專利名稱：一種低溫連續(xù)運(yùn)行的人工濕地污水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保溫增溫裝置，具體涉及一種低溫連續(xù)運(yùn)行的人工濕地污水處理裝置。
背景技術(shù)：
人工濕地對(duì)污染物的去除受環(huán)境，特別是溫度的影響較大。王世和等人研究發(fā)現(xiàn)冬季人工濕地對(duì)TP的去除率比夏季低15%左右。申歡等人研究發(fā)現(xiàn)在采用潛流式人工濕地凈化景觀水體水質(zhì)的示范工程中冬季濕地對(duì)TP和TN的平均去除率比夏季分別降低34%和27%。華萊士等人認(rèn)為溫度過低不僅會(huì)影響人工濕地對(duì)污染物的處理效果，還可能造成填料層凍結(jié)、床體缺氧、管道破裂等多種不利后果，這些都限制了人工濕地在寒冷地區(qū)冬季的應(yīng)用。目前關(guān)于濕地保溫的研究比較落后，盡管研究了各種措施都沒能取得特別理想的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫連續(xù)運(yùn)行的人工濕地污水處理裝置，以達(dá)到氮磷去除率高、處理效果穩(wěn)定、廢物循環(huán)利用，并且具有可變流功能的目的，保證人工濕地能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的低溫連續(xù)運(yùn)行的人工濕地污水處理裝置，主要包括一種低溫連續(xù)運(yùn)行的人工濕地污水處理裝置，主要包括人工濕地內(nèi)垂直且平行地裝填有三段填料，填料中布置有通氣管；人工濕地的床體聞?dòng)谔盍系穆劧龋蝗斯竦刂苓叺淖o(hù)欄為雙墻，雙墻的內(nèi)部裝填有進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)熱的有機(jī)物，雙墻頂部為開口或密閉；頂部密閉的雙墻頂部設(shè)置有導(dǎo)氣管，該導(dǎo)氣管連接一水槽，該水槽的水管連接至人工濕地；在三段填料的頂部設(shè)置有布水管，三段填料的底部設(shè)置有收水管，該收水管的出水口高于人工濕地的床體高度；三段填料的一端上部連接一進(jìn)水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口高于人工濕地的床體高度；布水管和進(jìn)水管分別連接高位水槽；布水管進(jìn)水時(shí)，進(jìn)水管和出水管關(guān)閉，由收水管的最高出水口出水，形成冰層空氣層保溫層后調(diào)節(jié)到中部出水口；進(jìn)水管進(jìn)水時(shí)，布水管和底層收水管關(guān)閉，由出水管的最高出水口出水，形成冰層空氣層保溫層后調(diào)節(jié)到中部出水口；通過布水管道的調(diào)節(jié)可進(jìn)行水平流濕地與垂直流濕地的相互轉(zhuǎn)化。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，填料為沸石、礫石、石灰石、爐渣、活性炭等中的一種或幾種組合。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，三段填料總長度中，上部連接進(jìn)水管的一段填料占總長度的10% -20%，中間段填料占總長度的70% _85%，下部連接出水管的一段填料占總長度的5% -10%。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，填料的高度為1. 6-1. 8m，床體高度為2. 2-2. 5m。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，三段填料中，上部連接進(jìn)水管的一段填料和下部連接出水管的一段填料的粒徑為16-32mm，中間段填料的粒徑為8_16mm。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，布水管和進(jìn)水管分別通過進(jìn)水閥連接到高位水槽；收水管和出水管分別安裝有主控閥和處于不同高度的分控閥。
所述的人工濕地污水處理裝置，其中，收水管和出水管上安裝的分控閥各為三個(gè)，三個(gè)分控閥的安裝位置分別是高于人工濕地的床體高度、位于填料的中間、位于人工濕地的床體底部。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，布水管、收水管均采用DNlOOmm-DNl20mm的PVC管,布水管均勻布水,每隔10_20cm布一個(gè)孔，孔直徑為l-3cm,收水管對(duì)應(yīng)中間一段填料處設(shè)有收水孔，每隔5-10cm布一個(gè)孔，孔直徑為l_3cm。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，人工濕地的上層種植去污能力強(qiáng)的挺水植物。所述的人工濕地污水處理裝置，其中，雙墻內(nèi)部的底部鋪有防滲層。