专利名称：高新人工湿地污水处理系统的冬季保温装置技术
技术领域：
本发明涉及一种污水处理装置，具体涉及一种人工湿地污水处理系统的冬季保温
直O
背景技术：
在我国北方地区，冬季气候寒冷，Wallace认为低温会造成湿地系统管道发生破裂，湿地植物休眠，根系微生物代谢减缓甚至停止等现象；同济大学的黄翔峰等人研究发现冬季低温条件下，人工湿地对NH+4-N、TN和TP的去除率分别比夏季低12. 0% 40. 0%、 12. 3% 27. 0%、6. ；34. 0%。东南大学的王世和等人研究发现冬季人工湿地对TP的去除率比夏季低15%左右。清华大学的申欢等人在采用人工湿地净化景观水体水质的示范工程中发现TP和TN的平均去除率比夏季分别降低了 34%和27%，这都说明人工湿地处理效率在冬季会大幅度下降。许多学者和工程人员为了给湿地保温，不得不采取各种保温措施，例如地膜保温、 植物覆盖保温等，都没能取得特别理想的效果。目前，湿地的冬季保温仍然是一大难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人工湿地污水处理系统的冬季保温装置，冬季可以灵活调节湿地的运行方式和湿地的水位形成保温层从而减少气温对湿地的影响，保证人工湿地能够持续稳定运行。为实现上述目的，本发明提供一种人工湿地污水处理系统的冬季保温装置，主要包括人工湿地内垂直且平行地装填有三段填料，填料中布置有通气管；人工湿地的床体高于填料的高度；在三段填料的顶部设置有布水管，三段填料的底部设置有收水管，该收水管的出水口高于人工湿地的床体高度；三段填料的一端上部连接一进水管，另一端下部连接出水管，该出水管的出水口高于人工湿地的床体高度；布水管和进水管分别连接到高位水槽；布水管进水时，进水管和出水管关闭，由收水管的最高出水口出水，形成冰层空气层保温层后调节到中部出水口；进水管进水时，布水管和底层收水管关闭，由出水管的最高出水口出水，形成冰层空气层保温层后调节到中部出水口。通过布水管道的调节，装置可进行水平流湿地与垂直流湿地的相互转化。所述的冬季保温装置，其中，填料为沸石、砾石、石灰石、炉渣、活性炭等以及各种不同填料的组合，本发明是石灰石填料为例进行说明。所述的冬季保温装置，其中，三段填料中，其两端填料的粒径为16_32mm，中段填料
3的粒径为8-16mm。所述的冬季保温装置，其中，布水管和进水管分别通过进水阀连接到高位水槽；该收水管和出水管分别安装有主控阀和处于不同高度的分控阀。所述的冬季保温装置，其中，收水管和出水管上安装的分控阀各为三个，三个分控阀的安装位置分别是高于人工湿地的床体高度、位于填料的中间、位于人工湿地的床体底部。所述的冬季保温装置，其中，布水管为均勻布水，收水管对应中段填料处设有收水孔。所述的冬季保温装置，其中，人工湿地的上层种植去污能力强的挺水植物。可变流湿地可以根据外界具体的气温变化通过布水管道的调节，进行水平流湿地与垂直流湿地的相互转化，克服了水平流湿地夏季进水溶解氧低，垂直流湿地冬季热损失多的缺点，冬季可以灵活调节湿地的运行方式，通过形成冰层空气层保温层从而减少气温对湿地的影响，保证了低温条件下人工湿地能够持续稳定运行。可变流湿地通过垂直流和水平流的相互转化，不同方向的水流冲刷基质以及分解有机物效率高等优势，可以减缓甚至克服堵塞问题。本发明可广泛应用于大中小型人工湿地的冬季保温中，具有无污染、操作简单、投资省、运行费用低、保温效果好、处理能力强、运行效果稳定等特点。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式本发明的人工湿地内垂直地装填有三段填料，本发明的填料为沸石、砾石、石灰石、炉渣、活性炭等以及各种不同填料的组合，本实施例是以石灰石填料为例进行说明。左右两段石灰石填料的粒径为16-32mm，中段石灰石填料的粒径为8_16mm ；石灰石填料的高度为1. 6-1. 8m，床体高度为2. 