專利名稱：一種設(shè)有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保溫裝置，具體涉及一種設(shè)有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地。
背景技術(shù)：
人工濕地作為一種經(jīng)濟高效的生態(tài)式污水處理技術(shù)，其應(yīng)用越來越廣泛。經(jīng)過近 50年的發(fā)展，目前美國已有10000余座，丹麥已有800余座人工濕地用來處理污水。但人工濕地受季節(jié)、氣溫等因素影響較大，冬季低溫時污染物的去除率比氣溫高的季節(jié)低，特別是 N、P等污染物，影響了其在冬季低溫地區(qū)的推廣使用。近年來，國內(nèi)外學(xué)者開展了人工濕地在冬季低溫地區(qū)保溫的研究。例如地膜保溫、植物覆蓋保溫、冰層保溫等，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設(shè)有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地，利用雙墻結(jié)構(gòu)間微生物代謝產(chǎn)生的熱量來給濕地保溫增溫，從而減少氣溫對濕地的影響，保證人工濕地能夠持續(xù)穩(wěn)定運行。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的設(shè)有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地，其主要結(jié)構(gòu)為人工濕地內(nèi)垂直且平行地裝填有三段填料，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，該收水管的出水口與填料頂部同一高度；三段填料的一端上部連接一進水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口與填料頂部同一高度；布水管和進水管分別連接到高位水槽；布水管進水時，由收水管的出水口出水，進水管和出水管關(guān)閉；進水管進水時，由出水管的出水口出水，布水管和收水管關(guān)閉。人工濕地周邊的護欄為雙墻，人工濕地的雙墻頂部為開口或密閉；雙墻的內(nèi)部裝填有進行發(fā)酵產(chǎn)熱的有機物；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；通過布水管道的調(diào)節(jié)可進行水平流濕地與垂直流濕地的相互轉(zhuǎn)化。所述的可變流人工濕地，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。所述的可變流人工濕地，其中，三段填料總長度中，上部連接進水管的一段填料占總長度的10% -20%，下部連接出水管的一段填料占總長度的5% _10%，中間段填料占總長度的70% -85%。所述的可變流人工濕地，其中，三段填料中，上部連接進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 ；填料深度不小于人工濕地深度的85%。所述的可變流人工濕地，其中，布水管和進水管分別通過進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。所述的可變流人工濕地，其中，收水管和出水管上安裝的分控閥各為三個，三個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。所述的可變流人工濕地，其中，布水管、收水管均采用·100πιπι-·120πιπι的PVC管， 布水管均勻布水，每隔10-20cm布一個孔，孔直徑為l_3cm，收水管對應(yīng)中段填料處設(shè)有收水孔，每隔5-10cm布一個孔，孔直徑為l-3cm。所述的可變流人工濕地，其中，人工濕地的上層種植去污能力強的挺水植物。所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內(nèi)部的底部鋪有防滲層。所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內(nèi)部裝填的有機物是生活垃圾、牛糞、豬糞及秸稈中的一種或幾種；有機物的高度稍高于人工濕地內(nèi)的填料高度。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水溶解氧低，垂直流濕地冬季熱損失多的缺點，冬季利用雙墻結(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，減少了外界氣溫對濕地的影響，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)定運行。不同方向的水流沖刷基質(zhì)以及分解有機物效率高等優(yōu)勢，可以減緩甚至克服堵塞問題。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種地埋式、非地埋式濕地的冬季保溫中，具有無污染、投資省、運行費用低、操作簡單、保溫效果好、資源的循環(huán)利用、處理能力強、運行效果穩(wěn)定等特點。


圖1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)。
具體實施例方式本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)請參閱圖1和圖2。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1、圖2 所示方向為準(zhǔn)。人工濕地內(nèi)垂直地裝填有不同粒徑的石灰石填料，將人工濕地內(nèi)部分為左段4、中段5和右段6。具體地，左段4和右段6的石灰石填料的粒徑為16-32mm，中段5的石灰石填料的粒徑為8-16mm，填料深度不小于人工濕地深度的85%。高位進水槽1分別通過進水管2和布水管15將欲處理的污水流到人工濕地內(nèi)。人工濕地內(nèi)垂直并且相互平行的地裝填有不同粒徑的填料，本發(fā)明的填料為公知技術(shù)，比如沸石、礫石、石灰石、爐渣、活性炭等以及各種不同填料的組合，本發(fā)明是石灰石填料為例進行說明，將人工濕地內(nèi)部分為左段4、中段5和右段6。具體地，左段4和右段6 的石灰石填料粒徑為16-32mm，中段5的石灰石填料粒徑為8_16mm。人工濕地具有一個進水管2和一個布水管15，一個出水管9和一個收水管16，分別通過各自的進、出水管閥控制進出水。具體地，在人工濕地的一側(cè)，高位進水槽1與左段4之間通過上層進水閥3和頂部進水管13連接進水管2，同樣地，高位進水槽1與布水管15 之間通過頂部進水閥14連接頂部進水管13 ；在人工濕地的另一側(cè)，右段6的下部安裝有出水管9，出水管9上安裝有主控閥門7和分控閥門8、10、11 ；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。分控閥8、10、11 (18、19、20)中， 最高的分控閥10(19)的高度至少與人工濕地填料高度相同，最低的分控閥8(18)是處于人工濕地的底部，中間的分控閥11 00)是處于石灰石填料的中部位置，通過分控閥可以調(diào)節(jié)人工濕地單元的水位。人工濕地周邊的護欄為雙墻22結(jié)構(gòu)，雙墻22內(nèi)部裝填有混合均勻的糞便、蘆葦、 活性污泥混合物23。雙墻22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)酵時產(chǎn)生的滲濾液滲入地下污染地下水。