一种单元格式人工湿地系统的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种单元格式人工湿地系统。


背景技术：

2.人工湿地是由人工建造的仿自然生态处理系统，其利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，可以对进行有效处理，近年来被广泛应用于流域与河湖水质改善、集中/分散式农村生活污水治理等领域。
3.但是人工湿地长时间使用后污水中的悬浮物容易在进水端淤积，影响人工湿地的污水处理能力；悬浮物还会进入到填料颗粒之间，也会进入到填料颗粒的孔隙中，造成湿地堵塞。现有的人工湿地使用颗粒状的填料，污水从进水端进入湿地后流向不受控制，布水不均就会造成局部水力负荷及污染负荷过大，加速湿地堵塞，一旦堵塞发生，整个人工湿地就需要更换新的一批填料，其工作量很大，使用成本高，还会极大影响水质的稳定运行。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是如何有效合理分配湿地单位面积的水力负荷及污染负荷，延长人工湿地发生填料堵塞的时间。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种单元格式人工湿地系统，包括依次设置的进水渠、湿地区和出水渠，所述进水渠和所述出水渠覆盖所述湿地区的两侧边缘，所述湿地区内设有多条横向排列的阻水带和多条纵向排列的透水带，所述阻水带由生物质砖铺设而成，所述透水带由生物质透水砖铺设而成，所述阻水带和所述透水带将所述湿地区分割成多个矩形的湿地单元格，各所述湿地单元格的宽度相等，沿所述进水渠至所述出水渠方向，各列所述湿地单元格的长度逐渐增大。
6.相对于现有技术，本发明的人工湿地系统由多条横向排列的阻水带将湿地区分割成多行相对独立的单元，阻水带由生物质砖铺设而成，可以隔绝污水，从而形成并联布水区，有效合理分配湿地单位面积的水力负荷及污染负荷，缓解后续运行堵塞造成的布水不均与问题，延长人工湿地系统发生填料堵塞的时间；横向单元再由多条纵向排列的透水带分割成独立单元格，透水带由生物质透水砖铺设而成，透水带可以限制污水流速，起到折流板的功能，延长污水的水利停留时间，提高整个湿地的净化效率；湿地区由阻水带和透水带分割成多个独立的湿地单元格，湿地的填料堵塞时，可以更换对应单元格内的填料，不需要整体更换，节省了劳力和经济成本；沿进水渠至出水渠方向，各列湿地单元格的长度逐渐增大，由此使污水沿进水端向出水端流动过程中，流经各湿地单元格的时间逐渐变长，这样就能实现上游含有污染物较多的污水在湿地单元格停留时间较短，而下游含有污染物较少的污水在湿地单元格停留时间较长，有利于均衡分配湿地单位面积的水力负荷及污染负荷，以推迟湿地填料堵塞发生的时间，延长人工湿地系统的使用寿命。
7.进一步地，沿所述进水渠至所述出水渠方向，相邻列所述湿地单元格的长度满足关系：l(n 1)/ln＝1.1：1～1.5：1；其中，ln为沿进水渠至出水渠方向上第n列湿地单元格的
长度，l(n 1)为沿进水渠至出水渠方向上第n 1列湿地单元格的长度。相邻湿地单元格之间的长度关系通过实验获得，满足上述关系有利于均衡分配湿地单位面积的污染负荷，使各湿地单元格达到污染极限的时间接近，延长人工湿地系统整体的使用寿命。
8.进一步地，所述进水渠与所述湿地区之间设有进水格栅带，所述进水格栅带由多孔透水砖铺设而成。由此在进水渠与湿地区之间设置进水格栅带，可以拦截水面较大的悬浮物，避免悬浮物在湿地区的进水端淤积，也减少进入湿地区的污染物，延缓填料堵塞。
9.进一步地，所述湿地单元格包括由上往下依次设置的水生植物层、第一填料层、第二填料层和第三填料层，所述第一填料层、所述第二填料层和所述第三填料层的填料粒径依次增大。由此设置三层填料层对污水进行净化处理，有效提高人工湿地的运行效率和单位面积的污染物处理能力。
10.进一步地，所述第一填料层、所述第二填料层和所述第三填料层由模块化的填料铺设而成。由此模块化的填料可以组装拼接，便于湿地单元格更换填料，且模块化的填料可以设计水流的流径，延长流径长度，提供了净化效率，并有效推迟填料堵塞发生的时间。
