阅读说明：本技术 呼吸填料及潜流人工湿地净化系统 (Breathing filler and subsurface flow constructed wetland purification system ) 是由 马骏超 吴书鑫 盛晟 李华斌 叶更强 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种呼吸填料及潜流人工湿地净化系统。本发明适用于生态环境工程技术领域。本发明的技术方案为一种呼吸填料,具有泡沫浮球,泡沫浮球外表面覆盖有天然斜发沸石层,天然斜发沸石层外表面由钢丝网固定。所述泡沫浮球直径为5cm；所述天然斜发沸石层粒径为0.2-0.3cm,厚度为1.5cm；所述钢丝网网孔D×H＝0.1cm×0.1cm。一种潜流人工湿地净化系统,具有进水控制机构、填料井和出水控制机构,其中填料井内底部设有卵石承托层,该填料井内、卵石承托层上方设有水体净化模块和若干所述呼吸填料；所述进水控制机构的出水口对应所述填料井内的卵石承托层上方区域,所述出水控制机构的进水口对应填料井内的卵石承托层。(The invention relates to a breathing filler and an undercurrent artificial wetland purification system. The invention is suitable for the technical field of ecological environment engineering. The technical scheme of the invention is that the breathing filler is provided with a foam floating ball, the outer surface of the foam floating ball is covered with a natural clinoptilolite layer, and the outer surface of the natural clinoptilolite layer is fixed by a steel wire mesh. The diameter of the foam floating ball is 5 cm; the particle size of the natural clinoptilolite layer is 0.2-0.3cm, and the thickness of the natural clinoptilolite layer is 1.5 cm; the meshes of the steel wire mesh are DXH which is 0.1cm multiplied by 0.1 cm. A subsurface flow constructed wetland purification system comprises a water inlet control mechanism, a filler well and a water outlet control mechanism, wherein a pebble bearing layer is arranged at the bottom in the filler well, and a water body purification module and a plurality of breathing fillers are arranged in the filler well and above the pebble bearing layer; the water outlet of the water inlet control mechanism corresponds to an area above the pebble bearing layer in the packing well, and the water inlet of the water outlet control mechanism corresponds to the pebble bearing layer in the packing well.)

呼吸填料及潜流人工湿地净化系统

技术领域

本发明涉及一种呼吸填料及潜流人工湿地净化系统。适用于生态环境工程

技术领域

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背景技术

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽类似的地面，将污水有控制地投配到经人工建造的湿地上，污水在沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工填料、植物、微生物的物理化学生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。

随着我国生态环境治理的深入开展，人工湿地因其简单的工艺，较低的投资费用和建设运维成本，稳定有效的污水处理效果，自然生态等特点，已被广泛应用于处理各种类型的污水，譬如生活污水、工业废水、农业废水、污水处理厂尾水等。

目前，传统人工湿地的布水方式主要有表面流人工湿地、水平潜流人工湿地以及垂直潜流人工湿地。表面流人工湿地虽然运行管理简单，投资成本少，但其处理效率低，占地面积大且易受外界自然条件的影响；水平潜流人工湿地虽然可以有效的去除污水中的COD，SS和TP，但湿地内基质由于长期处于淹没状态，复氧效果差，长期处于厌氧状态不利于有机物的分解以及硝化反应的进行，对TN的去除效果较差；在垂直潜流人工湿地中，污水由于重力作用在基质内非饱和流动，复氧效果相较于水平潜流较好，但仍然不能满足高浓度的有机物及氮的去除效果。因此，在垂直潜流人工湿地的基础上形成了潮汐流人工湿地，其运行方式是：污水在液位控制仪的驱动下，周期性的浸润填料，通过潮汐运行中床体浸润面变化产生的空隙吸力将氧气吸入湿地基质中，提高氧气传输效率，保证污染物降解所需的氧气，进而提高湿地运行处理效果。

