一種基于新型填料床的高效防堵塞人工濕地的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體涉及人工濕地結構設計和填料床設計。
技術背景
[0002]當前，水污染以及水資源短缺已成為我們在大力發(fā)展經(jīng)濟時面臨的重要問題。根據(jù)中商情報網(wǎng)報告顯示，截止至2011年，我國年廢水排放總量達658.9億噸，其中生活污水排放量為428億噸，同比上升12.7%。對于排放量日益增長的污廢水，傳統(tǒng)活性污泥法處理工藝的基建投資大、運行費用高、氮(N)磷(P)營養(yǎng)元素去除率較低等問題日益突出，因而尋找一種運行費用低、氮磷處理率高、運行管理方便的處理方式尤為重要。
[0003]人工濕地是由人工建造和控制運行的，利用土壤、人工介質、植物和微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。人工濕地具有良好的污水凈化能力和較低的投資、運行維護費用，尤其是對于污廢水中的氮(N)、磷(P)等營養(yǎng)元素的去除較傳統(tǒng)活性污泥法有著較大的優(yōu)勢。
[0004]但人工濕地在長期運行中會出現(xiàn)濕地基質的堵塞現(xiàn)象，影響到濕地對污水的處理效率，從而不得不對人工濕地采用曝氣、停床輪休、更換基質等措施在一定程度上解決堵塞問題。然而這些措施有著人工調(diào)控要求高、工程量大、不經(jīng)濟實用等缺點，對人工濕地的廣泛應用造成影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是在傳統(tǒng)潛流人工濕地的基礎上，對其基質填料、床體結構、運行方式和植物體系進行優(yōu)化和改造，以保證濕地在較高污水處理效率的基礎上，極大減少濕地的堵塞幾率，減少濕地的前期啟動運行時間，減少濕地的運行維護費用，減少濕地的占地面積，增加濕地對重金屬離子如砷、鉛、鉻的處理能力。
[0006]本發(fā)明解決技術問題，采用如下技術方案:
[0007]本發(fā)明基于新型填料床的高效防堵塞人工濕地，其特點在于:設置一池體，在所述池體的一側對稱設置有兩進水口，另一側對稱設置有兩出水口，在所述池體內(nèi)填充有填料床；所述填料床沿水流方向依次劃分為填充有鵝卵石的布水區(qū)、填充有復合填料的復合填料區(qū)及填充有鵝卵石的集水區(qū)；所述復合填料區(qū)內(nèi)復合填料的粒徑沿水流方向逐漸減小。
[0008]在所述布水區(qū)、復合填料區(qū)和集水區(qū)的上方設置有土壤層，在所述土壤層上種植有濕地植物，土壤層為植物提供生長環(huán)境。
[0009]本發(fā)明高效防堵塞人工濕地，其特點也在于:
[0010]所述復合填料區(qū)沿水流方向依次劃分為最大粒徑復合填料區(qū)、第二粒徑復合填料區(qū)、第三粒徑復合填料區(qū)和最小粒徑復合填料區(qū)；復合填料由砂石與鋼渣按質量比8?12:1混合構成，其中鋼渣能夠有效吸附水中的磷；在所述最大粒徑復合填料區(qū)內(nèi)的復合填料的粒徑為15?20mm ;在所述第二粒徑復合填料區(qū)內(nèi)的復合填料的粒徑為10?15mm ;在所述第三粒徑復合填料區(qū)內(nèi)的復合填料的粒徑為5?1mm ;在所述最小粒徑復合填料區(qū)內(nèi)的復合填料的粒徑為I?5mm ;在所述布水區(qū)和所述集水區(qū)的鵝卵石的粒徑為20?50mm。
[0011]布水區(qū)和集水區(qū)長度各占填料床總長的5%?10%;最大粒徑復合填料區(qū)、第二粒徑復合填料區(qū)、第三粒徑復合填料區(qū)和最小粒徑復合填料區(qū)的長度相同，均分復合填料區(qū)。
[0012]在所述最大粒徑復合填料區(qū)、所述第二粒徑復合填料區(qū)、所述第三粒徑復合填料區(qū)和所述最小粒徑復合填料區(qū)內(nèi)皆分布有聚氨酯泡沫立方體處理柱，且所述處理柱的數(shù)量沿水流方向逐漸減少。
[0013]所述聚氨酯泡沫立方體處理柱是在雙層不銹鋼絲網(wǎng)的內(nèi)部填充有聚氨酯泡沫立方體。外層絲網(wǎng)用以支撐結構，內(nèi)層絲網(wǎng)用以填充聚氨酯泡沫立方體，內(nèi)層絲網(wǎng)可連同填充其內(nèi)的聚氨酯泡沫立方體一起從外層絲網(wǎng)中提出。聚氨酯泡沫立方體邊長為3?5cm，比表面積較大，生物附著性好，生物量較大，可以有效提高濕地處理的效率并且減少復合填料中的生物量，減少濕地堵塞幾率。
