一種斜底式潛流人工濕地組合系統(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(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]山地和丘陵地區(qū)由于人口和污染源較為分散，缺乏足夠大的平地空間，通常難以建設(shè)大型污水處理設(shè)施來對該地區(qū)的生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)牧業(yè)面源污染等各類污水進(jìn)行集中處理。人工濕地技術(shù)是一項根據(jù)自然濕地水質(zhì)凈化原理建立的污水凈化技術(shù)，通過人為地將土壤、沙、石等材料按一定比例組成基質(zhì)，并栽種經(jīng)過選擇的耐污植物，培育多種微生物，利用植物、基質(zhì)及微生物的共同作用對污染物進(jìn)行吸附、吸收和降解。人工濕地按水位在基質(zhì)表面以上或以下，可以分為表面流人工濕地和潛流人工濕地兩種類型。潛流人工濕地根據(jù)水流方向又可分為水平流、上行流、下行流和復(fù)合垂直流幾種類型。人工濕地技術(shù)由于污水處理效果好，同時兼具投資少、能耗低、運行費用省、維護(hù)管理簡單、景觀生態(tài)相容性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于生活污水、市政污水、地表徑流、農(nóng)業(yè)面源污染、礦山廢水、農(nóng)場廢水等各類污水處理。由于兼具以上優(yōu)點，人工濕地技術(shù)極為適合于分散污染源治理，在山地和丘陵地區(qū)的污水處理中擁有很大的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有的人工濕地技術(shù)對土地平整性的要求極為嚴(yán)格。為避免出現(xiàn)死水區(qū)和基質(zhì)層上部空間閑置，各類人工濕地設(shè)計規(guī)范均要求濕地底部坡降不宜超過1%。對土地進(jìn)行平整不僅大大增加了人工濕地建設(shè)成本，而且有可能受限于地形條件而導(dǎo)致人工濕地?zé)o法建設(shè)。這直接限制了人工濕地技術(shù)在山地和丘陵地區(qū)的應(yīng)用。
[0003]針對上述難題，已有研究者做了初步探索。如申請?zhí)枮?00410065916.1的專利，利用粧板設(shè)置植物種植區(qū)，構(gòu)建多級斜底式人工濕地護(hù)坡。面源污染從上至下依次流過各級植物種植區(qū)，得到凈化。由于該申請實質(zhì)是一種護(hù)坡系統(tǒng)，無法達(dá)到人工濕地滯留并原位凈化污水的良好處理效果。申請?zhí)枮?00910199374.X的專利開發(fā)的斜面潛流人工濕地，存在濕地池體上半部分空間無法儲水的問題，申請?zhí)枮?01310475839.6的專利開發(fā)的斜面潛流人工濕地，存在池體下半部分斜面空間不能利用及池體無法儲水的問題，導(dǎo)致人工濕地凈化空間嚴(yán)重壓縮，凈化能力受限。申請?zhí)枮?01210030589.0和201410229651.8的專利分別開發(fā)了各具特色的可用于斜坡的人工濕地系統(tǒng)，該兩種人工濕地均存在濕地底部需要平整的問題，導(dǎo)致濕地建設(shè)難度較大，建設(shè)成本較高。此外，由于采用垂直流形式，導(dǎo)致斜坡縱向空間沒有得到有效利用，并存在布水管網(wǎng)較為復(fù)雜，增加建設(shè)成本等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提供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、成本低廉的斜底式潛流人工濕地組合系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:人工濕地組合系統(tǒng)是依斜坡坡度由上而下呈階梯狀分布的至少三級池體單元串聯(lián)連接組成，該池體單元的池底是一個斜坡坡面，從上至下依次為曝氣池單元、水平流人工濕地單元、上行流人工濕地單元。