本發(fā)明在運行時的操作是圖1中的雙墻22結(jié)構(gòu)頂部是開口的，將粉碎機粉碎后的蘆葦與糞便和活性污泥進行均勻混合，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，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1 2米留寬 0. 2米高度與混合物高度一致的通風(fēng)槽，混合物上方覆蓋0. 1 0. 2米厚的蘆葦以達到保溫的效果。人工濕地為垂直下行流濕地時，上層進水閥3和底層的出水管9的主控閥門7關(guān)閉，頂部進水閥14開啟，由頂部進水管13通過布水管15開始進水，同時，底層的收水管12 的主控閥17及分控閥門18、19、20中的一個開啟，由底層的收水管16出水。人工濕地為水平流時，關(guān)閉頂部進水閥14和底層的收水管12的主控閥門17，開啟上層進水管閥門3和底層的出水管9的主控閥門7及分控閥門8、10、11中的一個，由進水管2開始進水，底層的出水管9出水。垂直流與水平流可以進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化周期應(yīng)該根據(jù)實際情況確定，如初冬運行為垂直流、深冬運行為水平流。本發(fā)明的裝置于深秋啟動，可持續(xù)整個冬季，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)田的有機肥。圖2中的雙墻22是密封狀態(tài)，在雙墻22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。將粉碎機粉碎后的蘆葦與糞便和活性污泥進行均勻混合，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，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22頂部進行密封，并在其頂部布置有導(dǎo)氣管21，產(chǎn)生的沼氣通過導(dǎo)氣管21進入高位水槽1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，上層進水閥3和底層的出水管9的主控閥門7關(guān)閉，頂部進水閥14開啟，由頂部進水管13通過布水管15開始進水，同時，底層的收水管12 的主控閥17及分控閥門18、19、20中的一個開啟，由底層的收水管16出水。人工濕地為水平流時，關(guān)閉頂部進水閥14和底層的收水管12的主控閥門17，開啟上層進水管閥門3和底層的出水管9的主控閥門7及分控閥門8、10、11中的一個，由進水管2開始進水，底層的出水管9出水。
垂直流與水平流可以進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化周期應(yīng)該根據(jù)實際情況確定，如初冬運行為垂直流、深冬運行為水平流。本發(fā)明的裝置于深秋啟動，可持續(xù)整個冬季，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)田的有機肥。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地，主要結(jié)構(gòu)為人工濕地內(nèi)垂直且平行地裝填有三段填料，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，該收水管的出水口與填料頂部同一高度；三段填料的一端上部連接一進水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口與填料頂部同一高度；布水管和進水管分別連接到高位水槽；布水管進水時，由收水管的出水口出水，進水管和出水管關(guān)閉；進水管進水時，由出水管的出水口出水，布水管和收水管關(guān)閉。人工濕地周邊的護欄為雙墻，人工濕地的雙墻頂部為開口或密閉；雙墻的內(nèi)部裝填有進行發(fā)酵產(chǎn)熱的有機物；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；通過布水管道的調(diào)節(jié)可進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1所述的可變流人工濕地，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1所述的可變流人工濕地，其中，三段填料總長度中，上部連接進水管的一段填料占總長度的10% -20%，下部連接出水管的一段填料占總長度的5%-10%，中間段填料占總長度的70% -85%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的可變流人工濕地，其中，三段填料中，上部連接進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 ；填料深度不小于人工濕地深度的85%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變流人工濕地，其中，布水管和進水管分別通過進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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變流人工濕地，其中，收水管和出水管上安裝的分控閥各為三個，三個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。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的可變流人工濕地，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布一個孔，孔直徑為l_3cm，收水管對應(yīng)中段填料處設(shè)有收水孔，每隔5-lOcm布一個孔，孔直徑為l-3cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變流人工濕地，其中，人工濕地的上層種植去污能力強的挺水植物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內(nèi)部的底部鋪有防滲層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內(nèi)部裝填的有機物是生活垃圾、牛糞、豬糞及秸稈中的一種或幾種；有機物的高度稍高于人工濕地內(nèi)的填料高度。
全文摘要
一種人工濕地的冬季保溫增溫裝置，主要結(jié)構(gòu)為人工濕地內(nèi)垂直且平行地裝填有三段填料，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，該收水管的出水口與填料頂部同一高度；三段填料的一端上部連接一進水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口與填料頂部同一高度；布水管和進水管分別連接到高位水槽；布水管進水時，由收水管的出水口出水，進水管和出水管關(guān)閉；進水管進水時，由出水管的出水口出水，布水管和收水管關(guān)閉。人工濕地周邊的護欄為雙墻，雙墻的內(nèi)部裝填有進行發(fā)酵產(chǎn)熱的有機物。本發(fā)明利用雙墻結(jié)構(gòu)間微生物代謝產(chǎn)生的熱量來給濕地保溫增溫，克服了水平流濕地夏季進水溶解氧低，垂直流濕地冬季熱損失多的缺點。
文檔編號C02F3/32GK102531185SQ20121000442
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者何連生, 夏訓(xùn)峰, 席北斗, 張列宇, 王錦彪, 霍守亮 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院