電器。
2.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，其特征為基質(zhì)可以是細(xì)沙、粗砂、礫 石、卵石、碎石、沸石、陶粒、碎瓦片、灰渣、高爐渣、鋼渣中的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，其特征為基質(zhì)厚度為0.8m，從下往上 分別為大礫石、小礫石、粗砂組成，大礫石厚度0. 25m,粒徑為50-60mm，小礫石厚度0. 4，粒 徑為20-30mm，粗砂層厚度0. 15，粒徑為10_15mm。
4.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，其特征為上述濕地植物可為下列植 物的一種和幾種美人蕉，蘆葦，茭白，香蒲，水蔥，再力花、黃花鳶尾。植物種植于基地內(nèi)，采 用密植的方式種植。
5.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，其特征為所述電磁閥裝在進(jìn)出水管 上，并且與可編程控制器相連；液位計(jì)位于溢流槽中，并且與可編程控制器相連；時(shí)間繼電 器與可編程控制器相連。
全文摘要
一種強(qiáng)復(fù)氧潮汐流人工濕地，包括基質(zhì)、濕地植物、布集水管、濕地呼吸器和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，所述基質(zhì)為三層，基質(zhì)采用從下往上為粗-中-細(xì)的粒徑級(jí)配，基質(zhì)總厚度為0.8-1.2m，基質(zhì)上部還設(shè)有溢流槽，所述濕地植物為根系發(fā)達(dá)、適合當(dāng)?shù)貧夂虻闹参铮槐景l(fā)明通過模擬潮汐流控制進(jìn)水、反應(yīng)、排水、閑置，實(shí)現(xiàn)污水凈化，通過濕地呼吸器增強(qiáng)了人工濕地的復(fù)氧能力和復(fù)氧深度，大大提高了氨氮的處理效率，集水、布水系統(tǒng)簡單，降低人工濕地系統(tǒng)造價(jià)，并且全過程全自動(dòng)控制，操作管理十分簡單。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101891304SQ201010225270
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者劉足根, 史曉燕, 方紅亞, 鄒新, 陳宏文, 陳建勇 申請人:江西省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院