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的至少三級池體單元的池體是由池底、內(nèi)墻、外墻、進(jìn)水側(cè)擋墻和出水側(cè)擋墻圍設(shè)而成，池底是一個斜坡坡面，內(nèi)墻和外墻分別設(shè)在斜坡上下位置，各級池體單元之間通過隔墻相隔，該隔墻既是本級池體單元的外墻，又是下一級濕地單元的內(nèi)墻，各級池體單元的進(jìn)水側(cè)擋墻和出水側(cè)擋墻的上沿與本級池體單元的外墻上沿平齊，分別連接在內(nèi)墻和外墻的兩端。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的曝氣池單元設(shè)在人工濕地組合系統(tǒng)的上端，曝氣池單元內(nèi)等距安裝有曝氣裝置。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的曝氣池單元上設(shè)有分別安裝在進(jìn)水側(cè)擋墻和出水側(cè)擋墻上部的進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管水平高度高于出水管水平高度，水流在曝氣池單元中沿池體長軸方向水平流動。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的水平流人工濕地單元至少一級，水平流人工濕地單元設(shè)在曝氣池單元的下方，池體內(nèi)裝填有基質(zhì)，基質(zhì)上種植有濕地植物。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的水平流人工濕地單元上設(shè)有與曝氣池單元安裝方式一致的進(jìn)水管和出水管，水流在水平流人工濕地單元中沿池體長軸方向水平流動，池體內(nèi)設(shè)有與基質(zhì)深度一致的通氣管，通氣管等距垂直安裝在基質(zhì)中。
[0011]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至少一級，上行流人工濕地單元設(shè)在水平流人工濕地單元的下方，池體內(nèi)裝填有基質(zhì)，基質(zhì)上種植有濕地植物。
[0012]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(shè)有進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管和出水管的長度是與池體的一致的、末端封閉的穿孔管，進(jìn)水管從進(jìn)水側(cè)擋墻貫穿基質(zhì)底部，出水管從出水側(cè)擋墻貫穿基質(zhì)上部，水流在上行流人工濕地單元中垂直向上流動。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的各級池體單元通過連接管以串聯(lián)方式連接，連接管上下端分別與同一側(cè)上下相鄰兩級池體單元的進(jìn)水管、出水管相連通。
[0014]本發(fā)明的斜底式潛流人工濕地組合系統(tǒng)可應(yīng)用于坡度為0-45°的斜坡地形，與現(xiàn)有人工濕地技術(shù)相比，本發(fā)明突破斜坡地形對人工濕地應(yīng)用的限制，提供了一種充分利用坡地空間、結(jié)構(gòu)簡單、施工簡便、成本低廉的可應(yīng)用于各類地形的人工濕地系統(tǒng)及其應(yīng)用方式；本發(fā)明可廣泛應(yīng)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；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明還具有以下特點:
1)將多個人工濕地單元依坡度呈階梯狀從上往下布置，解決了坡地?zé)o法建設(shè)人工濕地的問題，開發(fā)出了一種不受斜坡地形限制的人工濕地系統(tǒng)，極大擴(kuò)展了人工濕地的應(yīng)用范圍；
2)開發(fā)了水流方向與地形等高線一致的水平流人工濕地單元，以及水流沿垂直方向上行流動的上行流人工濕地單元，使得濕地底部斜面凈化空間得到充分利用，有效解決了現(xiàn)有斜底式人工濕地存在濕地單元池體無法儲水、池體內(nèi)部凈化空間閑置、濕地費效比低等問題；
