一种高落差可调出水复合潜流人工湿地的制作方法

本实用新型涉及复合潜流人工湿地处理污水技术领域，具体涉及一种高落差可调出水复合潜流人工湿地。

背景技术：

复合潜流人工湿地是将传统的水平潜流人工湿地或垂直潜流人工湿地单元在水平方向或垂直方向进行复合叠加，通过改变单一的水流方向来改善布水均匀性以及潜流湿地填料层内微生物生存环境，提高净化效率，是目前潜流人工湿地研究的热点。

传统的复合潜流人工湿地由于水流方向复杂，而且比起常规的潜流湿地，填料内水流需要穿过更长或更深的填料层，水阻大，水头损失大，比起常规湿地更容易出现堵塞，往往需要在填料层内增加反冲洗装置。在填料层内增加反冲洗装置会增加建设、运行和维护的成本，增大后期管理的难度和复杂性。因此，针对现有技术中存在的不足之处，研究一种抗堵塞能力强的复合潜人工湿地甚为必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种抗堵塞能力强、落差高、出水可调的复合潜流人工湿地。

本实用新型的目的通过以下技术措施实现：

一种高落差可调出水复合潜流人工湿地，包括下行湿地区，上行湿地区环形设置在下行湿地区四周，下行湿地区的底部周向均匀设置有与上行湿地区底部连通的过水孔，下行湿地区的顶部设置有配水管，上行湿地区内从上而下依次设置上行池植被层、第一上行池填料层和第二上行池填料层，第一上行池填料层顶部设置收水管，收水管与出水横管一端连通，出水横管另一端穿出上行湿地区后通过活动弯头与出水立管底端连通。

如上所述的收水管呈环状设置在第一上行池填料层的顶部，出水横管为多个且沿收水管均匀分布。

如上所述的下行湿地区和上行湿地区之间设置有隔墙，过水孔设置在隔墙底部，隔墙的顶部高度高于配水管的水平高度，配水管的水平高度高于上行湿地区的外圈围墙的高度。

如上所述的上行湿地区的外圈围墙包括钢筋混凝土外墙体和设置在钢筋混凝土外墙体顶部的透明钢化玻璃外墙体，钢筋混凝土外墙体的顶部高度与第一上行池填料层的顶部高度一致。

如上所述的下行湿地区和上行湿地区均设置在底板上，底板为混凝土底板或防渗膜。

如上所述的下行湿地区内从上而下依次设置下行池植被层、第一下行池填料层、第二下行池填料层、第三下行池填料层和第四下行池填料层，配水管设置在第一下行池填料层顶部。

如上所述的第一下行池填料层为粒径8～12mm的碎石填料，第二下行池填料层为粒径12～20mm的碎石填料；第三下行池填料层为粒径20～50mm的碎石填料；第四下行池填料层为粒径50～80mm的碎石填料；第一下行池填料层、第二下行池填料层、第三下行池填料层和第四下行池填料层的厚度均为350mm～400mm；

第一上行池填料层为粒径15～30mm的碎石填料，第二上行池填料层为粒径30～60mm的碎石填料，第一上行池填料层和第二上行池填料层的厚度均为350mm～400mm。

如上所述的下行池植被层为美人蕉或芦苇或鸢尾或菖蒲或灯芯草；

当第一上行池填料层上方水深≤0.2m时，所述的上行池植被层为美人蕉或芦苇或鸢尾或菖蒲或灯芯草；当第一上行池填料层上方水深＞0.2m时，所述的上行池植被层为金鱼藻或狐尾藻或苦草或菹草。

如上所述的配水管为dn80～dn150的pe或upvc管，配水管上开设有出水孔，出水孔的孔径为8～15mm，相邻出水孔的孔间距为150～200mm，配水管呈王字型布置在第一下行池填料层的顶部；

所述的收水管为dn150～dn200的pe或upvc管，收水管上开设有进水孔，进水孔的孔径为8～15mm，相邻进水孔的孔间距为150～200mm；

所述的出水横管为dn200～dn250的pe或upvc管，出水立管的材质和管径与出水横管一致。

如上所述的隔墙为钢筋混凝土或砖砌隔墙，过水孔的宽和高范围均为0.15～0.2m，相邻过水孔的间距为0.2～0.3m；

所述的外圈围墙的高度为0.8～1.0m。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、第一下行池填料层和第二下行池填料层顶部之间高差大，能提供足够的水头压力；而且上行湿地区内的填料层厚度比下行湿地区薄很多，水阻小，整体抗堵塞性能好。