可變流濕地可以根據(jù)外界具體的氣溫變化通過布水管道的調(diào)節(jié)，進(jìn)行水平流濕地與垂直流濕地的相互轉(zhuǎn)化，克服了水平流濕地夏季進(jìn)水溶解氧低，垂直流濕地冬季熱損失多的缺點(diǎn)，冬季可以靈活調(diào)節(jié)濕地的運(yùn)行方式，通過形成冰層空氣層保溫層，減少了外界氣溫對(duì)濕地的影響，通過雙墻結(jié)構(gòu)間微生物代謝產(chǎn)生的熱量持續(xù)地為濕地保溫增溫，增加了濕地內(nèi)部的溫度，保證了低溫條件下人工濕地能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。可變流濕地通過垂直流和水平流的相互轉(zhuǎn)化，不同方向的水流沖刷基質(zhì)以及分解有機(jī)物效率高等優(yōu)勢(shì)，可以減緩甚至克服堵塞問題。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于大中小型人工濕地的冬季保溫中，具有無污染、操作簡單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、保溫效果好、資源的循環(huán)利用、處理能力強(qiáng)、運(yùn)行效果穩(wěn)定等特點(diǎn)。本發(fā)明將水平流與垂直流有機(jī)的結(jié)合，冬季可以靈活調(diào)節(jié)濕地的運(yùn)行方式，采用冰層+絕緣空氣層、雙墻結(jié)構(gòu)間微生物代謝產(chǎn)生的熱量的隔離保溫方式，使?jié)竦貎?nèi)水溫基本不受氣溫的影響，保證了人工濕地能夠成功完成越冬。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，其中的雙墻為好氧發(fā)酵產(chǎn)熱結(jié)構(gòu)。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，其中的雙墻為厭氧發(fā)酵產(chǎn)熱結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)結(jié)合圖I和圖2，是本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)示意圖。需要說明的是，本發(fā)明所提到的左、右、上、下等，除有特殊說明外均是以圖I、圖2所示方向?yàn)闇?zhǔn)。高位進(jìn)水槽I分別通過上層進(jìn)水管2和頂部布水管15將欲處理的污水到人工濕地內(nèi)。人工濕地內(nèi)垂直并且相互平行地裝填有不同粒徑的填料，將人工濕地內(nèi)部分為左段4、中段5和右段6。本發(fā)明的填料可以是沸石、礫石、石灰石、爐渣、活性炭等以及各種不同填料的組合，以下只是以石灰石填料為例，具體地，左段4和右段的石灰石填料的粒徑均為16_32mm,中段5的石灰石填料的粒徑為8_16mm。人工濕地具有一個(gè)進(jìn)水管2和一個(gè)布水管15,—個(gè)出水管9和一個(gè)收水管16,分別通過各自的進(jìn)、出水控制閥控制進(jìn)出水。具體地，高位進(jìn)水槽I的頂部進(jìn)水管13與人工濕地的左段4通過上層進(jìn)水閥3連接進(jìn)水管2，同時(shí)頂部進(jìn)水管13還通過頂部進(jìn)水閥14與布水管15之間連接。在人工濕地另一側(cè)的右段6下部安裝有出水管9，出水管9上安裝有主控閥門7和分控閥門8、10、11。在人工濕地的底層安裝有收水管16，收水管16上安裝有主控閥門17和分控閥門18、19、20。出水管9和收水管16的出水口高于人工濕地的床體高度，分控閥門8、10、11(18、19,20)中，最高的分控閥門10(19)的高度位置要高于人工濕地的床體高度，最低的分控閥門8(18)是處于人工濕地的底部，中間的分控閥門11(20)是處于石灰石填料的中部位置。以人工濕地內(nèi)填料高度I. 6-1. 8m，床體高度2. 2-2. 5m為例，分控閥門分別設(shè)計(jì)在距離床體底層2. 4m(分控閥門10、19)、I. 3m(分控閥門11、20)、0· Im(分控閥門8、18)位置處以調(diào)節(jié)濕地單元的水位。人工濕地周邊的護(hù)欄為雙墻23結(jié)構(gòu)，在雙墻23內(nèi)部裝填有混合均勻的糞便、蘆葦、活性污泥混合物。雙墻23結(jié)構(gòu)內(nèi)部的底部鋪有防滲層，以防止糞便、蘆葦、活性污泥混合物23發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的滲濾液滲入地下污染地下水。本發(fā)明在冬季運(yùn)行時(shí)的操作是圖I雙墻23結(jié)構(gòu)頂部是開口的，將粉碎機(jī)粉碎后的蘆葦與糞便和活性污泥進(jìn)行均勻混合，通過加水調(diào)節(jié)其含水率(此為公知技術(shù)，且不是本發(fā)明討論的重點(diǎn)，不作詳細(xì)描述)，混合物的高度稍高于人工濕地內(nèi)的石灰石填料的高度，混合物每隔I 2米留寬O. 2米高度與混合物高度一致的通風(fēng)槽，混合物上方覆蓋O. I O. 2米厚的蘆葦以達(dá)到保溫的效果。