本發(fā)明涉及一種三維潛流人工濕地系統(tǒng)及控制方法，屬于污水凈化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

潛流人工濕地由種植植物的礫石床構(gòu)成的污水處理系統(tǒng)，其水位在基質(zhì)以下，污水在流動(dòng)過(guò)程中通過(guò)物理、化學(xué)和生物作用得以?xún)艋Ｓ捎跐摿魇饺斯竦叵到y(tǒng)中的多孔基質(zhì)比表面流人工濕地基質(zhì)的比表面積大的多，故其處理能力也比表面流濕地更大，占地面積較小。

然而，目前潛流人工濕地基質(zhì)以礫石和泥沙為主，孔隙率較低，非常容易堵塞，檢修費(fèi)用高，運(yùn)行和維護(hù)復(fù)雜，從而阻礙了潛流人工濕地的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服傳統(tǒng)潛流人工濕地系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)一種污水凈化效率高、出水水質(zhì)好，不易堵塞，管理方便，安全衛(wèi)生、操作簡(jiǎn)單的一種三維潛流人工濕地系統(tǒng)及控制方法。

本發(fā)明采用下述技術(shù)解決方案：包括濕地單元、進(jìn)水管、布水堰、基質(zhì)、出水溢流堰、出水管和排空管，還包括兩個(gè)或兩個(gè)以上水平排列的濕地單元，濕地單元內(nèi)鋪設(shè)有基質(zhì)，在濕地單元兩端分別設(shè)有布水堰和出水溢流堰作為進(jìn)水端和出水端，進(jìn)水端通過(guò)進(jìn)水支管并聯(lián)，每個(gè)進(jìn)水支管分別設(shè)有進(jìn)水自動(dòng)控制閥門(mén)控制進(jìn)水，通過(guò)穿孔布水管和布水堰從濕地單元底部進(jìn)水；出水端通過(guò)出水溢流堰和穿孔集水管收集出水，并通過(guò)各自的出水管出水，出水管的高度與出水溢流堰的高度持平；濕地單元的基質(zhì)底部鋪設(shè)穿孔排水管作為排空管，并通過(guò)自動(dòng)控制閥門(mén)控制。

各濕地單元基質(zhì)采用三層，最下層采用粒徑3~4 cm的礫石；上面鋪設(shè)一層粒徑為1~2 cm的石子；最上層采用河沙或者水渣，基質(zhì)鋪設(shè)高度由下到上依次為40cm，30cm，20cm。濕地植物（如蘆葦）栽種于最上層。通過(guò)合理布置不同粒徑、不同層次的濕地基質(zhì)床體，有利于提高孔隙率，防止堵塞，同時(shí)強(qiáng)化了潛流濕地基質(zhì)的截留過(guò)濾能力，提高水質(zhì)凈化效率，使出水清澈。

一種三維潛流人工濕地系統(tǒng)的控制方法，相鄰的濕地單元交替進(jìn)水出水與排空水落空閑置，一個(gè)濕地單元進(jìn)水時(shí)，打開(kāi)該濕地單元對(duì)應(yīng)的進(jìn)水自動(dòng)控制閥門(mén)、關(guān)閉排空管控制閥門(mén)，同時(shí)關(guān)閉其相鄰的濕地單元的進(jìn)水自動(dòng)控制閥門(mén)并打開(kāi)排空管控制閥門(mén)；該濕地單元達(dá)到進(jìn)水出水的運(yùn)行時(shí)間時(shí)，關(guān)閉該濕地單元對(duì)應(yīng)的進(jìn)水自動(dòng)控制閥門(mén)、打開(kāi)排空管控制閥門(mén)，排出濕地基質(zhì)中存留水，進(jìn)行落干后閑置；同時(shí)打開(kāi)其相鄰的濕地單元的進(jìn)水自動(dòng)控制閥門(mén)并關(guān)閉排空管控制閥門(mén)。