2、上行湿地区环形设置在下行湿地区四周，在水平方向上水流方向为从中间至四周，和传统的由一侧至另一侧的线型水流方向相比底部过水断面更大，水平方向上水流最远穿流距离更短，配水更均匀。

3、能保证在湿地正常运行时下行湿地区顶层填料不脱空，又能在下行湿地区顶部的填料出现堵塞时控制放空，和传统整个湿地填料区完全放空的放空方式相比对植物生长影响较小，而且不影响湿地正常连续运行。

4、可以根据顶层水深不同种植不同的植物，灵活多变。外圈围墙在第一上行池填料层高度以上范围采用钢化玻璃，不阻挡光线，能有效促进湿地植物生长。

附图说明

图1是本实用新型的剖面结构示意图；

图2是本实用新型的俯视结构平面图；

图3是本实用新型的隔墙的剖面示意图。

其中：1-下行湿地区；2-上行湿地区；3-出水管；4-隔墙；5-外圈围墙；6-底板；7-配水管；8-下行池植被层；9-第一下行池填料层；10-第二下行池填料层；11-第三下行池填料层；12-第四下行池填料层；13-过水孔；14-上行池植被层；15-第一上行池填料层；16-第二上行池填料层；17-收水管；18-出水横管；19-活动弯头；20-出水立管。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1～3所示，一种高落差可调出水复合潜流人工湿地，包括下行湿地区1，上行湿地区2环形设置在下行湿地区1四周，下行湿地区1的底部周向均匀设置有与上行湿地区2底部连通的过水孔13，下行湿地区1的顶部设置有配水管7，上行湿地区2内从上而下依次设置上行池植被层14、第一上行池填料层15和第二上行池填料层16，第一上行池填料层15顶部设置收水管17，收水管17与出水横管18一端连通，出水横管18另一端穿出上行湿地区2后通过活动弯头19与出水立管20底端连通。

收水管17呈环状设置在第一上行池填料层15的顶部，出水横管18为多个且沿收水管17均匀分布。

下行湿地区1和上行湿地区2之间设置有隔墙4，过水孔13设置在隔墙4底部，隔墙4的顶部高度高于配水管7的水平高度，配水管7的水平高度高于上行湿地区2的外圈围墙的高度。

上行湿地区2的外圈围墙包括钢筋混凝土外墙体和设置在钢筋混凝土外墙体顶部的透明钢化玻璃外墙体，钢筋混凝土外墙体的顶部高度与第一上行池填料层15的顶部高度一致。

下行湿地区1和上行湿地区2均设置在底板6上，底板6为混凝土底板或防渗膜。

下行湿地区1内从上而下依次设置下行池植被层8、第一下行池填料层9、第二下行池填料层10、第三下行池填料层11和第四下行池填料层12，配水管7设置在第一下行池填料层9顶部。

第一下行池填料层9为粒径8～12mm的碎石填料，第二下行池填料层10为粒径12～20mm的碎石填料；第三下行池填料层11为粒径20～50mm的碎石填料；第四下行池填料层12为粒径50～80mm的碎石填料；第一下行池填料层9、第二下行池填料层10、第三下行池填料层11和第四下行池填料层12的厚度均为350mm～400mm；

第一上行池填料层15为粒径15～30mm的碎石填料，第二上行池填料层16为粒径30～60mm的碎石填料，第一上行池填料层15和第二上行池填料层16的厚度均为350mm～400mm。

所述的下行池植被层8为美人蕉或芦苇或鸢尾或菖蒲或灯芯草；

当第一上行池填料层15上方水深≤0.2m时，所述的上行池植被层14为美人蕉或芦苇或鸢尾或菖蒲或灯芯草；当第一上行池填料层15上方水深＞0.2m时，所述的上行池植被层14为金鱼藻或狐尾藻或苦草或菹草。