人工濕地為垂直下行流濕地時(shí)，上層進(jìn)水閥3和出水管9的主控閥門7關(guān)閉，頂部進(jìn)水閥14開啟，由頂部進(jìn)水管13通過布水管15開始均勻布水，同時(shí)，位于人工濕地底層的收水管16的主控閥門17及分控閥門19開啟，使水位抬升至2. 4m，待上層水位結(jié)冰后(一般至O. 4-0. 6m)，由收水管16出水(本發(fā)明的收水管16可以只在對(duì)應(yīng)中段填料處開設(shè)有水孔，以增強(qiáng)水流在人工濕地內(nèi)的流動(dòng)性)，關(guān)閉分控閥門19，開啟分控閥門18，迅速降 低水位，待濕地運(yùn)行水位下降至2. Om時(shí)，關(guān)閉分控閥門18，打開出水閥門20，放水至運(yùn)行水位，形成冰層21和空氣層22保溫層，此時(shí)將頂部通氣管12打開，保證冰下的溶解氧濃度。人工濕地為水平流時(shí)，關(guān)閉頂部進(jìn)水閥門14和收水管16的主控閥門17，開啟上層進(jìn)水閥3和出水管9的主控閥門7及分控閥門10，由進(jìn)水管2開始進(jìn)水，使水位抬升至2. 4m，待上層水位結(jié)冰至O. 4-0. 6m后，由出水管9出水，關(guān)閉分控閥門10，開啟分控閥門8，迅速降低水位，待濕地運(yùn)行水位下降至2. Om時(shí)，關(guān)閉分控閥門8，打開出水閥門11，放水至運(yùn)行水位，形成冰層21和空氣層22保溫層，此時(shí)將頂部通氣管12打開，保證冰下的溶解氧濃度。垂直流與水平流可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化周期根據(jù)具體情況確定，如初冬運(yùn)行為垂直流、深冬運(yùn)行為水平流。本發(fā)明的裝置于深秋啟動(dòng)，可持續(xù)整個(gè)冬季，待產(chǎn)熱完畢后可將內(nèi)部的產(chǎn)熱產(chǎn)物收集用作農(nóng)田的有機(jī)肥。

圖2中的雙墻23是密封狀態(tài)，在雙墻23內(nèi)部形成厭氧環(huán)境，有利于兼性和厭氧微生物的代謝產(chǎn)熱。將粉碎機(jī)粉碎后的蘆葦與糞便和活性污泥進(jìn)行均勻混合，通過加水調(diào)節(jié)其含水率(此為公知技術(shù)，且不是本發(fā)明討論的重點(diǎn)，不作詳細(xì)描述)，混合物的高度稍高于人工濕地內(nèi)的石灰石填料的高度，將雙墻23頂部進(jìn)行密封，并在其頂部布置有導(dǎo)氣管24，產(chǎn)生的沼氣通過導(dǎo)氣管24進(jìn)入高位水槽I中，保證了雙墻內(nèi)部的厭氧環(huán)境。人工濕地為垂直下行流濕地時(shí)，上層進(jìn)水閥3和出水管9的主控閥門7關(guān)閉，頂部進(jìn)水閥14開啟，由頂部進(jìn)水管13通過布水管15開始均勻布水，同時(shí)，位于人工濕地底層的收水管16的主控閥門17及分控閥門19開啟，使水位抬升至2. 4m，待上層水位結(jié)冰后(一般至O. 4-0. 6m)，由收水管16出水(本發(fā)明的收水管16可以只在對(duì)應(yīng)中段填料處開設(shè)有水孔，以增強(qiáng)水流在人工濕地內(nèi)的流動(dòng)性)，關(guān)閉分控閥門19，開啟分控閥門18，迅速降低水位，待濕地運(yùn)行水位下降至2. Om時(shí)，關(guān)閉分控閥門18，打開出水閥門20，放水至運(yùn)行水位，形成冰層21和空氣層22保溫層，此時(shí)將頂部通氣管12打開，保證冰下的溶解氧濃度。人工濕地為水平流時(shí)，關(guān)閉頂部進(jìn)水閥門14和收水管16的主控閥門17，開啟上層進(jìn)水閥3和出水管9的主控閥門7及分控閥門10，由進(jìn)水管2開始進(jìn)水，使水位抬升至
2.4m，待上層水位結(jié)冰至O. 4-0. 6m后，由出水管9出水，關(guān)閉分控閥門10，開啟分控閥門8，迅速降低水位，待濕地運(yùn)行水位下降至2. Om時(shí)，關(guān)閉分控閥門8，打開出水閥門11，放水至運(yùn)行水位，形成冰層21和空氣層22保溫層，此時(shí)將頂部通氣管12打開，保證冰下的溶解氧濃度。垂直流與水平流可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化周期根據(jù)具體情況確定，如初冬運(yùn)行為垂直流、深冬運(yùn)行為水平流。本發(fā)明的裝置于深秋啟動(dòng)，可持續(xù)整個(gè)冬季，待產(chǎn)熱完畢后可將內(nèi)部的產(chǎn)熱產(chǎn)物收集用作農(nóng)田的有機(jī)肥。
權(quán)利要求
