一種人工濕地用填料清洗裝置、方法及其應用
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術領域，具體涉及一種人工濕地用填料清洗技術。
【背景技術】
[0002]廣義的人工濕地是指人類為滿足生產(chǎn)、生活、防災、污水處理等目的人工修的濕地(如塘壩、魚塘、水景、稻田、水庫、潛流濕地等)。它以人類利益為主要目標，以社會服務為主要功能，不僅可以用于污水處理，還可以用于營造景觀、恢復自然濕地等，因此可稱為“功能性人工濕地”。狹義的人工濕地，即人工濕地污水處理系統(tǒng)。人工濕地污水處理系統(tǒng)是人工建造的、可控制的和人工化的濕地系統(tǒng)，其設計和建造是通過對濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的理、化學和生物作用的優(yōu)化組合來進行污水處理。
[0003]污水處理人工濕地系統(tǒng)一般分為表面流濕地和潛流濕地，表面流濕地與地表漫流土地處理系統(tǒng)非常相似，水面在固體介質表面以上，污水從池體進水端水平流向出水端的人工濕地。潛流式人工濕地與表面流濕地區(qū)別在于其內部充填了人工填料，水從填料的空隙中穿過，按照水流形式分為垂直流潛流式人工濕地和水平流潛流式人工濕地。
[0004]由于處理效率高、保溫效果等優(yōu)點，潛流濕地是人工濕地污水處理系統(tǒng)的核心。潛流濕地對水的凈化是填料、植物和微生物共同作用的結果，其中，填料是潛流濕地發(fā)揮去污效果的最關鍵因素。由于填料的空隙有限，潛流濕地長期處理污水后，由于微生物死亡、植物根系殘留等原因，填料很容易發(fā)生堵塞，最終導致人工濕地處理能力下降，污水從床層表面漫流，濕地最終失效，實踐表明，潛流濕地的堵塞年限一般在3~5年。潛流濕地堵塞后，需要對床層填料進行清洗，由于一般的潛流濕地采用碎石或礫石作為填料，密度大，且由于濕地下部往往鋪設防滲膜，填料厚度也僅Im左右，地基承載力小，很難采用挖機等機械作業(yè)，清洗時現(xiàn)實的做法是采用人工開挖，雙輪斗車運輸，滾筒清洗后，人工回填，整個過程費時費工，費用高昂。
[0005]目前國內外對潛流濕地填料清洗的研究很少，有專利增加反沖洗管道和設備，但由于沖洗水量巨大，沖洗管道和設備的投資很高，操作很復雜，可行性很差，具有明顯的缺點。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明首先要解決的技術問題是提供一種人工濕地用填料清洗裝置，能解決人工潛流濕地在人工清洗帶來的費時費力問題，同時簡化系統(tǒng)結構和節(jié)約清洗成本。
[0007]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種人工濕地用填料清洗裝置，包括濕地盒，所述濕地盒內填充陶粒填料，所述清洗裝置包括電動槳葉、喉管、中空軸、電動機、排泥管和真空栗，所述電動槳葉連接在喉管端部，所述喉管安裝在中空軸上，所述中空軸的末端連接電動機，所述喉管末端連接所述排泥管，所述排泥管上設有真空栗，所述清洗裝置的頭部設有過濾網(wǎng)罩，在清洗時，所述清洗裝置的前端伸入濕地中部。
[0008]在采用上述技術方案的同時，本發(fā)明還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案:
所述清洗裝置還包括操作提手，所述操作提手上還設有固定支架，所述固定支架延伸至中空軸的外壁上。
[0009]所述濕地盒內設有濕地進水管和濕地出水管，所述濕地進水管處于所述濕地盒的上游，所述濕地出水管處于所述濕地盒的下游，所述濕地盒底部設有防滲層，所述防滲層從上游至下游呈階梯狀布置。
[0010]所述陶粒填料為輕質陶粒填料，所述輕質陶粒填料的陶粒呈球形或橢球形，所述陶粒設有陶質或釉質的外殼，所述陶粒內部呈蜂窩狀，且具有多個非連通的封閉型微孔，所述微孔內包裹有氣體。
[0011]所述濕地盒上設有維護結構頂，所述維護結構頂?shù)母叱瘫葷竦卮裁娴母叨雀叱鲋辽?.5m，所述中空軸、電動槳葉及喉管在清洗時位于所述維護結構頂內。
[0012]所述過濾網(wǎng)罩的網(wǎng)孔面積小于填料陶粒的顆粒徑，且大于雜質的顆粒徑。
[0013]所述中空軸內設有電機傳動軸，所述電機傳動軸穿過所述喉管連接并驅動所述電動槳葉，所述喉管末端設有隔離板，所述隔離板上設有供電機軸穿過的電機孔以及與所述排泥管連通的排泥孔，所述電機孔內設有密封軸套。
