专利名称：高新人工湿地水体处理系统技术
技术领域：
本发明属于水体净化处理系统，具体涉及ー种人工湿地水体处理系统。
背景技术：
人工湿地是ー种综合的生态系统，由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将水体、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，水体与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壌、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对水体、污泥进行处理的ー种技木。其应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得水体处理与资源化的最佳效益。作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。具有缓 冲容量大、处理效果好、エ艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的水体处理。中国专利CN200946117Y公开了ー种折流式潜流人工湿地，该专利所述的人工湿地由进水池、进水堰、湿地床体和出水池组成，所述湿地床体分层铺设有多层过滤基质，所述人工湿地的床体中间部位与水流垂直的方向上设有折流墙，进一歩的，在所述人工湿地床体中间部位的两侧设置有折流墙。所述的折流墙用砖料垒砌即可，也可用塑料板、石灰石等固定在床体边缘。该人工湿地在所述床体的两侧设置折流墙，迫使水体经进水堰的布水孔流入所述人工湿地床体后，呈蛇形流态在湿地基质床中流动，増加了水体流过基质床体的面积，延长水体在湿地中的停留时间以实现高效处理水体。然而，该专利所述的人工湿地系统也存在一些缺点1、虽然流入的水体经过折流墙的引流作用依次重复流经各层基质，不仅达到过滤水体的效果，同时加强了湿地植物对水体中各种无机N、P元素的硝化作用，但是由于该专利所述的湿地床体底端并未设有隔水层，使得水体在流经湿地床体的过程中会大量渗入地下，一方面可能会对地下水或土壤产生污染及危害，另ー方面也不利于经过滤处理后的水源的存储、浪费资源；2、湿地植物在硝化处理无机N、P元素时需要一定的氧气作用，哪怕是较为少量的通气量，否则会因为水中含氧量的过少而产生营养富集作用进而污染整个湿地系统，但该专利所述的人工湿地系统中显然并未考虑这一因素的影响，并没有任何措施预防这ー现象；3、所述折流墙使用砖料垒砌或使用塑料板、石灰石等固定在床体边缘，阻挡水体直接横向流过所述人工湿地床体，因此所述折流墙需要较高的高度以阻止水体大量涌过时不会直接越过折流墙，但是由于受到折流墙高度要求的限制，当水体大量涌过折流墙端部的空隙时，势必会出现过水量不均匀的现象，过大的压カ有可能会冲刷靠近折流墙端部的过滤基质变形，影响长期过滤效果；
4、水体进如进水池后，通过进水堰上的布水孔流入所述湿地床体，虽然水体经过初步的大颗粒污物过滤，但当水体大量涌入时仅仅通过布水孔注入湿地床体，一方面水压过大会对过水堰造成冲击，另一方面当残余的大颗粒污物堵塞布水孔时会影响过水效率，造成积水现象。
中国专利CN2928836Y公开了ー种植物床式水体资源化处理系统，该专利所述的处理系统具有由防渗壁围设成的植物床式构造体，在植物床式内自上而下依次设有填土层、保水层、混合填料层和隔水层，所述的隔水层选用高分子材料制成的防渗膜，进ー步的选用聚氯こ烯或聚丙烯防渗膜。虽然该湿地系统解决的浄化后水体的水源储存问题，但其选用的防渗膜隔水层在隔水防渗的同时也阻隔了地下气体渗入湿地系统，易产生水体富集作用，不利于水质的浄化。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的人工湿地系统中无法同时解决防渗和透气的问题，进而提供ー种具有高防渗性及良好透气性的人工湿地处理系统。为解决上述技术问题，本发明所述的人工湿地水体处理系统，包括
湿地植物；
湿地床体所述湿地床体内部铺设有多层过滤基质，所述湿地床体上部种植有所述湿地植物，水体流经所述湿地床体的各层过滤基质得到浄化处理，所述多层过滤基质从上至下包括粘土介质层、砾石层和碎石层；
进水管设置于所述湿地床体的ー侧，用于将污水注入所述湿地床体中；
过水墙设置于所述进水管与所述湿地床体之间，所述过水墙上设有过水孔，经所述进水管注入的水体经过所述过水孔流入湿地床体；
出水管设置于所述湿地床体与所述进水管相对应的另一端，经过过滤处理后的水体通过所述出水管流出所述湿地床体；