11.进一步地，所述生物质砖、所述生物质透水砖、所述第一填料层、所述第二填料层和所述第三填料层的基质为生物质填料，所述生物质填料由秸秆经过煅烧、破碎、筛分及塑型工艺加工而成。由此生物质填料含有多种微量元素，有利于水生植物根系的生长，且生物质填料含有氧化钙、氧化铝等金属氧化物，能够与水中的磷酸盐发生络合反应，形成磷酸盐的沉淀物，从而降低水体中磷酸盐浓度，起到净化效果。
12.进一步地，所述生物质填料的表面为多微孔结构，比表面积为15-20m2/g。由此生物质填料表面粗糙多孔，空隙率高，具有污染物吸附功能，且能缓释碱性，利于微生物的生长繁殖。
13.进一步地，所述第一填料层的填料粒径为10-20mm，所述第二填料层的填料粒径为20-40mm，所述第三填料层的填料粒径为40-60mm。由此对各填料层的粒径分布进行限定，避免出现短路或者填料层不均匀沉降的情况，保证污水可以均匀渗透各填料层中。
14.进一步地，所述湿地单元格包括设置在所述第三填料层下方的床体底层，所述床体底层由生物质多孔砖铺设而成。由生物质多孔砖铺设床体底层，易造成湿地堵塞的无机污染物会沉降到床体底层，且随着水流冲刷至出水端，这样就可以推迟湿地填料堵塞发生的时间，延长人工湿地系统使用寿命。
15.进一步地，所述第一填料层、所述第二填料层和所述第三填料层的层高满足关系：d1：d2：d3＝1：(1-1.5)：(0.8-1.5)；其中，d1为第一填料层的层高，d2为第二填料层的层高，d3为第三填料层的层高。各填料层层高关系通过实验确定，满足上述关系有利于使各填料层达到污染极限的时间接近，延长湿地单元格的使用寿命。
附图说明
16.图1是本发明实施例中单元格式人工湿地系统的平面布置图；
17.图2是本发明实施例中湿地单元格的分层结构图；
18.图3是本发明另一实施例中湿地单元格的分层结构图。
19.附图标记：
20.1-进水渠，2-湿地区，3-出水渠，4-阻水带，5-透水带，6-湿地单元格，61-水生植物
层，62-第一填料层，63-第二填料层，64-第三填料层，65-床体底层。
具体实施方式
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，以下各实施例仅用于说明本发明的实施方法和典型参数，而不用于限定本发明所述的参数范围，由此引申出的合理变化，仍处于本发明权利要求的保护范围内。
22.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
25.结合图1所示，本实施例提供一种单元格式人工湿地系统，包括依次设置的进水渠1、湿地区2和出水渠3，进水渠1和出水渠3覆盖湿地区2的两侧边缘。污水先进入进水渠1，由进水渠1流向湿地区2，湿地区2对污水净化处理后汇集到出水渠3流出。湿地区2内设有多条横向排列的阻水带4，阻水带4由生物质砖设而成，将湿地区2分割成多行相对独立的单元，阻水带4可以隔绝污水，从而形成并联布水区，将从进水渠1流入的污水进行分布，有效合理分配湿地单位面积的水力负荷及污染负荷，且能缓解后续运行堵塞造成的布水不均与问题，延长人工湿地系统发生填料堵塞的时间。湿地区2内还设有多条纵向排列的透水带5，将横向单元分割成独立的湿地单元格6，透水带5由生物质透水砖铺设而成，可以限制污水流速，起到折流板的功能，延长污水在湿地单元格6内的停留时间，提高整个湿地系统的净化效率。本实施例中阻水带4和透水带5将湿地区2分割成多个独立的湿地单元格6，图1中箭头表示湿地单元格6内水流的流向，各湿地单元格6内的污水独立流动。当湿地的填料堵塞时，可以更换对应单元格内的填料，而不需要整体更换，节省了劳力和经济成本，具有很高的经济效益。
26.湿地单元格6为矩形，其宽度方向与透水带5平行，长度方向与阻水带4平行。阻水带4将湿地区2分隔成多排，透水带5将湿地区2分隔成多列。各相邻阻水带4的间距相等，使得各湿地单元格6的宽度相等，进水渠1中污水自动平均分流至各排湿地单元格6。沿进水渠1至出水渠3方向，各相邻透水带5之间的间距逐渐增大，使得各列湿地单元格6的长度逐渐增大。由此污水沿进水渠1向出水渠1流动过程中，流经各湿地单元格6的时间逐渐变长，这样就能实现上游含有污染物较多的污水在湿地单元格6停留时间较短，而下游含有污染物较少的污水在湿地单元格6停留时间较长，有利于均衡分配湿地单位面积的水力负荷及污染负荷，以推迟湿地填料堵塞发生的时间，延长人工湿地系统的使用寿命。