[0014]本發(fā)明所要解決的另一個技術問題是一種人工濕地用填料清洗方法，所述清洗方法采用權利要求1-5中任一項所述的填料清洗裝置，并包括以下步驟:
(1)表面清理:清除濕地表層植物；
(2)水位調整:調整待清洗床層的水位，使其與維護結構頂標高一致；
(3)床層攪動:將清洗裝置伸入填料中，攪動清洗裝置；
(4)抽吸污水:開啟電動機和真空栗，在攪動的同時抽吸污水；
(5)清洗結束后，將床層水位將至正常運行水位。
[0015]在采用上述技術方案的同時，本發(fā)明還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案:所述水位調整具體包括以下步驟:
a.關閉待清洗床層的出水閥；
b.按照一定的速度持續(xù)進水，使陶粒填料逐漸上浮至床層松散；
c.通過進水的作用使填料內的雜質溶解、上浮或下沉。
[0016]當進水到達清洗水位時，暫停進水;在抽吸污水時通過持續(xù)進水確保水位維持在清洗水位上。
[0017]本發(fā)明還提供上述填料清洗方法在陶粒作為填料的潛流人工濕地的防堵塞中的應用。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明針對潛流濕地堵塞問題和傳統(tǒng)解決方法的不足，提供了一種基于陶粒填料的潛流濕地清洗方法及相應裝置，通過濕地盒的水位調控，應用本發(fā)明的清洗裝置，可很方便的清洗濕地填料，防止堵塞，恢復濕地功能。該發(fā)明操作簡便，成本低廉，不易損壞防滲層和集、配水管，避免了傳統(tǒng)的人工翻床清洗的耗時耗力，也不需設置復雜的反沖洗系統(tǒng)。本發(fā)明為潛流人工濕地的防堵塞提供新的選擇，適合人工濕地的清洗和維護。
【附圖說明】
[0019]圖1正常運行工況示意圖。
[0020]圖2清洗工況示意圖。
[0021]圖3清洗裝置結構圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1，一種人工濕地用填料清洗裝置，參照附圖1-3。
[0023]本發(fā)明的一種人工濕地用填料清洗裝置，包括濕地盒8，所述濕地盒8內填充陶粒填料16，濕地盒8是潛流濕地發(fā)揮作用的場所，濕地盒可由傳統(tǒng)的建筑材料砌筑，如磚砌、塊石砌筑、混凝土砌筑等，但必須防滲，具體防滲措施可通過鋪設防滲膜、采用防滲水泥砂漿、抗?jié)B混凝土、摻加無機抗?jié)B劑等。濕地盒內部填充人工填料，安裝進水、集水管和控制閥門，填料表面種植水生植物。上述內容與一般潛流濕地的設計和建設沒有區(qū)別，唯一區(qū)別在于本發(fā)明中濕地盒的圍護結構頂部高程應高于人工填料表面高程1.5米及以上，而一般潛流濕地的圍護結構頂部高程只高于人工填料表面高程0.5米左右。
[0024]對于潛流濕地，填料的來源多種多樣，一般有碎石、礫石、石灰石、陶粒、火山巖、沸石、鋼渣等等。本發(fā)明中潛流濕地全部采用輕質陶粒，陶粒就是陶質的顆粒。陶粒的外觀特征大部分呈球體或橢球體，它的表面是一層堅硬的外殼，這層外殼呈陶質或釉質，具有隔水保氣作用，并且賦予陶粒較高的強度。輕質性是陶粒許多優(yōu)良性能中最重要的一點，陶粒的內部結構特征呈細密蜂窩狀微孔，這些微孔都是封閉型的，而不是連通型的，它是由于氣體被包裹進殼內而形成的，這是陶粒質輕的主要原因。根據(jù)潛流濕地類型不同，陶粒的粒徑也不一樣，一般垂直流濕地用的陶粒粒徑為5?20_，水平流濕地用陶粒粒徑為20?40_。
[0025]所述濕地盒8內設有濕地進水管12和濕地出水管13，所述濕地進水管12處于所述濕地盒8的上游，所述濕地出水管13處于所述濕地盒8的下游，所述濕地盒8底部設有防滲層17，所述防滲層17從上游至下游呈階梯狀布置，濕地進水管12的高程高于濕地出水管13的高程，
所述清洗裝置，由七個部件組成，可同時滿足床層攪動、抽吸污水、清洗填料、分離填料等功能，在清洗過程中可保護濕地防滲層、集配水管道等。
[0026]所述清洗裝置包括電動槳葉2、喉管3、中空軸4、電動機5、排泥管6和真空栗7，所述電動槳葉2連接在喉管3端部，所述喉管3安裝在中空軸4上，所述中空軸4的末端連接電動機5，所述喉管3末端連接所述排泥管6，所述排泥管6上設有真空栗7，所述清洗裝置的頭部設有過濾網(wǎng)罩I，在清洗時，所述清洗裝置的前端伸入濕地中部。
[0027]過濾網(wǎng)罩I位于整個清洗裝置前端，用硬質PVC材料或不銹鋼制作，呈凸面，主要作用是隔離填料與內部槳葉，同時起到過水作用，過濾網(wǎng)罩可拆卸地安裝在喉管端部，方便清理和更換，網(wǎng)眼孔徑小于5_，能