一種斜底式復合垂直流人工濕地系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于山地、丘陵、水體坡岸等斜坡地區(qū)的各類污水處理的斜底式復合垂直流人工濕地系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地是一種人工模仿自然濕地凈化功能而構(gòu)建的水處理系統(tǒng)，自二十世紀七十年代出現(xiàn)以來，由于該工藝具有建設成本低廉、管理簡便、凈化效果穩(wěn)定等優(yōu)點受到廣泛的重視，已在歐洲、拉美以及亞洲等世界各地得到廣泛推廣應用。根據(jù)水流方式特點，人工濕地處理系統(tǒng)可以分為表面流人工濕地和潛流人工濕地。潛流型人工濕地又分為水平流、下行流、上行流和復合垂直流幾種類型。在以上人工濕地中，復合垂直流人工濕地具有以下獨特優(yōu)勢:一、可以使水流更加充分地流過整個處理基質(zhì)，解決了以往滲濾濕地“短路”的問題；二、其獨特的下行流-上行流結(jié)構(gòu)、間歇進水的運行方式使出水流量、水位曲線呈現(xiàn)脈沖式特點，配水時間快、基質(zhì)淹水時間短，促進了系統(tǒng)基質(zhì)復氧，有利于形成了好氧與厭氧條件并存的復合水處理結(jié)構(gòu)，顯著提高了對污染物的凈化效率，能有效去除污水中的懸浮物、有機污染物、氮、磷及重金屬等，尤其對氮、磷的去除效果較明顯。
[0003]現(xiàn)有復合垂直流人工濕地技術(shù)是針對平地地形設計，對土地平整性的要求極為嚴格，要求濕地底部坡降不宜超過1.5%。對土地進行平整不僅大大增加了復合垂直流人工濕地建設成本，而且有可能受限于地形條件而導致復合垂直流人工濕地無法建設。這直接限制了復合垂直流人工濕地技術(shù)在山地、丘陵、水岸邊坡等斜坡地區(qū)的應用。針對上述問題已有研究者進行了研究，相關(guān)專利如:公告號為CN 103588362 A的專利公開了一種復合垂直流人工濕地系統(tǒng)，該人工濕地系統(tǒng)由包括至少三級串聯(lián)并逐級水平降低的垂直流人工濕地單元組成。該設計方案雖然采用多級人工濕地單元上表面逐級水平降低的設計，但要求各級人工濕地單元底部平整且在同一水平面上，因此實質(zhì)上仍是針對平地地形設計，難以運用于斜坡地形。公告號為CN 104016542 A的專利公開了一種用于低污染水處理的階梯式復合人工濕地裝置，該裝置由呈階梯狀從上往下分布的高位配水槽、二級下行流人工濕地單元和水平流人工濕地單元等組成。該方案中雖然各人工濕地單元可以依斜坡坡度呈階梯狀分布，但由于要求各人工濕地單元底部平整，再加上人工濕地單元采用下行流和水平流兩種流態(tài)導致要求下級濕地單元上沿低于上級濕地單元底部，使得人工濕地施工不但需要對斜坡進行階梯狀開挖平整，而且只對陡坡地形有較好的適用性。另外，該方案的下行流人工濕地單元由于設計缺陷無法儲水，不能滯留凈化污水，只發(fā)揮了過濾效果，導致下行流人工濕地凈化功能無法充分發(fā)揮。公告號為CN 102531294 A的專利公開了一種全地形潛流人工濕地組合系統(tǒng)，該人工濕地組合系統(tǒng)由垂直呈逐級落差狀分布的垂直流人工濕地單元串聯(lián)而成。該方案雖然較好的解決了垂直流人工濕地系統(tǒng)依斜坡坡度構(gòu)建的問題，但由于要求各人工濕地單元底部平整，需要對斜坡進行階梯狀開挖平整，導致施工成本高、難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有垂直流人工濕地技術(shù)存在的缺陷，而提供的一種能適用于斜坡地形、凈化效果好、結(jié)構(gòu)簡單、施工簡便、成本低廉的斜底式復合垂直流人工濕地系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:人工濕地系統(tǒng)是由上級濕地單元和下級濕地單元呈階梯狀緊鄰分布構(gòu)成的一個框架結(jié)構(gòu)池體的兩級濕地單元，該框架結(jié)構(gòu)池體的池底為斜坡坡面，上級濕地單元是下行流人工濕地單元，下級濕地單元是上行流人工濕地單元；所述的框架結(jié)構(gòu)池體內(nèi)設有基質(zhì)，基質(zhì)內(nèi)栽種有植物。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的框架結(jié)構(gòu)池體是由設在斜坡坡面池底上的內(nèi)墻、隔墻、外墻和兩側(cè)擋墻構(gòu)成，下行流人工濕地單元由內(nèi)墻和隔墻及兩側(cè)擋墻構(gòu)成一個上表面在同一水平面上的框架池體，上行流人工濕地單元由隔墻和外墻及兩側(cè)擋墻構(gòu)成一個上表面在同一水平面上的框架池體，上述兩個框架池體上表面之間呈階梯狀。