配水管7为dn80～dn150的pe或upvc管，配水管7上开设有出水孔，出水孔的孔径为8～15mm，相邻出水孔的孔间距为150～200mm，配水管7呈王字型布置在第一下行池填料层9的顶部；

所述的收水管17为dn150～dn200的pe或upvc管，收水管17上开设有进水孔，进水孔的孔径为8～15mm，相邻进水孔的孔间距为150～200mm；

所述的出水横管18为dn200～dn250的pe或upvc管，出水立管20的材质和管径与出水横管18一致。

隔墙4为钢筋混凝土或砖砌隔墙，过水孔13的宽和高范围均为0.15～0.2m，相邻过水孔13的间距为0.2～0.3m；

所述的外圈围墙的高度为0.8～1.0m。

出水横管18、活动弯头19和出水立管20构成出水管3。

本实施例中，一种高落差可调出水复合潜流人工湿地，主要包括下行湿地区1和上行湿地区2，上行湿地区2设在下行湿地区1四周，两者之间通过隔墙4隔开，上行湿地区2和下行湿地区1的底部设置底板6。污水由下行湿地区1顶部配水管7进入，至上而下经下行湿地区处理后通过隔墙4底部的过水孔13进入上行湿地区2，后之下而上经上行湿地区2处理后由第一上行池填料层的顶部的收水管17收集后由出水立管20排出。出水立管20通过活动弯头19与出水横管18连接，出水横管18与收水管17连接，通过活动弯头19可自由调节出水高度。活动弯头19为pe或不锈钢材质，出水立管20在垂直方向上能绕活动弯头19转动，并能在任意角度位置固定，以此调节出水水位。

在本实施例中，下行湿地区1和上行湿地区2的顶层填料之间高差大，水头大，水阻小，而且上行湿地区内的各个填料层比下行湿地区的各个填料层薄很多，水阻小，整体抗堵塞性能好。外圈围墙能蓄高上行湿地区的顶层水位，防止由于落差过大导致下行湿地区顶部的填料层脱空而影响植物生长和填料层的处理效率。上行湿地区的植被层根据顶层水深不同种植不同的植物，灵活多变。

在运行时，初始情况下，下行湿地区1和上行湿地区2内填料空隙比较大，水阻较小，需要通过调节出水立管20将上行湿地区2出水水位控制在较高位置，因为若出水高度低，下行湿地区1顶部的填料会脱空，影响植物生长和填料层处理效率。之后，随着填料层对进水悬浮物的拦截过滤以及填料层内微生物膜的逐步生长，填料层水阻会逐渐增大，这时需要在保证下行湿地区1顶部的填料层不脱空的情况下，逐步降低上行湿地区2出水水位以减少水阻，保证湿地通畅运行，最终各个填料层会达到代谢平衡状态稳定运行。研究表明，湿地填料最易堵塞区域在下行湿地区1第一下行池填料层9表层0～5cm范围内，而通过放空能有效改善填料堵塞状况。本高落差可调出水复合潜流人工湿地在出现堵塞时可通过调节出水高度使得下行湿地区第一下行池填料层9的表层脱空，起到放空效果，和传统整个湿地填料区完全放空的放空方式相比对植物生长影响较小，而且不影响湿地正常连续运行。

实施例2

下行湿地区1规格为：长×宽＝5m×5m。

下行池植被层8为美人蕉，种植密度为9株/㎡。

第一下行池填料层9为粒径8～10mm的碎石填料，厚度为350mm。

第二下行池填料层10为粒径12～15mm的碎石填料，厚度为350mm。

第三下行池填料层11为粒径20～30mm的碎石填料，厚度为350mm。

第四下行池填料层12为粒径50～70mm的碎石填料，厚度为350mm。

配水管7为dn80的pe穿孔管，出水孔的孔径为8mm，相邻出水孔的孔间距为150mm。

隔墙4为钢筋混凝土隔墙，高度为1.6m。过水孔13的宽和高均为0.15m，相邻两个过水孔13的间距为0.2m。

上行湿地区2围绕下行湿地区1四周，上行湿地区2宽度为1m。

上行池植被层14在运行过程中，在第一上行池填料层15顶部水深＞0.2m，种植植物为狐尾藻，种植密度为8丛/㎡。随着水阻不断增大，第一上行池填料层15顶部水深不断降低，当水深≤0.2m时，上行池植被层14种植植物为芦苇，种植密度为12株/㎡。