所述湿地床体还包括设置于所述碎石层下层的防滲透气层，所述防渗透气层由防水透气颗粒构成，所述防水透气颗粒之间形成的气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。所述湿地床体内部设有折流墙，水体在所述湿地床体中流经所述折流墙表面，形成蛇形流体。所述折流墙的高度等于所述湿地床体的高度，所述折流墙的两端分别与所述湿地床体的上下表面相砌接，并形成砌接端；
每个所述折流墙的ー个砌接端为含有透水材料的透水砌接端，所述的透水材料形成只能使液态水分子透过的孔隙，且相邻两个所述折流墙的透水砌接端处于不同的水平面，所述透水砌接端的透水系数为(O. 1-1. O) Xl(T2m/s。所述折流墙的高度小于所述湿地床体的高度，所述折流墙相互间隔地分别与所述湿地床体的上下表面相砌接，所述折流墙包括与所述湿地床体上表面相砌接的顶端折流墙以及与所述湿地床体下表面相砌接的底部折流墙，所述顶端折流墙具有与所述湿地床体上表面相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述底部折流墙具有与所述湿地床体底部相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述顶端折流墙和所述底部折流墙的所述自由端均含有透水材料，所述透水材料之间形成只能使液态水分子透过的孔隙。所述孔隙的尺寸为50-150 μ m。所述折流墙的连接端和阻流区均由防水透气颗粒和憎水粘结剂粘结而成，相邻的所述防水透气颗粒之间形成气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。所述湿地床体还包括铺设于所述粘土介质层和所述砾石层之间的碎石过渡层，所述顶端折流墙的所述连接端深入至所述粘土介质层中，所述自由端深入至所述砾石层中；所述底部折流墙的所述连接端深入至所述防渗透气层中，所述自由端深入至所述碎石过渡层中。所述各层过滤基质的空隙大小关系为碎石层 > 砾石层 > 碎石过渡层 > 防渗透气层。所述过水墙含有透水材料，形成可以使液态水分子透过的结构。所述透水材料包括硅砂颗粒和粘结剂，并且至少包含有亲水性粘结剂。所述亲水性粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的ー种或几种，所述环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的分子侧链含有亲水性羧酸盐、磺酸盐、铵盐、羟基或主链上含有非离子型亲水链段。所述防水透气颗粒包括硅砂颗粒和包覆在所述硅砂颗粒上的疏水性物质。所述的疏水性物质为包覆在所述硅砂颗粒上的疏水性树脂膜，所述疏水性树脂膜为由疏水性环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及硅树脂中的ー种或多种形成的膜。所述憎水性粘结剂为含氟环氧树脂粘结剂、含硅环氧树脂粘结剂、有机硅粘结剂、聚氨脂、聚脂树脂及酚醛树脂中的一种或其中几种的混合物。所述湿地植物为芦苇、香蒲或芦竹。
所述疏水性物质为硅砂颗粒的l_8wt%。所述防水透气颗粒之间的孔隙的孔径为O. 001-0. 3 mm,更优的为O. 01-0. 2 mm。本发明的所述的透水材料包含硅砂颗粒和粘结剂，并且至少包含有亲水性粘结齐U，且所用粘结剂占硅砂颗粒的质量百分比不少于20%。所述粘结剂中除亲水性粘结剂以外的粘结剂为树脂粘结剂。所述硅砂颗粒的颗粒粒径为O. 05-2_。所述亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂，更优的为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂三者的任意组合，所述环氧树月旨、聚氨酯和丙烯酸树脂中的分子侧链含有亲水性羧酸盐、磺酸盐、铵盐、羟基或主链上含有非离子型亲水链段。同时，所述环氧树脂中还添加有脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，其用量占环氧树脂的质量百分比为60% ;所述聚氨酯树脂中还添加有聚氨脂固化反应催化齐U。所述的粘结剂中可添加有少量的无机粘结剂、添加有含硅、钦或磷等元素的偶联剂、光稳定剂和/或抗氧化剂、亲水性无机材料，如硅藻土、膨润土、珍珠岩中的ー种或几种。所述防水透气颗粒中的所述疏水性物质为疏水性树脂膜，所述疏水性树脂膜的质量占硅砂颗粒质量的I 8%。所述疏水性树脂膜为由疏水性环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及硅树脂中的ー种或多种形成的膜。较佳地，所述疏水性环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂、聚酰胺树脂改性环氧树脂、聚こ烯醇叔丁醛改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂、酚醛树脂改性环氧树脂、聚酯树脂改性环氧树脂、尿醛三聚氰胺树脂改性环氧树脂、糠醛树脂改性环氧树脂、こ烯树脂改性环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂或硅树脂改性环氧树脂中的ー种或多种；所述疏水性酚醛树脂为ニ甲苯改性酚醛树月旨、环氧树脂改性酚醛树脂或有机硅改性酚醛树脂中的ー种或多种。并且，如以上所述的疏水性树脂可以通过如下的方法改性而获得，具体改性方法为
