[發(fā)明專(zhuān)利]水平潛流人工濕地自動(dòng)排除沉積物的裝置及其人工濕地

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910596179.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110357261A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鋒民;鄭宇;郭得松;儲(chǔ)祺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F3/32
• 分類(lèi)號(hào): C02F3/32
• 代理公司: 青島海昊知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所有限公司 37201
• 代理人: 張中南;邱岳

水平潛流人工濕地自動(dòng)排除沉積物的裝置及其人工濕地，包括一端封閉的大口徑具孔橫管，其上表面兩側(cè)沿軸向開(kāi)有兩排小孔；具孔橫管的敞開(kāi)端與其上方倒U形管的其中一個(gè)端口相連，倒U形管的另一個(gè)端口與出水管相連。在水平潛流人工濕地的填料層底部鋪設(shè)上述具孔橫管，其開(kāi)口端穿出池體側(cè)壁，后通過(guò)彎管連接上述虹吸管。在水平潛流人工濕地運(yùn)行過(guò)程中，一旦水位達(dá)到虹吸管的倒U型部位高度時(shí)，立即發(fā)生虹吸現(xiàn)象，濕地內(nèi)部脫落的生物膜、腐爛變碎的細(xì)小植物根系等沉積物迅速通過(guò)具孔橫管上的小孔抽離出濕地，達(dá)到預(yù)防人工濕地堵塞的目的。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、自動(dòng)化程度高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于水平潛流人工濕地的污水處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種水平潛流人工濕地自動(dòng)排除沉積物的裝置及其人工濕地。

背景技術(shù)

水平潛流人工濕地是由池體、填料、植物和微生物組成，通過(guò)物理、化學(xué)和生物的協(xié)同作用使污水得到凈化的水處理技術(shù)。與表面流人工濕地相比，潛流人工濕地的污水在濕地床的內(nèi)部流動(dòng)，具有負(fù)荷率高，占地面積小，處理效果可靠及耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。

但是，隨著水平潛流人工濕地應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，運(yùn)行過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題，其中最為突出的就是基質(zhì)堵塞，即濕地床體基質(zhì)有效孔隙率減小的過(guò)程。隨著濕地床體堵塞過(guò)程的不斷發(fā)展，濕地厭氧環(huán)境也會(huì)不斷產(chǎn)生，進(jìn)而繼續(xù)加速人工濕地的堵塞，導(dǎo)致填料的滲透系數(shù)減小，污水的滲透速度減緩，容易引起水流不暢、填料表層嚴(yán)重積水、出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、散發(fā)惡臭等一系列環(huán)境問(wèn)題。

有以下幾點(diǎn)造成堵塞的原因：①水平潛流人工濕地內(nèi)部填料之間的孔隙相當(dāng)于一個(gè)大型過(guò)濾器，運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)必然會(huì)截留過(guò)多的懸浮物造成堵塞。Winter等（2003）認(rèn)為在濕地堵塞過(guò)程中，進(jìn)水的COD和懸浮物特別是直徑大于50 μm的顆粒起著關(guān)鍵作用；②水平潛流人工濕地主要依靠微生物的分解代謝和植物的同化吸收處理污水，則必然產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物、腐爛的植物根系，容易造成濕地堵塞；③影響堵塞的化學(xué)機(jī)制也有很多，如基質(zhì)中水相的有機(jī)物組成、pH、溶解氧、氧化還原電位以及固相的礦物成分、表面特性等。

據(jù)美國(guó)環(huán)保局對(duì)100多個(gè)運(yùn)行中人工濕地的調(diào)查顯示，有近一半的人工濕地系統(tǒng)在投入使用后的5年內(nèi)出現(xiàn)了堵塞問(wèn)題，導(dǎo)致其水力傳導(dǎo)系數(shù)降低、除污效果變差、運(yùn)行壽命縮短（朱潔和陳洪斌 2009），進(jìn)而嚴(yán)重影響了人工濕地的污水處理效率，甚至給人工濕地帶來(lái)致命的打擊。因此，尋求解決之法顯得十分迫切。

目前，對(duì)于基質(zhì)堵塞的防治措施日益豐富，但主要還是以預(yù)防為主、防治結(jié)合。污水預(yù)處理、更換濕地填料、間歇進(jìn)水、停床整修、投加化學(xué)藥劑等手段，雖然可以減緩濕地的堵塞，但在實(shí)際應(yīng)用中存在耗能大、成本較高和操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)沉積物的周期性自動(dòng)排除、預(yù)防濕地堵塞的發(fā)生是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種水平潛流人工濕地自動(dòng)排除沉積物的裝置及其人工濕地，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明自動(dòng)排除沉積物的裝置為：在水平潛流人工濕地底部鋪設(shè)上表面兩側(cè)帶有均勻小孔的大口徑具孔橫管，后接虹吸管，利用虹吸原理，將濕地內(nèi)部的沉積物周期性自動(dòng)排除。所述水平潛流人工濕地主體部分由上下兩層組成，上層為復(fù)合土，種植有挺水植物；下層為填料層，填料層具有良好孔隙、水流易于通過(guò)、由填料介質(zhì)組成。所述具孔橫管的最左端是閉口的，管外徑在20-50 cm之間，其上表面兩側(cè)沿軸向開(kāi)有兩排小孔，小孔軸向與垂直方向形成的夾角范圍在20-40°之間，單側(cè)孔間距范圍為10-30 cm，小孔的直徑范圍是2-5 cm。所述虹吸管右側(cè)底部設(shè)有虹吸出水口，用于虹吸出水，出水口低于池體底部0.1-2 m。

本發(fā)明自動(dòng)排除沉積物的方法為：在水平潛流人工濕地運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)水位周期性達(dá)到虹吸管的倒U型部位高度時(shí)，立即發(fā)生虹吸現(xiàn)象，濕地內(nèi)部脫落的生物膜、腐爛變碎的細(xì)小植物根系等沉積物迅速通過(guò)具孔橫管上的小孔自動(dòng)抽離出濕地。