專利名稱：人工濕地的防堵方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直流人工濕地的防堵方法及其裝 置，適用于污染負(fù)荷高、含有較高濃度有機(jī)及無機(jī)顆粒物，易發(fā)生堵塞的濕地的污水處理， 同樣適用于低溫氣候條件下的污水處理。
背景技術(shù)：
人工濕地是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種污水處理生態(tài)工程新技術(shù)。由于具有 投資低、能耗少、管理簡單等特點(diǎn)，被廣泛得應(yīng)用于廣大中小城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村地區(qū)的生活污水及 面源污染處理，垃圾滲濾液處置及湖泊污染防治中。長期的工程實(shí)踐表明，無論何種形式的人工濕地，在運(yùn)行一段時(shí)間后均會(huì)出現(xiàn)不 同程度的堵塞現(xiàn)象。過度的堵塞會(huì)導(dǎo)致濕地水力傳導(dǎo)系數(shù)降低，進(jìn)而使?jié)竦氐倪^水能力下 降，同時(shí)導(dǎo)致濕地整體厭氧環(huán)境的產(chǎn)生，影響其中微生物正常新陳代謝活動(dòng)，使系統(tǒng)處理效 果下降、運(yùn)行壽命縮短。目前應(yīng)對(duì)濕地堵塞的主要措施以及存在的問題有(1)、物理措施如采取間歇進(jìn) 水、停床落干、定期更換濕地填料，但需要在一定時(shí)期內(nèi)中斷濕地的正常運(yùn)行，從而影響整 體的處理效率，且部分措施所需資金及工程量較大，實(shí)際應(yīng)用性不強(qiáng)；(2)、化學(xué)措施施加 融菌劑(如次氯酸鈉)或微生物抑制劑(如多糖降解酶)，通過殺傷或抑制微生物來抑制堵 塞，對(duì)濕地內(nèi)部生境長期穩(wěn)定具有不良的影響，同時(shí)其投放的化學(xué)生物制劑存在出水二次 污染的問題，對(duì)受納水體的影響不可預(yù)知；(3)、生物措施定期收割植物，該法的防堵塞效 果并不穩(wěn)定，且耗費(fèi)大量的人力。目前穿孔曝氣管應(yīng)用于人工濕地的主要目的是將其布設(shè)于進(jìn)水管路或基質(zhì)底部 集水區(qū)對(duì)人工濕地進(jìn)行曝氣增氧，促進(jìn)硝化細(xì)菌等好氧微生物的活性，提高其新陳代謝的 水平從而加快其對(duì)進(jìn)水中污染物的分解與轉(zhuǎn)化的速率，提高人工濕地系統(tǒng)處理效率，而未 將之用于抑制人工濕地堵塞方面，也未進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種人工濕地的防堵方法，在 濕地系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，有效地控制堵塞現(xiàn)象，并提高濕地系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效率。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種人工濕地的防堵的裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種人工濕地的防堵裝置，其特征在于包括從下到上布置在垂直流人工濕地的集水區(qū) 基質(zhì)、濕地基質(zhì)，在濕地基質(zhì)上種植濕地植物，其特征在于在濕地基質(zhì)內(nèi)安裝輸氣管，輸氣 管水平段設(shè)置曝氣支管，在曝氣支管的端頭設(shè)置曝氣頭，輸氣管伸出基質(zhì)的一端連接氣泵， 并設(shè)置閥門。前述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的集水區(qū)基質(zhì)為礫石、濕地基質(zhì)為 粗砂。
前述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的曝氣頭朝上設(shè)置。前述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的曝氣支管水平方向并列設(shè)置在輸