将环氧树脂，如邻苯ニ甲酸酐或马来酸酐，与油溶性的单体共聚，所述油溶性的单体为丙烯酸烷基酷，甲基丙烯酸烷基酷，こ基丙烯酸、醋酸こ烯酯、こ酸烯丙酯、こ烯基磺酸钠、甲基こ烯基醚、甲基烯丙基醚、甲基丙烯酸ニ甲氨基こ酷、丙烯酸ニ甲氨基こ酷、丙烯酸ニ甲氨基丙酷、丙烯酸ニこ氨基丙酷、丙烯酸ニ甲氨基丁酷、甲基丙烯酸ニ甲氨基こ酷、甲基丙烯酸ニこ氨基こ酯中的任ー种。或者，也可以将环氧树脂接枝改性，形成接枝聚合物；将环氧树脂的亲水性基团，如羟基，与疏水的功能单体发生反应，将其接起来；疏水性的功能单体为苯甲醛，烷基苯甲醛(一大类)，利用羟基与醛基的反应。或者，也可以将环氧树脂进行取代反应，在光照的催化反应下，用氯气參与取代反应，将卤素接到环氧树脂上面，以改善疏水性能。
另外，所述疏水性树脂膜中可以加入有固化剂，并且，对于不同的树脂加入不同的固化剂，其中，固化剂的选择具体如下
对于缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂、聚酰胺树脂改性环氧树月旨、聚こ烯醇叔丁醛改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂、酚醛树脂改性环氧树脂、聚酯树脂改性环氧树脂、尿醛三聚氰胺树脂改性环氧树脂、糠醛树脂改性环氧树脂、こ烯树脂改性环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂或硅树脂改性环氧树脂，较佳的固化剂为脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、叔胺中的任ー种或几种；
对于ニ甲苯改性酚醛树脂、环氧树脂改性酚醛树脂或有机硅改性酚醛树脂，较佳的固化剂为六次甲基四肢；
对于有机硅树脂而言，较佳的固化剂为ニ丁基二月桂酸锡或N，N，N’，N’ 一四甲基胍盐中的任ー种或几种；
对于疏水性聚氨酯树脂，其固化剂为甲苯ニ异氰酸酯TDI和三甲氧苄胺嘧啶TMP的加成物，TDI和含羟基组份的预聚物及单组份潮气固化剂、TDI的三聚体。对于不饱和聚酯(对苯ニ甲酸与こニ醇的聚合物)，常温时所加入的固化剂为过氧化酮和环烷酸钴；加热时所加入的固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化ニ碳酸酯、ニ烷基过氧化物、过氧化辛酸叔己酯和过氧化ニ碳酸双酯中的ー种或几种。并且，所述的疏水性物质还可以为聚四氟こ烯、植物油、硅铜、硅氧烷、烃以及共聚合聚偏氯こ烯中的任意ー种或其组合。较佳地，所述烃包括石蜡、煤油、柴油、原油、石油馏出物、溶剂油及脂族溶剂中的任意ー种或其组合。其中，所述疏水性物质为涂覆于所述硅砂颗粒上，并且将所述疏水性物质涂覆于所述硅砂颗粒上的方法为喷雾、浸溃或浸泡硅砂颗粒于疏水性物质的液体溶液中以化学涂覆硅砂颗粒；或者为应用疏水性物质的薄膜片材涂覆到硅砂颗粒中；或者为将加热的硅砂颗粒放置于疏水性物质中，熔融疏水性物质到硅砂颗粒；或者为电镀、等离子喷涂、溅射、流化及粉末涂覆的方式将疏水性物质涂覆到硅砂颗粒上。本发明所述的折流墙的连接端和阻流区的制备方法为将硅砂颗粒与憎水粘结剂混合后倒入搅拌机搅拌均匀；然后将包覆憎水粘结剂的硅砂颗粒倒入砖块成型模具；最后于50-120°C温度下固化2-4h，成型脱模即可。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点
I、所述湿地床体的底部铺设有防滲透气层，所述防渗透气层上遍布有由相邻所述防水透气颗粒之间形成的气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙，一方面可有效防止净化过程中的水体流失至地下水引起污染，另一方面又能将水体层与地层地气接通，可以有效地防止水体变质和水环境恶化，能使水体保持生态平衡。2、所述折流墙的在水流经过的一端含有透水材料，当水体大量涌过折流墙的空隙时可以起到分流的作用，有助于减弱水流对折流墙的压力，同时可以有效防止人工湿地的堵塞问题，同时折流墙的透水材料之间形成的孔隙的尺寸为50-150 μ m,尽可以使水分子得以透过，在透水的同时也可以起到一定的滤水效果。3、所述折流墙的连接端和阻流区由防水透气颗粒和憎水性粘结剂制备而成，一方面起到引导折流的作用，同时也可以保证整个湿地系统内部的气体流动性良好，可以有效地防止水体变质和水环境恶化，促使水体保持生态平衡。4、所述过水墙含有透水材料，可以保证在过水孔意外堵塞的情况下，水体直接透过墙体渗入，保证了所述湿地系统的正常运行。5、经数据监测可知，污水流入所述的人工湿地处理系统后，经过第一级折流墙时水质悬浮物SS已经去除82% ;流经整个人工湿地后，污染物去除情况为C0D>85% mg/1、SS<10mg/L、NH3-N的去除率高达95%以上，达到城镇水体处理ニ级标准的規定。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进ー步详细的说明，其中