除了复氧效果之外，渗透率也是影响人工湿地运行效果的重要因素之一。根据工程实践经验，人工湿地系统长期运行后，填料层的孔隙率和水力传导系数均会显著下降，系统出现堵塞现象，且堵塞的部分大多为基质的中上层。在工程应用中，通常需要定期疏通清理人工湿地填料层，防止因堵塞影响正常运行效果。由于填料堵塞而产生的后续工作会极大增加人工湿地运维成本，因此，需要更为灵活的人工湿地填料运行机制，减少堵塞现象，降低运维成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种呼吸填料及潜流人工湿地净化系统。

本发明所采用的技术方案是：一种呼吸填料，具有泡沫浮球，泡沫浮球外表面覆盖有天然斜发沸石层，天然斜发沸石层外表面由钢丝网固定。

所述泡沫浮球直径为5cm；所述天然斜发沸石层粒径为0.2-0.3cm，厚度为1.5cm；所述钢丝网网孔D×H＝0.1cm×0.1cm。

一种潜流人工湿地净化系统，具有进水控制机构、填料井和出水控制机构，其中填料井内底部设有卵石承托层，该填料井内、卵石承托层上方设有水体净化模块和若干所述呼吸填料；

所述进水控制机构的出水口对应所述填料井内的卵石承托层上方区域，所述出水控制机构的进水口对应填料井内的卵石承托层。

所述进水控制机构具有连接所述填料井的进水管和安装于进水管上的流速调节阀门。

所述水体净化模块采用生态浮床，该生态浮床具有实心泡沫板和种植于实心泡沫板上且能净化水体的挺水植物。

所述生态浮床依靠周围边缘与所述填料井壁间的弹性绳索悬空于填料井上方。

所述出水控制机构包括依次接于所述填料井上的造流器进水管、造流器和造流器出水管。

所述造流器内部设置液位控制仪，该液位控制仪能按照预期计算的人工湿地复氧效率，控制人工湿地净化系统内部水量，定期瞬间排水。

所述填料井的进水流速满足填料井内部水体形成紊流状态，使所述呼吸填料在垂直高度与水平面上无序分布，与水体充分接触。

所述卵石承托层料井底部，采用粒径为10-15cm的卵石。

本发明的有益效果是：本发明通过钢丝网、天然斜发沸石层和泡沫浮球组成呼吸填料，由于其整体密度比水小，能均匀漂浮于填料井内的水体上，与水体充分接触。

本发明结合潮汐流人工湿地运行方式的优点，以及呼吸填料的物理特性，形成一种采用呼吸填料的潜流人工湿地净化系统，通过控制潜流人工湿地潮汐流的运行时间，为人工湿地提供充足的氧气来源。同时，利用呼吸填料的物理特点，在填料井内形成独特的动态平衡，使填料与待处理污水充分接触，不受污水中悬浮颗粒物的影响，提高人工湿地污水处理效果。

附图说明

图1为实施例中潜流人工湿地净化系统的断面示意图(无水状态)。

图2为实施例中潜流人工湿地净化系统的断面示意图(满水状态)。

图3为实施例中潜流人工湿地净化系统的平面示意图。

图4为实施例中呼吸填料构造示意图。

图5为本发明的生态浮床构造示意图。

1、进水管；2、流速调节阀门；3、呼吸填料；301、钢丝网；302、天然斜发沸石层；303、泡沫浮球；4、生态浮床；401、种植孔；402、通气孔；5、卵石承托层；6、造流器进水管；7、造流器；8、造流器出水管。

具体实施方式

本实施例为一种潜流人工湿地净化系统，包括进水控制机构、填料井和出水控制机构，未处理的污水经进水控制机构进入填料井后，污水中的污染物在填料井中被吸收降解，净化后的水体由出水控制机构排出。