氣管上。前述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的曝氣頭位于濕地基質(zhì)垂直方向的 中部。一種人工濕地的防堵方法，其特征在于，空氣經(jīng)氣泵通過輸氣管從曝氣支管、曝氣 頭輸出，與下行的進(jìn)水形成對(duì)流，所述的曝氣頭位于濕地基質(zhì)垂直方向的中部，曝氣汽水比 為3:1 9:1，開停時(shí)間比為8h:16h 12h:12h。本發(fā)明人工曝氣控堵的工作原理是基于不利的溶解氧環(huán)境會(huì)促使微生物大量分 泌高粘性的胞外多聚物的事實(shí)，通過為硝化、反硝化微生物提供所需的最佳溶解氧環(huán)境，以 抑制胞外多聚物的大量增殖?？諝饨?jīng)空氣輸送管路，通過曝氣頭上分散的氣孔進(jìn)入濕地，形 成微氣泡上行，與進(jìn)水形成對(duì)流，充分混合，保證濕地微生物活動(dòng)所需溶解氧供應(yīng)。同時(shí)由 于氧氣上行的關(guān)系，使?jié)竦厣蠈映蔀楹醚鯀^(qū)，而下層保持厭氧狀態(tài)，滿足了硝化、反硝化微 生物所需的最佳溶解氧環(huán)境，防止不利環(huán)境的產(chǎn)生，導(dǎo)致胞外多聚物的積累造成濕地堵塞。 同時(shí)，上行的微氣泡在于進(jìn)水混合的同時(shí)提高進(jìn)水的湍流程度，沖擊基質(zhì)顆粒，提高基質(zhì)顆 粒間的碰撞及摩擦作用使其上的沉積物松動(dòng)脫落，同樣有助于提高有效孔隙率，抑制堵塞。本發(fā)明在不中斷系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行堵塞的防控，大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行 效率。同時(shí)還通過提供濕地的溶解氧環(huán)境，提供污染物的去除效率。


圖1為本發(fā)明人工濕地防堵的裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1沿B-B線的剖視圖3為圖1沿C-C線的剖視圖； 圖4為圖1中曝氣頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4中曝氣頭的俯視圖。圖中主要部件的

離心氣泵1，空氣輸送管2，濕地基質(zhì)3，曝氣頭4，曝氣 支管5，集水區(qū)基質(zhì)6，閥門7，曝氣頭氣孔8，曝氣頭導(dǎo)管9，垂直流人工濕地10。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明人工濕地的防堵裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1沿B-B線的剖視圖，圖 3為圖1沿C-C線的剖視圖。參見圖1-3所示，一種人工濕地的防堵裝置，通過布設(shè)在垂直 流人工濕地10頂層的穿孔管布水，從底部的集水區(qū)中出水，在垂直流人工濕地10內(nèi)從下到 上鋪設(shè)集水區(qū)基質(zhì)6、濕地基質(zhì)3，在濕地基質(zhì)3上種植濕地植物，如香蒲、蘆葦、美人蕉、菖 蒲等，其中集水區(qū)基質(zhì)為礫石6，濕地基質(zhì)3為粗砂。在濕地基質(zhì)3內(nèi)設(shè)置空氣輸送管2(均 為PVC管)，在空氣輸送管2的水平段間隔一段距離并聯(lián)設(shè)置曝氣支管5，在曝氣支管5的端 頭設(shè)置曝氣頭4，曝氣頭4垂直朝上地設(shè)置在濕地基質(zhì)垂直方向的中部在空氣輸送管2上 伸出基質(zhì)的一端連接離心氣泵1，并設(shè)置閥門7以控制空氣流量。在垂直流人工濕地系統(tǒng)中，上層基質(zhì)為硝化細(xì)菌的主要活動(dòng)區(qū)域，而下層基質(zhì)為反硝化細(xì)菌的主要活動(dòng)區(qū)域。將曝 氣頭設(shè)置于濕地基質(zhì)中部(1/2處)，可以達(dá)到最為有效的供氧效果、污染物處理效率，而將 曝氣頭設(shè)置的過深或過淺，都不能使曝氣頭的曝氣效果達(dá)到最優(yōu)化。而將曝氣頭向上放置 可以將形成上行氣流，以順利到達(dá)基質(zhì)上層需供氧區(qū)域，若將其反置，其所產(chǎn)生的氣流將向 下輸送，可能對(duì)基質(zhì)下層的厭氧環(huán)境產(chǎn)生干擾而影響反硝化作用的進(jìn)行。圖4為圖1中曝 氣頭的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為圖4中曝氣頭的俯視圖。參照?qǐng)D4、5所示，三組并聯(lián)的曝氣頭， 曝氣頭為市場上常見的增氧曝氣裝置，廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖等行業(yè)中，相對(duì)于穿孔曝氣管， 微孔曝氣頭能夠產(chǎn)生體積較小的微氣泡。該微氣泡能夠更好地滲透進(jìn)入基質(zhì)孔隙空間，并 溶解進(jìn)入進(jìn)水，提高為進(jìn)水充氧的效率。其數(shù)量至少為6個(gè)，曝氣頭4的表面均勻分布微氣 孔，開孔率為40飛0%，其等距布設(shè)于濕地基質(zhì)中部，每組兩個(gè)曝氣頭等距布設(shè)于空氣輸送管 2兩側(cè)，通過曝氣支管5與其相連。