图I为本发明所述的人工湿地处理系统的结构示意图。图中附图标记表示为1-细砂覆盖层、2-粘土介质层、3-碎石过渡层、4-砾石层、5-碎石层、6-碎石过渡层、7-防滲透气层、8- 土基层、9-顶端折流墙、10-进水管、11-过水墙、12-过水孔、13-出水管、14-放空管、15-湿地植物、16-底部折流墙。
具体实施例方式如图I所示，本发明所述的人工湿地水体处理系统，包括湿地植物15、进水管10、过水墙11、湿地床体、出水管13以及放空管14。所述湿地植物15选用芦苇、香蒲或芦竹；所述进水管10设置于所述湿地床体的ー侧，用于将已滤除大颗粒污物的水体注入所述人エ湿地中；所述过水墙11设置于所述进水管与所述湿地床体之间，其上设置有过水孔12，经所述进水管10注入的水体经过所述过水孔12流入所述湿地床体，所述过水墙含有透水材料，形成50-150 μ m的孔隙，可以使液态水分子透过的结构；所述湿地床体内部铺设有多层过滤基质，水体流经所述湿地床体的各层过滤基质得到浄化处理；所述出水管13设置于所述湿地床体中与所述进水管10相对应的另一端，用于将经过过滤处理过的水体排出所述湿地床体并收集起来；所述放空管14用于所述湿地系统检修时排空残余水体。
所述湿地床体内的多层过滤基质从上至下依次铺设有细砂覆盖层I、粘土介质层2、碎石过渡层3、砾石层4、碎石层5、碎石过渡层6、防滲透气层7以及土基层8，所述各层过滤基质的空隙大小关系为所述碎石层5>所述砾石层4>所述碎石过渡层3和所述碎石过渡层6>所述防渗透气层7。所述湿地植物种植于粘土介质层2中，所述防渗透气层7由防水透气颗粒构成，相邻的所述防水透气颗粒之间形成的气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。所述湿地床体内部设有与所述湿地床体相垂直且小于所述湿地床体高度的折流墙，所述折流墙相互间隔的分别与所述湿地床体的上下表面相砌接形成折流结构。当水体流经所述湿地床体吋，迫使水体呈蛇形流态在湿地床体中流动，延长水体在所述湿地床体中的停留时间，进ー步提高过滤处理的效果。所述折流墙包括与所述湿地床体上表面相砌接的顶端折流墙9以及与所述湿地床体下表面相砌接的底部折流墙16，所述顶端折流墙9具有与所述湿地床体上表面相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述底部折流墙16具有与所述湿地床体底部下表面相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述顶端折流墙9和所述底部折流墙16的自由端均含有透水材料，形成50-150 μ m的孔隙,可以使液态水分子透过的结构。所述连 接端和阻流区均由防水透气颗粒和憎水粘结剂粘结而成，相邻的所述防水透气颗粒之间形成气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。所述顶端折流墙9的所述连接端深入至所述粘土介质层2中，所述自由端深入至所述砾石层4中；所述底部折流墙16的所述连接端深入至所述防渗透气层7中，所述自由端深入至所述碎石过渡层3中。作为可以变换的结构，本发明所述的折流墙的高度等于所述湿地床体的高度，所述折流墙的两端分别与所述湿地床体的上下表面相砌接，并形成砌接端，每个所述折流墙有且仅有ー个砌接端含有透水材料，形成50-150 μ m只能使液态水分子透过的孔隙，且相邻两个所述折流墙之间具有不同位置的透水砌接端，所述透水砌接端的透水系数为(O. 1-1. O) XlO-Vs0本发明所述的透水材料包含硅砂颗粒和粘结剂，并且至少包含有亲水性粘结剂，且所用粘结剂占硅砂颗粒的质量百分比不少于20%。所述粘结剂中除亲水性粘结剂以外的粘结剂为树脂粘结剂。所述硅砂颗粒的颗粒粒径为O. 05-2_。所述亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂，更优的为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中ー种或几种的混合物，所述环氧树月旨、聚氨酯和丙烯酸树脂中的分子侧链含有亲水性羧酸盐、磺酸盐、铵盐、羟基或主链上含有非离子型亲水链段。