進(jìn)一步地，所述的進(jìn)水出水運(yùn)行的時(shí)間與排空水、落空閑置的時(shí)間比為1:1。

系統(tǒng)采用交替輪休運(yùn)行方式，兩個(gè)濕地交替進(jìn)水并排水落干。在此過(guò)程中，通過(guò)控制進(jìn)水出水運(yùn)行及排空水、落空閑置的時(shí)間比為1:1，使兩個(gè)濕地均保持干濕交替狀態(tài)，有利于增加基質(zhì)的孔隙率，提高了大氣向基質(zhì)的傳氧能力和基質(zhì)的氧化狀態(tài)，有利于有機(jī)物的降解及氮、磷的去除，強(qiáng)化了污水凈化能力；同時(shí)基質(zhì)中截留積聚的有機(jī)物能夠在好氧條件下迅速降解，從而防止?jié)竦鼗|(zhì)的堵塞。凈化后的污水經(jīng)出水口溢流堰流出。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.基質(zhì)材料來(lái)源廣泛，費(fèi)用低廉；

2.濕地不易堵塞，管理方便，運(yùn)行簡(jiǎn)單；

3.污水處理效果好，處理效率高；

4.處理水量大，出水清澈，水質(zhì)好；

5.操作維護(hù)方便，投資及運(yùn)行費(fèi)用低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的俯視圖。

圖2是本發(fā)明的濕地剖面圖。

圖中：1、進(jìn)水管，2、進(jìn)水支管，3、進(jìn)水自動(dòng)控制閥門(mén)，4、濕地單元一，5、濕地單元二，6、穿孔布水管，7、布水堰，8、基質(zhì)，9、濕地植物，10、出水溢流堰，11、穿孔集水管，12、出水管，13、排空管控制閥門(mén)，14、排空管，15、礫石層，16、石子層，17、河沙（或水渣）層。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的三維潛流人工濕地采用兩個(gè)（或多個(gè)）濕地：濕地單元一4和濕地單元二5并聯(lián)運(yùn)行，通過(guò)進(jìn)水總管1進(jìn)水，并通過(guò)進(jìn)水支管2分別進(jìn)入兩個(gè)濕地單元。進(jìn)水采用穿孔布水管6及布水堰7均勻布水，并從布水堰底部進(jìn)入濕地，出水采用出水溢流堰10及穿孔集水管11收集并由出水管12排出。如圖2所示，濕地基質(zhì)8由下到上依次為粒徑3~4 cm的礫石層15，粒徑1~2 cm的石子層16，河沙層17構(gòu)成，鋪設(shè)高度依次為40cm，30cm，20cm，礫石層底部鋪設(shè)排空管14，河沙層17上種植濕地植物9。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，濕地單元一4和濕地單元二5通過(guò)進(jìn)水自動(dòng)控制閥門(mén)3控制交替運(yùn)行。首先關(guān)閉濕地單元二5的閥門(mén)，打開(kāi)濕地單元一4的閥門(mén)，使?jié)竦貑卧?連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行并連續(xù)出水，12h后關(guān)閉濕地單元一4的進(jìn)水閥門(mén)，打開(kāi)排空管控制閥門(mén)13，通過(guò)排空管14排出濕地基質(zhì)中存留水，使?jié)竦貑卧?完全落干，然后閑置。同時(shí)打開(kāi)濕地單元二5的進(jìn)水閥門(mén)，使其連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行12h。12h后關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)并對(duì)濕地單元二5進(jìn)行落干后閑置，同時(shí)打開(kāi)濕地單元一4的進(jìn)水閥門(mén)，運(yùn)行濕地單元一4。如此，使兩個(gè)濕地單元保持干濕交替運(yùn)行，保證了處理污水水量的同時(shí)，提高了污水凈化效率。潛流人工濕地在進(jìn)水運(yùn)行過(guò)程中，濕地基質(zhì)8截留過(guò)濾了大量污染物，在落空閑置階段，空氣中氧迅速進(jìn)入基質(zhì)8孔隙中，使基質(zhì)8處于氧化狀態(tài)，強(qiáng)化了異養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)和代謝，促進(jìn)了孔隙中殘留有機(jī)物的分解，從而有效預(yù)防潛流人工濕地基質(zhì)堵塞。同時(shí)，潛流人工濕地通過(guò)干濕交替運(yùn)行，基質(zhì)在進(jìn)水運(yùn)行時(shí)處于還原狀態(tài)，落空閑置時(shí)處于氧化狀態(tài)，使基質(zhì)中微生物交替處于厭氧-好氧環(huán)境，有利于脫氮微生物和聚磷菌的生存，從而提高了污水脫氮除磷能力。