曝氣頭的安放姿態(tài)應(yīng)保證其曝氣頭導(dǎo)管9方向平行于池 壁。人工濕地的防堵裝置的運(yùn)行過程是垂直流人工濕地采用連續(xù)進(jìn)水，推流出水的 運(yùn)行方式，進(jìn)水水力負(fù)荷為0. 5m3/(m2 · d)。進(jìn)水經(jīng)由濕地基質(zhì)3頂層下行進(jìn)入濕地的同時(shí) 運(yùn)行離心氣泵1，空氣經(jīng)由空氣輸送管2，曝氣支管5，通過曝氣頭4上分散的氣孔8進(jìn)入濕 地，形成微氣泡上行，與進(jìn)水形成對(duì)流，充分混合，保證濕地微生物活動(dòng)所需溶解氧供應(yīng)。同 時(shí)由于氧氣上行的關(guān)系，使?jié)竦厣蠈映蔀楹醚鯀^(qū)，而下層保持厭氧狀態(tài)，滿足了硝化、反硝 化微生物所需的最佳溶解氧環(huán)境，防止不利環(huán)境的產(chǎn)生，導(dǎo)致胞外多聚物的積累造成濕地 堵塞。同時(shí)，上行的微氣泡在于進(jìn)水混合的同時(shí)沖擊基質(zhì)顆粒，使其上的沉積物松動(dòng)脫落， 同樣有助于提高有效孔隙率，抑制堵塞。曝氣汽水比為3:1 9:1，開停時(shí)間比為他1 12h:12h，測定結(jié)果見表1。表1污染物及主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比技術(shù)方案COD去除率(％)NH3-N去除率(％)TN去除率(％)有效孔隙度衰減率(％)水力停留時(shí)間延長率(％)未曝氣垂直潛流濕地6035342050本發(fā)明857570514上述具體實(shí)施方式
不以任何形式限制本發(fā)明的技術(shù)方案，凡是采用等同替換或等效變 換的方式所獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.人工濕地的防堵裝置，其特征在于包括從下到上布置在垂直流人工濕地的集水區(qū)基 質(zhì)、濕地基質(zhì)，在濕地基質(zhì)上種植濕地植物，其特征在于在濕地基質(zhì)內(nèi)安裝輸氣管，輸氣管 水平段設(shè)置曝氣支管，在曝氣支管的端頭設(shè)置曝氣頭，輸氣管伸出基質(zhì)的一端連接氣泵，并 設(shè)置閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的集水區(qū)基質(zhì)為礫 石、濕地基質(zhì)為粗砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的曝氣頭朝上方設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的曝氣支管水平方向 并列設(shè)置在輸氣管上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工濕地的防堵裝置，其特征在于所述的曝氣頭位于濕地基 質(zhì)垂直方向的中部。
6.基于權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的人工濕地的防堵方法，其特征在于，空氣經(jīng)氣泵通 過輸氣管從曝氣支管、曝氣頭輸出，與下行的進(jìn)水形成對(duì)流，所述的曝氣頭位于濕地基質(zhì)垂 直方向的中部，曝氣汽水比為3:1 9:1，開停時(shí)間比為他I^i 1濁1濁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人工濕地的防堵裝置，其特征在于包括從下到上布置在垂直流人工濕地的集水區(qū)基質(zhì)、濕地基質(zhì)，在濕地基質(zhì)上種植濕地植物，其特征在于在濕地基質(zhì)內(nèi)安裝輸氣管，輸氣管水平段朝下并列設(shè)置曝氣支管，在曝氣支管的端頭設(shè)置曝氣頭，且曝氣頭位于濕地基質(zhì)垂直方向的中部。輸氣管伸出基質(zhì)的一端連接氣泵，并設(shè)置閥門。集水區(qū)基質(zhì)為礫石、濕地基質(zhì)為粗砂?？諝饨?jīng)氣泵通過輸氣管從曝氣支管、曝氣頭輸出，與下行的進(jìn)水形成對(duì)流，沖擊基質(zhì)顆粒，提高有效孔隙率，抑制堵塞，并保證濕地微生物活動(dòng)所需有氧環(huán)境。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102126791SQ20111003216
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者倪利曉, 朱亮, 李勇, 李時(shí)銀, 王蔚卿 申請(qǐng)人:河海大學(xué)