[0014]所述進水口設置于所述土壤層的下方，所述出水口位于所述進水口的下方、且距離進水口的高度差為池體長度的0.5%?1.0%，以保證水流能夠克服濕地內(nèi)部阻力流至出口 ；兩進水口、兩出水口與各自所在一側的側邊的距離為50cm;兩進水口各插入有一進水支管，兩進水支管并聯(lián)于進水總管，兩進水支管上各設置有一電磁閥；兩出水口各插入有一出水支管，兩出水支管并聯(lián)于出水總管，兩出水支管上各設置有一電磁閥，由自動控制裝置控制；自動控制操作要求如下:每次操作時僅開啟一個進水支管電磁閥和一個出水支管電磁閥，每次所操作的進、出水支管需位于池體的對角線位置。
[0015]在所述池體內(nèi)設置有導流板，在所述池體位于布水區(qū)和所述集水區(qū)的部分設置有45°傾斜面，能夠合理控制水流流向，提高局部人工濕地效率；在整個池體底部設有防水層，防止因滲漏使得污水污染地下水；所述池體為磚砌體結構，形狀為長方體，長寬比為2 ?3:1。
[0016]所述濕地植物可選用根系發(fā)達的蘆葦、香蒲等，也可選用一些超富集植物如蜈蚣草、香根草或野生等，其中蜈蚣草可以超富集砷，野生莧可以超富集鎘，所述濕地植物的種植密度為10?20株/m2。
[0017]與已有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0018]1、本發(fā)明的人工濕地在保證較高污水處理效率的基礎上，能夠極大減少濕地的堵塞幾率，強化濕地對污水中重金屬離子的處理能力，減少濕地的前期啟動運行時間，減少濕地的運行維護費用。
[0019]2、本發(fā)明的人工濕地采用布水區(qū)、填料粒徑隨水流方向逐漸遞減的復合填料區(qū)和集水區(qū)的結構，極大程度上減少了濕地前端堵塞的幾率。
[0020]3、本發(fā)明的人工濕地采用進水支管、出水支管處對角線位置設計和池體內(nèi)部設置導流板的方式，能夠在濕地內(nèi)形成一條稍快速的水流通道，而設置的立方體處理柱能夠高效富集微生物，具有較高的處理效率。因此本發(fā)明能夠在水流慢速區(qū)域較大的情況下仍然保持較高的處理效率。
[0021]4、本發(fā)明的人工濕地采用電磁閥自動控制可以改變進出水位置，從而形成不同的水流快速通道，可以讓慢流速區(qū)域內(nèi)的填料基質和立方體處理柱在高負荷運行后得到恢復和休整，為下一步高負荷運行做好準備，亦減少了濕地堵塞的幾率。
[0022]5、本發(fā)明的人工濕地采用復合填料(鋼渣和砂石)，鋼渣可以吸附水中的磷，并由植物、水中微生物代謝消耗。濕地植物根系發(fā)達，可以將氧氣傳送至根部，供微生物生長代謝。一些超富集植物可以超富集水中的鉻、砷等重金屬離子，并將重金屬離子經(jīng)由根部儲存在莖、葉部位。通過修剪植物莖葉可以將重金屬離子從水中去除。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明基于新型填料床的高效防堵塞人工濕地的剖面圖；
[0024]圖2為本發(fā)明基于新型填料床的高效防堵塞人工濕地的平面圖；
[0025]圖3為本發(fā)明基于新型填料床的高效防堵塞人工濕地的流速分布圖；
[0026]圖4為本發(fā)明聚氨酯泡沫立方體處理柱的結構示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明基于新型填料床的高效防堵塞人工濕地速率分布直方圖；
[0028]圖中標記進水總管；2a第一進水支管、2b第二進水支管；3出水總管；4a第一出水支管、4b第二出水支管；5電磁閥；6導流板；7聚氨酯泡沫立方體處理柱；8布水區(qū)；9最大粒徑復合填料區(qū)；10第二粒徑復合填料區(qū)；11第三粒徑復合填料區(qū)；12最小粒徑復合填料區(qū)；13集水區(qū)；14傾斜面；15 土壤層；16濕地植物。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本高效防堵塞人工濕地做進一步的說明。
[0030]實施例1
[0031]本實施例基于新型填料床的高效防堵塞人工濕地，包括池體，池體為磚砌體結構，形狀為長方體(長10m、寬5m、高1.5m);在池體的一側對稱設置有兩進水口，另一側對稱設置有兩出水口，在池體內(nèi)填充有填料床；進水口設置于土壤層的下方，出水口位于進水口的下方、且距離進水口的高度差為池體長度的1.0% ;兩進水口、兩出水口與各自所在一側的側邊的距離為50cm ;兩進水口各插入有一進水支管，分別為第一進水支管2a和第二進水支管2b，兩進水支管并聯(lián)于進水總管1，兩進水支管上各設置有一電磁閥5 ;兩出水口各插入有一出水支管，分別為第一出水支管4a和第二出水支管4b，兩出水支管并聯(lián)于出水總管3，兩出水支管上各設置有一電磁閥5。
[0032]池體內(nèi)填料床沿水流方向依次劃分為填充有鵝卵石的布水區(qū)8、填充有復合填料的復合填料區(qū)及填充有鵝卵石的集水區(qū)13，復合填料區(qū)內(nèi)