本例中填料井为长方体结构，内部深度为1.5m，填料井内部经钢丝网分隔成多个填料井单元，填料井单元内底部设有卵石承托层，卵石承托层5均匀平整铺设于填料井底部，采用粒径为10-15cm的卵石，铺设厚度为0.3m；卵石承托层上部为由若干呼吸填料形成的呼吸填料层；呼吸填料层上部为水体净化模块。本实施例中将填料井内部经钢丝网分隔成多个填料井单元，可有效防止呼吸填料堆积，保证呼吸填料在填料井内基本能均匀分布。

本实施例中呼吸填料由三部分组成，分别是钢丝网、天然斜发沸石层和泡沫浮球，呼吸填料中心为泡沫浮球，直径为5cm；泡沫浮球外表面被天然斜发沸石层覆盖，沸石粒径为0.2-0.3cm，覆盖厚度为0.5cm；天然斜发沸石层外表面由钢丝网固定，网孔D×H＝0.1cm×0.1cm。本例中呼吸填料的整体密度略小于水的密度，能均匀漂浮于填料井的水体上，与水体充分接触。

本例中呼吸填料层在无水状态下，呼吸填料层(即填料井内所有呼吸调料堆积的厚度)厚度为0.4m；满水状态下，呼吸填料层(即呼吸填料层满水位时的水位高度，呼吸填料漂浮于呼吸填料层的水体中)厚度为1.2m。

本实施例中进水控制机构位于湿地填料井前端，由进水管和安装于进水管上的流速调节阀门组成，进水管与填料井单元一一对应并连通填料井单元，进水管出水口对应填料井单元内的呼吸填料层。

本例中人工湿地具体流速根据水力负荷、停留时间计算所得，由流速调节阀门控制。同时，进水流速应满足每个填料井单元内部水体形成紊流状态，使得呼吸填料在垂直高度与水平面上无序分布，与水体充分接触。

本例中出水控制机构位于填料井后方，由造流器进水管、造流器、造流器出水管组成。造流器进水管与填料井单元一一对应并连通填料井单元，造流器进水管的进水口对应填料井单元内的卵石承托层，造流器进水管均连通造流器，造流器内部设置液位控制仪，按照预期计算的人工湿地复氧效率，控制人工湿地净化系统内部水量，定期瞬间排水，形成人工湿地净化系统定期排水的潮汐流。造流器出水管连通造流器，位置低于造流器进水管位置并且直接与外部排水口相通，定期排放净化后的水体。

本实施例中在呼吸填料层上方设有水体净化模块，水体净化模块采用生态浮床，生态浮床由实心泡沫板和挺水植物组成，实心泡沫板厚度为0.2m，中间均匀分布若干正方形的通气孔，其他位置打种植孔种植挺水植物。挺水植物选取种植景观性好、耐污力强的水生植物，包括黄菖蒲、再力花、旱伞草、香根草等，利用不同植物配置在人工湿地填料井表面形成良好的景观；同时，植物生根后形成发达的根系系统，利用根系微生物的吸附、同化作用去除氮、磷污染物，起到净化水体的作用。

本实施例中呼吸填料层在无水状态下，生态浮床依靠周围四个角与填料井壁间的弹性绳索悬空于填料井上方；呼吸填料层内达到一定程度时，生态浮床漂浮于水面上。

本实施例的工作原理如下：根据目标人工湿地复氧速率，造流器未达到设定排水水量时，人工湿地处于相对封闭状态，即填料井只有进水没有出水的状态，呼吸填料由于其密度比水小，均匀漂浮于填料井的水体上，通过进水管流速的控制，水体在填料井内部形成紊流状态，带动呼吸填料在填料井中无序运动，有利于防止填料层堵塞现象的发生，以及增加填料与待处理污水的接触。即使长期运行后，呼吸填料表面形成微生物膜，密度逐渐大于水，但通过调节进水管流速，增强填料井内部水体的紊流状态，依旧可以保持呼吸填料在填料井中的运动状态。待填料井蓄积的水量达到设定排水水量时，造流器瞬时将水体从造流器出水口排出，该人工湿地净化系统变回无水状态，同时填料井内呼吸填料充分与空气接触，提高人工湿地复氧效率。