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的下行流人工濕地單元上設有進水管、布水管、集水管和提升管；所述的布水管安裝在基質(zhì)表層，由主管和支管組成，支管為穿孔管，主管與支管呈“E”字排列，主管進水端與進水管相連接；所述的集水管為穿孔管，安裝在池體底部，兩端伸出兩側(cè)擋墻；所述的提升管緊貼兩側(cè)擋墻垂直安裝，提升管下端與集水管連接，管身長度是布水管和集水管高度差的80-90%。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的上行流人工濕地單元上設有連接管、布水管、集水管和排水管；所述的連接管上端與提升管相連接，下端與布水管相連接；所述的布水管是穿孔管，安裝在池體底部，兩端伸出兩側(cè)擋墻；所述的集水管安裝在基質(zhì)表層，由主管和支管組成，均為穿孔管，主管與支管呈“E”字排列，主管兩端伸出兩側(cè)擋墻；所述的排水管緊鄰兩側(cè)擋墻豎直安裝，排水管上端與集水管主管相連接。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的基質(zhì)從下到上分為深度相等的三層，最下層為粒徑30-100 mm的基質(zhì)，中層粒徑為10-30 mm的基質(zhì)，上層粒徑為2_20 mm的基質(zhì)。
[0010]本發(fā)明可以廣泛應用于山地、丘陵、水體坡岸等斜坡地區(qū)的生活污水、市政污水、工業(yè)廢水、畜牧業(yè)污水、農(nóng)業(yè)面源污染、地表徑流、污水處理廠尾水等各類污水處理。斜底式復合垂直流人工濕地系統(tǒng)可應用于坡度為0-45°的斜坡地形；本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點:
1)將多個垂直流人工濕地單元依坡度呈階梯狀從上往下布置，解決了坡地無法建設垂直流人工濕地的問題，開發(fā)出了一種不受斜坡地形限制的垂直流人工濕地系統(tǒng)，極大擴展了人工濕地的應用范圍；
2)本發(fā)明池體單元以斜坡坡面為池底，不需要對土地進行平整，結(jié)構(gòu)簡單，施工簡便，進而降低了建設成本，有效解決了現(xiàn)有垂直流人工濕地技術(shù)需要對斜坡進行開挖平整，成本高，施工難度大等問題；
3 )通過巧妙設計提升管，有效解決了下行流濕地單元在運用于斜坡地形時無法儲水問題，使下行流人工濕地滯留和凈化污水的功能得以發(fā)揮；
4)采用池體兩端同時進水和排水的管網(wǎng)設計，解決了大面積人工濕地布水不均勻和死水區(qū)問題，保證了人工濕地凈化功能的充分發(fā)揮；
5)本發(fā)明具有很強的地形適應性和靈活性，即人工濕地單元面積和池體形狀等設計參數(shù)可根據(jù)地形條件和進水污染負荷、出水水質(zhì)要求等靈活選擇，還可以根據(jù)實際情況將多套斜底式復合垂直流人工濕地系統(tǒng)依據(jù)地形以并聯(lián)形式自由組合，可適應不同地形，滿足不同水量的污染處理需求，適用范圍更廣，具有很好的應用前景。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是圖1的側(cè)視剖面圖。
[0013]圖3是圖1中下行流人工濕地單元結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0014]圖4是圖1中上行流人工濕地單元結(jié)構(gòu)剖面圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1、2、3、4所示，本發(fā)明的人工濕地系統(tǒng)是由上級濕地單元和下級濕地單元呈階梯狀緊鄰分布構(gòu)成的上下兩級濕地單元，上下兩級濕地單元是一個框架結(jié)構(gòu)池體，該框架結(jié)構(gòu)池體的池底5為斜坡坡面，上級濕地單元是下行流人工濕地單元I，下級濕地單元是上行流人工濕地單元2 ;框架結(jié)構(gòu)池體是由設在斜坡坡面池底5上的內(nèi)墻6、隔墻7、外墻8和兩側(cè)擋墻9構(gòu)成，對池底5可采用混凝土澆筑硬化或鋪裝防滲膜及土工布的方式進行防滲處理，內(nèi)墻6和外墻8，以及兩側(cè)的擋墻9設在池底5的邊沿上；內(nèi)墻6、隔墻7和外墻8分別設在斜坡上下不同等高線處，通過在開挖的地基上砌墻建筑而成；下行流人工濕地單元I和上行流人工濕地單元2之間由隔墻7相隔；隔墻7即是下行流人工濕地單元I的外墻，又是上行流人工濕地單元2的內(nèi)墻；隔墻7和內(nèi)墻6的上沿以及兩側(cè)擋墻9的上沿在一個水平面上構(gòu)成下行流人工濕地單元1，下行流人工濕地單元I由內(nèi)墻6和隔墻7及兩側(cè)擋墻9構(gòu)成一個上表面在同一水平面上的框架池體；外墻8的上平面低于隔墻7的上平面，外墻8和隔墻7及兩側(cè)擋墻9構(gòu)成上行流人工