同时所述环氧树脂中还添加有脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，其用量占环氧树脂的质量百分比为60% ;所述聚氨酯树脂中还添加有聚氨脂固化反应催化齐U。所述的粘结剂中可添加有少量的无机粘结剂、添加有含硅、钦或磷等元素的偶联剂、光稳定剂和/或抗氧化剂、亲水性无机材料，如硅藻土、膨润土、珍珠岩中的ー种或几种。本发明所述防渗透气层7即为ー种防水透气颗粒层，该防水透气颗粒层既能起到良好的防渗效果又能将水体层与地层地气接通，可以有效地防止水体变质和水环境恶化，能使水体保持生态平衡。具体而言，该疏水颗粒包括硅砂颗粒及包覆硅砂颗粒的疏水性物质。所述防水透气颗粒中的所述疏水性物质为疏水性树脂膜。其中该疏水性树脂膜于ー个或多个硅砂颗粒表面形成覆膜。所述硅砂颗粒的粒径较佳为6 300目，更佳为100 200目。并且，于所述疏水颗粒中，所述疏水性树脂膜的质量占硅砂颗粒质量的I 8%。所述疏水性树脂膜为由疏水性环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及硅树脂中的ー种或多种形成的膜。较佳地，所述疏水性环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂、聚酰胺树脂改性环氧树脂、聚こ烯醇叔丁醛改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂、酚醛树脂改性环氧树脂、聚酯树脂改性环氧树脂、尿醛三聚氰胺树脂改性环氧树脂、糠醛树脂改性环氧树脂、こ烯树脂改性环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂或硅树脂改性环氧树脂中的一种或多种；所述疏水性酚醛树脂为ニ甲苯改性酚醛树脂、环氧树脂改性酚醛树脂或有机硅改性酚醛树脂中的ー种或多种。并且，如以上所述的疏水性树脂可以通过如下的方法改性而获得，具体改性方法为
将环氧树脂，如邻苯ニ甲酸酐或马来酸酐，与油溶性的单体共聚，所述油溶性的单体为丙烯酸烷基酷，甲基丙烯酸烷基酷，こ基丙烯酸、醋酸こ烯酯、こ酸烯丙酯、こ烯基磺酸钠、甲基こ烯基醚、甲基烯丙基醚、甲基丙烯酸ニ甲氨基こ酷、丙烯酸ニ甲氨基こ酷、丙烯酸ニ甲氨基丙酷、丙烯酸ニこ氨基丙酷、丙烯酸ニ甲氨基丁酷、甲基丙烯酸ニ甲氨基こ酷、甲基丙烯酸ニこ氨基こ酯中的任ー种。或者，也可以将环氧树脂接枝改性，形成接枝聚合物；将环氧树脂的亲水性基团，如羟基，与疏水的功能单体发生反应，将其接起来；疏水性的功能单体为苯甲醛，烷基苯甲醛(一大类)，利用羟基与醛基的反应。或者，也可以将环氧树脂进行取代反应，在光照的催化反应下，用氯气參与取代反应，将卤素接到环氧树脂上面，以改善疏水性能。另外，所述疏水性树脂膜中可以加入有固化剂，并且，对于不同的树脂加入不同的固化剂，其中，固化剂的选择具体如下
对于缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂、聚酰胺树脂改性环氧树脂、聚こ烯醇叔丁醛改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂、酚醛树脂改性环氧树脂、聚酯树脂改性环氧树脂、尿醛三聚氰胺树脂改性环氧树脂、糠醛树脂改性环氧树脂、こ烯树脂改性环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂或硅树脂改性环氧树脂，较佳的固化剂为脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、叔胺中的任ー种或几种。对于ニ甲苯改性酚醛树脂、环氧树脂改性酚醛树脂或有机硅改性酚醛树脂，较佳的固化剂为六次甲基四肢。对于有机硅树脂而言，较佳的固化剂为ニ丁基二月桂酸锡或N，N，N’，N’ 一四甲基胍盐中的任ー种或几种。对于疏水性聚氨酯树脂，其固化剂为甲苯ニ异氰酸酯TDI和三甲氧苄胺嘧啶TMP的加成物，TDI和含羟基组份的预聚物及单组份潮气固化剂、TDI的三聚体。对于不饱和聚酯(对苯ニ甲酸与こニ醇的聚合物)，常温时所加入的固化剂为过氧化酮和环烷酸钴；加热时所加入的固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化ニ碳酸酯、ニ烷基过氧化物、过氧化辛酸叔己酯和过氧化ニ碳酸双酯中的ー种或几种。 并且，所述的疏水性物质还可以为聚四氟こ烯、植物油、硅铜、硅氧烷、烃以及共聚合聚偏氯こ烯中的任意ー种或其组合。较佳地，所述烃包括石蜡、煤油、柴油、原油、石油馏 出物、溶剂油及脂族溶剂中的任意ー种或其组合。