3)本發(fā)明將曝氣池單元、水平流人工濕地單元和上行流人工濕地單元進(jìn)行科學(xué)合理組合，實現(xiàn)了對不同濕地單元內(nèi)氧化和還原狀態(tài)的有效調(diào)控，曝氣池內(nèi)曝氣可充分提高污水的溶解氧并降解部分有機物，其后的水平流人工濕地單元的好氧環(huán)境有利于硝化細(xì)菌生長繁殖，促進(jìn)水體中氨氮向亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，最后的上行流人工濕地單元的厭氧環(huán)境則有利于反硝化細(xì)菌的脫氮過程，有效提高了人工濕地系統(tǒng)對氮和有機物的去除效果；
4)本發(fā)明池體單元以斜坡坡面為池底，不需要對土地進(jìn)行平整，結(jié)構(gòu)簡單，施工簡便，進(jìn)而降低了建設(shè)成本，有效解決了現(xiàn)有人工濕地技術(shù)需要對斜坡進(jìn)行開挖平整，成本高，施工難度大等問題；
5)本發(fā)明具有很強的地形適應(yīng)性和靈活性，即人工濕地單元級數(shù)、面積和池體形狀等設(shè)計參數(shù)可根據(jù)地形條件和進(jìn)水污染負(fù)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潛流人工濕地組合系統(tǒng)依據(jù)地形以并聯(lián)形式自由組合，可適應(yīng)不同地形，滿足不同水量的污染處理需求，適用范圍廣，具有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是圖1的側(cè)視剖面圖。
[0017]圖3是圖1中曝氣池單元結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0018]圖4是圖1中水平流人工濕地單元結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0019]圖5是圖1中上行流人工濕地單元結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0020]圖6是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7是圖6的側(cè)視剖面圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1、2、3、4、5所示，本發(fā)明的人工濕地組合系統(tǒng)是由依斜坡坡度由上而下呈階梯狀分布的至少三級池體單元串聯(lián)連接組成；每一級池體單元可以為長條形，長條形池體單元的長寬比< 10 ;至少三級池體單元從上至下依次為曝氣池單元1、水平流人工濕地單元2、上行流人工濕地單元3 ;至少三級池體單元的池體是由池底4、內(nèi)墻5、外墻6、進(jìn)水側(cè)擋墻7和出水側(cè)擋墻8圍設(shè)而成；池底4是斜坡坡面，對該斜坡坡面可以進(jìn)行防滲處理，內(nèi)墻5和外墻6是分別設(shè)在斜坡上下不同等高線處、通過在沿線開挖的地基上砌墻建筑而成，外墻6的高度根據(jù)地形、坡度等具體情況，參考取值為0.5-4 m，曝氣池單元的內(nèi)墻5高度參考取值為0-1 m ;各級池體單元的池體之間分別通過隔墻相隔，，隔墻既是本級池體單元的外墻6，又是下一級濕地單元的內(nèi)墻5 ;各級池體單元的進(jìn)水側(cè)擋墻7和出水側(cè)擋墻8的上沿與本級池體單元的外墻6上沿平齊，分別連接在內(nèi)墻5和外墻6的兩端；第一級池體單元，即設(shè)在斜坡高位的池體單元是曝氣池單元1，曝氣池單元I內(nèi)設(shè)有進(jìn)水管11和出水管12，進(jìn)水管11和出水管12分別安裝在進(jìn)水側(cè)擋墻7和出水側(cè)擋墻8上部，且進(jìn)水管11水平高度高于出水管12 ;水流在曝氣池單元I中沿池體長軸方向水平流動；曝氣池單元I內(nèi)等距離安裝與數(shù)臺曝氣裝置15，曝氣裝置15選用市售產(chǎn)品，安裝數(shù)量、間距和運行時間根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)、進(jìn)水溶解氧含量和曝氣池容積確定，確保曝氣池水體溶解氧含量高于2 mg/1 ;水平流人工濕地單元2設(shè)在曝氣池單元I的下方，水平流人工濕地單元2至少是一級，即根據(jù)需要可以由一級或多級池體單元組成，水平流人工濕地單元2池體內(nèi)裝填有基質(zhì)9，基質(zhì)9上種植有濕地植物10，濕地植物10可以選用蘆葦、花葉蘆荻、香蒲、菖蒲、再力花、美人蕉、風(fēng)車草、梭魚草、慈姑或澤瀉中的一種或多種，種植密度為