1.一種低溫連續(xù)運(yùn)行的人工濕地污水處理裝置，主要包括 人工濕地內(nèi)垂直且平行地裝填有三段填料，填料中布置有通氣管；人工濕地的床體高于填料的聞度； 人工濕地周邊的護(hù)欄為雙墻，雙墻的內(nèi)部裝填有進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)熱的有機(jī)物，雙墻頂部為開口或密閉；頂部密閉的雙墻頂部設(shè)置有導(dǎo)氣管，該導(dǎo)氣管連接一水槽，該水槽的水管連接至人工濕地； 在三段填料的頂部設(shè)置有布水管，三段填料的底部設(shè)置有收水管，該收水管的出水口高于人工濕地的床體高度； 三段填料的一端上部連接一進(jìn)水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口高于人工濕地的床體高度； 布水管和進(jìn)水管分別連接高位水槽； 布水管進(jìn)水時(shí)，進(jìn)水管和出水管關(guān)閉，由收水管的最高出水口出水，形成冰層空氣層保溫層后調(diào)節(jié)到中部出水口； 進(jìn)水管進(jìn)水時(shí)，布水管和底層收水管關(guān)閉，由出水管的最高出水口出水，形成冰層空氣層保溫層后調(diào)節(jié)到中部出水口； 通過布水管道的調(diào)節(jié)可進(jìn)行水平流濕地與垂直流濕地的相互轉(zhuǎn)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工濕地污水處理裝置，其中，填料為沸石、礫石、石灰石、爐渣、活性炭中的一種或幾種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工濕地污水處理裝置，其中，三段填料總長度中，上部連接進(jìn)水管的一段填料占總長度的10%-20%，中間一段填料占總長度的70%-85%，下部連接出水管的一段填料占總長度的5% -10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工濕地污水處理裝置，其中，填料的高度為I.6-1. Sm，床體高度為2. 2-2. 5mο
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工濕地污水處理裝置，其中，三段填料中，上部連接進(jìn)水管的一段填料和下部連接出水管的一段填料的粒徑為16-32mm，中間段填料的粒徑為.8_16mm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的人工濕地污水處理裝置，其中，布水管和進(jìn)水管分別通過進(jìn)水閥連接到高位水槽；收水管和出水管分別安裝有主控閥和處于不同高度的分控閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人工濕地污水處理裝置，其中，收水管和出水管上安裝的分控閥各為三個(gè)，三個(gè)分控閥的安裝位置分別是高于人工濕地的床體高度、位于填料的中間、位于人工濕地的床體底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、6或7所述的人工濕地污水處理裝置，其中，布水管、收水管均采用DN100mm-DN120mm的PVC管，布水管均勻布水，每隔10_20cm布一個(gè)孔，孔直徑為l_3cm，收水管對(duì)應(yīng)中間一段填料處設(shè)有收水孔，每隔5-lOcm布一個(gè)孔，孔直徑為l-3cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工濕地污水處理裝置，其中，人工濕地的上層種植去污能力強(qiáng)的挺水植物。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工濕地污水處理裝置，其中，雙墻內(nèi)部的底部鋪有防滲層。
全文摘要
一種低溫連續(xù)運(yùn)行的人工濕地污水處理裝置，包括人工濕地內(nèi)裝填有三段填料，填料中布置有通氣管；人工濕地床體高于填料高度；人工濕地周邊的護(hù)欄為雙墻，雙墻內(nèi)部裝填有進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)熱的有機(jī)物；在三段填料的頂部設(shè)置有布水管，三段填料的底部設(shè)置有收水管，收水管出水口高于人工濕地床體高度；三段填料的一端上部連接一進(jìn)水管，另一端下部連接出水管，該出水管出水口高于人工濕地床體高度；布水管和進(jìn)水管分別連接高位水槽；布水管進(jìn)水時(shí)，進(jìn)水管和出水管關(guān)閉，由收水管的最高出水口出水，形成冰層空氣層保溫層后調(diào)節(jié)到中部出水口；進(jìn)水管進(jìn)水時(shí)，布水管和底層收水管關(guān)閉，由出水管的最高出水口出水，形成冰層空氣層保溫層后調(diào)節(jié)到中部出水口。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102633362SQ20121000422
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者夏訓(xùn)峰, 席北斗, 張列宇, 王錦彪, 許其功, 高吉喜 申請(qǐng)人:中國環(huán)境科學(xué)研究院