其中，所述疏水性物质为涂覆于所述硅砂颗粒上，并且将所述疏水性物质涂覆于所述硅砂颗粒上的方法为喷雾、浸溃或浸泡硅砂颗粒于疏水性物质的液体溶液中以化学涂覆硅砂颗粒；或者为应用疏水性物质的薄膜片材涂覆到硅砂颗粒中；或者为将加热的硅砂颗粒放置于疏水性物质中，熔融疏水性物质到硅砂颗粒；或者为电镀、等离子喷涂、溅射、流化及粉末涂覆的方式将疏水性物质涂覆到硅砂颗粒上。本发明所述的折流墙的连接端和阻流区的制备方法为将硅砂颗粒与憎水粘结剂混合后倒入搅拌机搅拌均匀；然后将包覆憎水粘结剂的硅砂颗粒倒入砖块成型模具；最后于50-120°C温度下固化2-4h，成型脱模即可。所述憎水性粘结剂为含氟环氧树脂粘结剂、含硅环氧树脂粘结剂、有机硅粘结剂、聚氨脂、聚脂树脂及酚醛树脂中的一种或其中几种的混合物。所述防水透气颗粒之间的孔隙的孔径为O. 001-0. 3 mm,更优的为O. 01-0. 2 mm。
实施例I
如图I所示，本发明所述的人工湿地水体处理系统，包括湿地植物15、进水管10、过水墙11、湿地床体、出水管13以及放空管14，所述湿地植物15选用芦苇。所述湿地系统的坡度i=0. 2%。所述湿地床体内的多层过滤基质从上至下依次铺设有细砂覆盖层I、粘土介质层
2、碎石过渡层3、砾石层4、碎石层5、碎石过渡层6、防滲透气层7以及土基层8，所述各层过滤基质的空隙大小关系为所述碎石层5>所述砾石层4>所述碎石过渡层3和所述碎石过渡层6>所述防渗透气层7。所述湿地植物种植于粘土介质层2中，所述防渗透气层7由防 水透气颗粒构成，相邻的所述防水透气颗粒之间形成的气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。所述湿地床体内部设有与所述湿地床体相垂直且小于所述湿地床体高度的折流墙，所述折流墙相互间隔的分别与所述湿地床体的上下表面相砌接形成折流结构。当水体流经所述湿地床体吋，迫使水体呈蛇形流态在湿地床体中流动，延长水体在所述湿地床体中的停留时间，进ー步提高过滤处理的效果。所述折流墙包括与所述湿地床体上表面相砌接的顶端折流墙9以及与所述湿地床体下表面相砌接的底部折流墙16，所述顶端折流墙9具有与所述湿地床体上表面相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述底部折流墙16具有与所述湿地床体底部下表面相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述顶端折流墙9和所述底部折流墙16的自由端均含有透水材料，形成可以使液态水分子透过的结构。所述连接端和阻流区均由防水透气颗粒和憎水粘结剂粘结而成，相邻的所述防水透气颗粒之间形成气体分子能够通过且液态水分子不能透过的约O. 05-0. Imm孔隙。所述顶端折流墙9的所述连接端深入至所述粘土介质层2中，所述自由端深入至所述砾石层4中；所述底部折流墙16的所述连接端深入至所述防渗透气层7中，所述自由端深入至所述碎石过渡层3中。本实施例所述折流墙自由端的制备取O. 2-0. 4mm目硅砂颗粒如石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4. 6g，亲水性环氧树脂O. 46 g，脂肪族多胺固化剂I. 4g，偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷560 :0. 12g，光稳定剂UV-320 :0. 012g和抗氧剂1010 :0. 006g以及珍珠岩粉lg，混合均匀并固化即可。本实施例所述折流墙连接端和限流区的制备取陶粒与含氟环氧树脂粘结剂混合后倒入搅拌机搅拌均匀；然后将混合后的混合物倒入砖块成型模具；最后于50-120°C温度下固化2-4h，成型脱模即可。所述防水透气颗粒包括硅砂颗粒和包覆在所述硅砂颗粒上的疏水性聚四氟こ烯。所述娃砂颗粒为粒径为O. 1-0. 3mm的石英砂。所述疏水性聚四氟こ烯为娃砂颗粒的3wt%。所述疏水性聚四氟こ烯涂覆于所述硅砂颗粒上的方法为
1)将疏水性聚四氟こ烯加热至熔融状态；
2)将硅砂颗粒加热至210°C时，加入所述疏水性聚四氟こ烯，30秒搅拌混匀，使所述疏水性聚四氟こ烯均匀分散于所述硅砂颗粒表面；
3)将六次甲基四肢固化剂(占硅砂颗粒的O.015wt%)加入上述制备得到的混合物中，搅拌混勻，固化60秒；
4)将氧化聚こ烯蜡润滑剂(占硅砂颗粒的O.009wt%)加入固化好的混合物中，搅拌均匀，冷却，过筛，即得。实施例2