27.本实施例中，阻水带4的数量为3条，透水带5的数量为5条，将湿地区2分隔为4排6列。各湿地单元格6的宽度均为5m。沿进水渠11至出水渠3方向上位于第1列的湿地单元格6的长度l1为4m，位于第2列的湿地单元格6的长度l2为4.5m，位于第3列的湿地单元格6的长
度l3为5m，位于第4列的湿地单元格6的长度l4为5.5m，位于第5列的湿地单元格6的长度l5为6.5m，位于第6列的湿地单元格6的长度l6为7.5m。本实施例对各列湿地单元格6的长度进行限定，有利于均衡分配湿地单位面积的污染负荷，使各湿地单元格6达到污染极限的时间接近，从而延长人工湿地发生填料堵塞的时间，增加人工湿地系统整体的使用寿命。
28.在其他实施方式中，对湿地单元格6的长度进行限定，沿进水渠1至出水渠3方向，相邻列湿地单元格6的长度满足关系：l(n 1)/ln＝1.1：1～1.5：1；其中，ln为沿进水渠1至出水渠3方向上第n列湿地单元格6的长度，l(n 1)为沿进水渠1至出水渠3方向上第n 1列湿地单元格6的长度。上述关系通过实验获得，满足上述关系有利于均衡分配湿地单位面积的污染负荷，延长人工湿地系统整体的使用寿命。进一步地，进水渠1与所述湿地区2之间设有进水格栅带，进水格栅带由多孔透水砖铺设而成，其可以拦截水面较大的悬浮物，避免悬浮物在湿地区2的进水端淤积，也能减少进入湿地区2的污染物，延缓填料堵塞。
29.湿地区2中每个湿地单元格6的结构相同，可以独立更换。结合图2所示，湿地单元格6包括由上往下依次设置的水生植物层61、第一填料层62、第二填料层63和第三填料层64，设置三层填料层对污水进行净化处理，可以有效提高人工湿地的运行效率和单位面积的污染物处理能力。本实施例中，第一填料层62、第二填料层63和第三填料层64的填料粒径依次增大，本实施例中，第一填料层62的填料粒径为10-20mm，第二填料层63的填料粒径为20-40mm第三填料层64的填料粒径为40-60mm。由此对各填料层的粒径分布进行限定，避免出现短路或者填料层不均匀沉降的情况，保证污水可以均匀渗透各填料层中。
30.结合图3所示，在本发明的另一实施方式中，湿地单元格6包括由上往下依次设置的水生植物层61、第一填料层62、第二填料层63、第三填料层64和床体底层65，床体底层65由生物质多孔砖铺设而成。污水流经湿地单元是，易造成湿地堵塞的无机污染物会沉降到床体底层65，且随着水流冲刷至出水端，这样就可以推迟湿地填料堵塞发生的时间，延长人工湿地系统使用寿命。
31.本实施例中，第一填料层62的层高d1为200mm，第二填料层63的层高d2为200mm，第三填料层64的层高d3为160mm，床体底层65的层高d4为240mm。限定各填料层的层高，使得各填料层达到污染极限的时间接近，从而可以最高限度的利用填料层，延长湿地单元格的使用寿命。
32.在其他实施方式中，第一填料层62、第二填料层63和第三填料层64的层高满足关系：d1：d2：d3＝1：(1-1.5)：(0.8-1.5)；其中，d1为第一填料62层的层高，d2为第二填料层63的层高，d3为第三填料层64的层高。各填料层层高关系通过实验确定，满足上述关系有利于使各填料层达到污染极限的时间接近，延长湿地单元格的使用寿命。
33.上述实施例中的生物质砖、生物质透水砖、生物质多孔砖和填料层的基质为生物质填料，该生物质填料由秸秆经过煅烧、破碎、筛分及塑型工艺加工而成。其包括碳、硅、铝、钙、铁、镁、钠、钛和锰等十几种矿物质和微量元素，有利于水生植物根系的生长，且生物质填料含有氧化钙、氧化铝等金属氧化物，能够与水中的磷酸盐发生络合反应，形成磷酸盐的沉淀物，从而降低水体中磷酸盐浓度，起到净化效果。生物质填料的表面为多微孔结构，比表面积为15-20m2/g，具有污染物吸附功能，且能缓释碱性，利于微生物的生长繁殖。
34.进一步地，上述实施例中的填料层由模块化的生物质填料铺设而成，模块化生物质填料具有抗压强度大、透水率高、抗冲击负荷强且易于吸附污染物等优点，其可以组装拼
接，便于湿地单元格6更换填料。且模块化的填料可以通过结构设计改变水流的流径，延长流径长度，提供了净化效率，并有效推迟填料堵塞发生的时间。
35.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。