第一上行池填料层15为粒径15～20mm的碎石填料，厚度为350mm。

第二上行池填料层16为粒径30～50mm的碎石填料，厚度为350mm。

收水管17为dn150的pe穿孔管，进水孔的孔径为10mm，相邻进水孔的孔间距为150mm。

外圈围墙5高度为1.5m，下部0～0.7m高度范围为钢筋混凝土墙体，上部0.7～1.5m范围为钢化玻璃。

出水管3包括出水横管18、活动弯头19和出水立管20。

出水横管18管为dn200的pe管，一端与收水管17连接，一端沿水平方向穿过外圈围墙5。

活动弯头19为pe材质，出水立管20在垂直方向上能以活动弯头19自由转动，并能在任意角度位置固定，以此调节出水水位。

出水立管20为dn200的pe管，出水立管20的管长为0.7m。

底板6为混凝土底板。

其他与实施例1一致。

本实施例2设于一污染较严重的自然水体旁，进水为自然水体经沉淀池沉淀18h后的出水，处理水量为12.5m³/d。在连续运行的前5个月，湿地出水稳定，植被生长良好，之后下行湿地区顶部逐渐出现轻度积水，然后逐步降低出水立管出水高度，下行湿地区顶部积水明显好转，最终在上行湿地区顶部水深在0.1m时达到代谢平衡状态稳定运行，湿地整体保持长期出水通畅。

表1实施例1运行水质监测结果

实施例2

下行湿地区1规格为：长×宽＝6m×6m。

下行池植被层8为芦苇，种植密度为12株/㎡。

第一下行池填料层9为粒径10～12mm的碎石填料，厚度为400mm。

第二下行池填料层10为粒径15～20mm的碎石填料，厚度为400mm。

第三下行池填料层11为粒径30～50mm的碎石填料，厚度为400mm。

第四下行池填料层12为粒径70～80mm的碎石填料，厚度为400mm。

配水管7为dn150的upvc穿孔管，出水孔的孔径为15mm，相邻出水孔的孔间距为200mm。

隔墙4为砖砌隔墙，高度为1.9m。过水孔宽和高均为0.2m，相邻两个过水孔间距为0.3m。

上行湿地区2围绕下行湿地区1四周，宽度为1.2m。

上行池植被层14在运行过程中，在第一上行池填料层15顶部水深＞0.2m，种植植物为菹草，种植密度为9丛/㎡。随着水阻不断增大，第一上行池填料层15顶部水深不断降低，当水深≤0.2m时，上行池植被层14种植植物为鸢尾，种植密度为9株/㎡。

第一上行池填料层15为粒径20～30mm的碎石填料，厚度为400mm。

第二上行池填料层16为粒径50～60mm的碎石填料，厚度为400mm。

收水管17为dn200的upvc穿孔管，进水孔的孔径为20mm，相邻进水孔孔间距为200mm。

外圈围墙5高度为1.8m，下部0～0.8m高度范围为钢筋混凝土墙体，上部0.8～1.8m范围为钢化玻璃。

出水管3包括出水横管18、活动弯头19和出水立管20。

出水横管18管为dn250的upvc管，一端与收水管17连接，一端沿水平方向穿过外圈围墙5。

活动弯头19为不锈钢材质，出水立管20在垂直方向上能以活动弯头19自由转动，并能在任意角度位置固定，以此调节出水水位。

出水立管20为dn250的upvc管，出水立管20的管长为0.9m。

底板6为防渗膜。

其他与实施例1一致。

本实施例3设于一污染较严重的自然水体旁，进水为自然水体经沉淀池沉淀18h后的出水，处理水量为18m³/d。在连续运行的前6个月，湿地出水稳定，植被生长良好，之后下行湿地区顶部逐渐出现轻度积水，然后逐步降低出水立管出水高度，下行湿地区顶部积水明显好转，最终在上行湿地区顶部水深在0.05m时达到代谢平衡状态稳定运行，湿地整体保持长期出水通畅。

表2实施例2运行水质监测结果

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。