本实施例所述的人工湿地的结构与实施例I基本相同，其区别在于所述的折流墙的高度等于所述湿地床体的高度，所述折流墙的两端分别与所述湿地床体的上下表面相砌接形成砌接端，每个所述折流墙的ー个砌接端为含有透水材料的透水砌接端，所述的透水材料形成50-150 μ m只能使液态水分子透过的孔隙，所述透水砌接端的透水系数为(O. 1-1.0) X10_2m/s，且相邻两个所述折流墙的透水砌接端处于不同的水平面。所述湿地植物15为香蒲。相邻的所述防水透气颗粒之间形成气体分子能够通过且液态水分子不能透过的O. 01-0. 2mm的孔隙。本实施例所述折流墙砌接端的制备取O. 2-0. 7mm目石英砂10kg，粘结剂为含经基的丙烯酸树脂600g和75%的HDI缩ニ脲200g，亲水性环氧树脂6g，水泥lg，硅酸盐5g，硅烷偶联剂550 :3g，光稳定剂UV-326 :0. 6g和抗氧剂1010 :0. 9g，固化反应催化剂为O. 5%的环烷酸铅溶液O. 5g、二月桂酸ニ丁基锡O. 9g，混合均匀并固化即可。所述防水透气颗粒包括硅砂颗粒和涂覆在所述硅砂颗粒上的疏水性环氧树脂。所述硅砂颗粒为粒径为O. 075-0. 3mm的石英砂。所述疏水性环氧树脂为硅砂颗粒的5wt%。所述疏水性环氧树脂是由马来酸酐与苯甲醛接枝共聚制得。所述疏水性环氧树脂涂覆于所述硅砂颗粒上的方法为
1)将疏水性环氧树脂加热至熔融状态；
2)将硅砂颗粒加热至220°C时，加入所述环氧树脂，60秒搅拌混匀，使所述酚醛树脂均匀分散于所述硅砂颗粒表面；
3)将脂肪族胺固化剂(占硅砂颗粒的10wt%)加入上述制备得到的混合物中，搅拌混匀， 固化120秒；
4)将硬脂酸酰胺润滑剂(占硅砂颗粒的I.25wt%)加入固化好的混合物中，搅拌均匀，冷却，过筛，即得。实施例3本实施例所述的人工湿地的结构与实施例I相同，所述湿地植物15为芦竹。相邻的所述防水透气颗粒之间形成气体分子能够通过且液态水分子不能透过的O. 05-0. 2mm的孔隙。本实施例所述折流墙自由端的制备取O. 2-0. 4mm硅砂颗粒15kg，粘合剂为70%的650聚醋溶液600g和75%的HDI的缩ニ脲溶液560g，硅藻土 10g，亲水性环氧树脂360g，水泥IOg ;加入硅烷偶联剂550 :5g，光稳定剂UV-327 :0. 6g ;抗氧剂1222 :0. 9g，环烷酸锌
I.8g ;扩链剂与交联剂为三轻甲基丙烷20g，混合均匀并固化即可。本实施例所述折流墙连接端和限流区的制备取硅砂颗粒与酚醛树脂粘结剂混合后倒入搅拌机搅拌均匀；然后将混合后的混合物倒入砖块成型模具；最后于50_120°C温度下固化2_4h，成型脱模即可。所述防水透气颗粒包括硅砂颗粒和包覆在所述硅砂颗粒上的疏水性酚醛树脂，所述娃砂颗粒为粒径为O. 075-0. 3mm的石英砂。所述疏水性酹醒树脂为娃砂颗粒的lwt%。所述疏水性酚醛树脂是由马来酸酐与こ烯基磺酸钠共聚制得。所述酚醛树脂涂覆于所述硅砂颗粒上的方法为
1)将酚醛树脂加热至熔融状态；
2)将硅砂颗粒加热至220°C时，加入所述酚醛树脂，60秒搅拌混匀，使所述酚醛树脂均匀分散于所述硅砂颗粒表面；
3)将脂肪族胺固化剂(占硅砂颗粒的10wt%)加入上述制备得到的混合物中，搅拌混匀，固化120秒；
4)将硬脂酸酰胺润滑剂(占硅砂颗粒的I.25wt%)加入固化好的混合物中，搅拌均匀，冷却，过筛，即得。对本发明所述的人工湿地处理系统进行水质监测，流经所述人工湿地处理系统前
后水质指标检测值见下表
权利要求
1.ー种人工湿地水体处理系统，其特征在于包括 湿地植物(15)； 湿地床体所述湿地床体内部铺设有多层过滤基质，所述湿地床体上部种植有所述湿地植物(15)，水体流经所述湿地床体的各层过滤基质得到浄化处理，所述多层过滤基质从上至下包括粘土介质层(2)、砾石层(4)和碎石层(5)； 进水管(10):设置于所述湿地床体的ー侧，用于将污水注入所述湿地床体中； 过水墙(11):设置于所述进水管与所述湿地床体之间，所述过水墙上设有过水孔(12)，经所述进水管(10)注入的水体经过所述过水孔(12)流入湿地床体； 出水管(13):设置于所述湿地床体与所述进水管(10)相对应的另一端，经过过滤处理后的水体通过所述出水管(13)流出所述湿地床体； 所述湿地床体还包括设置于所述碎石层(5)下层的防滲透气层(7)，所述防渗透气层(7)由防水透气颗粒构成，所述防水透气颗粒之间形成气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。
2.根据权利要求I所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述湿地床体内部设有折流墙，水体在所述湿地床体中流经所述折流墙表面，形成蛇形流体。
3.根据权利要求2所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述折流墙的高度等于所述湿地床体的高度，所述折流墙的两端分别与所述湿地床体的上下表面相砌接,并形成砌接端； 每个所述折流墙的ー个砌接端为含有透水材料的透水砌接端，所述的透水材料形成只能使液态水分子透过的孔隙，且相邻两个所述折流墙的透水砌接端处于不同的水平面，所述透水砌接端的透水系数为(O. 1-1. O) X l(T2m/s。
4.根据权利要求2所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述折流墙的高度小于所述湿地床体的高度，所述折流墙相互间隔地分别与所述湿地床体的上下表面相砌接，所述折流墙包括与所述湿地床体上表面相砌接的顶端折流墙(9)以及与所述湿地床体下表面相砌接的底部折流墙(16)，所述顶端折流墙(9)具有与所述湿地床体上表面相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述底部折流墙(16)具有与所述湿地床体底部相砌接的连接端、远离所述连接端的自由端以及在所述连接端和所述自由端之间的阻流区，所述顶端折流墙(9)和所述底部折流墙(16)的所述自由端均含有透水材料，所述透水材料之间形成只能使液态水分子透过的孔隙。
5.根据权利要求3或4所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述孔隙的尺寸为50-150 μ m。
6.根据权利要求4所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述折流墙的连接端和阻流区均由防水透气颗粒和憎水粘结剂粘结而成，所述防水透气颗粒之间形成气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。
7.根据权利要求6所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述湿地床体还包括铺设于所述粘土介质层(2)和所述砾石层(4)之间的碎石过渡层(3)，所述顶端折流墙(9)的所述连接端深入至所述粘土介质层(2)中，所述自由端深入至所述砾石层(4)中；所述底部折流墙(16)的所述连接端深入至所述防渗透气层(7)中，所述自由端深入至所述碎石过渡层(3)中。
8.根据权利要求7所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述各层过滤基质的空隙大小关系为碎石层(5) >砾石层(4) >碎石过渡层(3) >防滲透气层(7)。
9.根据权利要求3或8所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述过水墙(11)含有透水材料，形成可以使液态水分子透过的结构。
10.根据权利要求3或4任一项所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述透水材料包括硅砂颗粒和粘结剂，并且至少包含有亲水性粘结剂。
11.根据权利要求10所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述亲水性粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的ー种或几种，所述环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的分子侧链含有亲水性羧酸盐、磺酸盐、铵盐、羟基或主链上含有非离子型亲水链段。
12.根据权利要求I或6所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述防水透气颗粒包括硅砂颗粒和包覆在所述硅砂颗粒上的疏水性物质，所述的疏水性物质为包覆在所述硅砂颗粒上的疏水性树脂膜，所述疏水性树脂膜为由疏水性环氧树月旨、酚醛树脂、聚氨酯树脂及硅树脂中的ー种或多种形成的膜。
13.根据权利要求6或7或8所述的人工湿地水体处理系统，其特征在于 所述憎水性粘结剂为含氟环氧树脂粘结剂、含硅环氧树脂粘结剂、有机硅粘结剂、聚氨月旨、聚脂树脂及酚醛树脂中的一种或其中几种的混合物。
全文摘要
本发明属于水体净化处理系统，具体涉及一种人工湿地水体处理系统。本发明所述的人工湿地水体处理系统包括湿地植物、湿地床体、进水管、过水墙以及出水管，所述湿地床体内的多层过滤基质从上至下包括粘土介质层、碎石过渡层、砾石层、碎石层和防渗透气层，所述防渗透气层由防水透气颗粒构成，所述防水透气颗粒之间形成的气体分子能够通过且液态水分子不能透过的孔隙。铺设的所述防渗透气层一方面可有效防止净化过程中水体流失至地下水引起污染，另一方面又能将水体层与地层地气接通，可以有效地防止水体变质和水环境恶化，能使水体保持生态平衡。
文档编号C02F3/34GK102674552SQ20111005426
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者吴丹雄, 秦升益, 贾屹海, 郭建雄, 陈梅娟 申请人:北京仁创科技集团有限公司