2-2. 5m ；湿地内均勻布置有通气管；石灰石填料上层的一端和石灰石填料顶部各连接一进水管与布水管；底层的另一端各连接一出水管和收水管；进水管和布水管与高位水槽之间各设置一进水阀；出水管和收水管各设置有一个主控阀和三个分控阀，其中的三个分控阀处于不同高度。人工湿地为垂直下行流时，石灰石填料顶部的布水管连接高位水槽的进水阀和收水管的主控阀开启，进水管的进水阀和出水管的主控阀关闭；人工湿地为水平流时，进水管的进水阀和出水管的主控阀开启，布水管的进水阀和收水管的主控阀关闭。以下结合附图作详细描述。请参阅图1，是本发明的具体结构示意图。需要说明的是，本发明所提到的左、右、上、下等，除有特殊说明外均是以图1所示方向为准。高位进水槽1分别通过上层进水管2和石灰石填料顶部布水管15将欲处理的污水到人工湿地内。人工湿地内垂直地装填有不同粒径的石灰石填料，将人工湿地内部分为左段4、中段5和右段6。具体地，左段4和右段6的石灰石填料的粒径为16-32mm，中段5的石灰石填料的粒径为8-16mm。在一个具体实施例中，人工湿地内填料高度为1. 6-1. 8m，床体高度为2. 2-2. 5m。 人工湿地具有一个进水管2和一个布水管15，一个出水管7和一个收水管16，分别通过各自的进、出水阀控制进出水。具体地，在人工湿地的一侧，高位进水槽1的污水管13与左段 4之间通过进水阀3连接进水管2，污水管13还通过进水阀14与布水管15连接。本发明的布水管15是均勻布水，收水管6上只有在对应中段填料5处设有收水孔。在人工湿地的另一侧，右段6的下部安装有出水管9，出水管9上安装有主控阀7 和分控阀8、10、11。人工湿地的底层安装有收水管16，收水管16上安装有主控阀17和分控阀18、19、20。分控阀8、10、11(18、19、20)中，最高的分控阀10 (19)的高度位置要高于人工湿地的床体高度，最低的分控阀8(18)是处于人工湿地的底部，中间的分控阀11 00)是处于石灰石填料的中部位置。以人工湿地内填料高度1. 6-1. 8m，床体高度2. 2-2. 5m为例， 分控阀分别设计在距离床体底层2. 4m(分控阀10、19)、1.3m(分控阀11,20),0. lm(分控阀 8、18)位置处以调节湿地单元的水位。本发明在冬季运行时的操作是人工湿地为垂直下行流湿地时，进水阀3和出水管9上的主控阀门7关闭，进水阀 14开启，由污水管13通过布水管15开始进水，同时，收水管6上的主控阀门17及分控阀门 19开启，使水位抬升至2. 4m,待上层水位结冰后(一般控制在冰层厚度为0. 4-0. 6m)，由收水管16出水，关闭阀门19，开启阀门18，迅速降低水位，待湿地运行水位下降至2. Om时，关闭阀门18，打开出水阀门20，放水至运行水位，在该水位上形成冰层21和空气层22的保温层，此时将顶部通气管12打开，保证冰下的溶解氧浓度。人工湿地为水平流时，关闭进水阀14和收水管6上的主控阀门17，开启进水阀3 和出水管9上的主控阀门7及分控阀门10，由进水管2开始进水，使水位抬升至2.細，待上层水位结冰后(一般控制在冰层厚度为0.4-0. 6m)，由出水管9出水，关闭阀门10，开启阀门8，迅速降低水位，待湿地运行水位下降至2. Om时，关闭阀门8，打开出水阀门11，放水至运行水位，在该水位上形成冰层21和空气层22的保温层，此时将顶部通气管12打开，保证冰下的溶解氧浓度。垂直流与水平流可以进行转化，转化周期应该根据具体情况确定，如初冬运行为垂直流、深冬运行为水平流。由于本发明的床体高度高出填料0. 6-0. 7m,冬季在填料上方形成0. 4-0. 6m的冰层和0. 1-0. 2m的绝缘空气保温层。本发明的人工湿地的上层种植去污能力强的挺水植物，冬季植物密实的地上茎对冰层的形成起到了支撑的作用。
权利要求
1.一种人工湿地污水处理系统的冬季保温装置，主要包括人工湿地内垂直且平行地装填有三段填料，填料中布置有通气管；人工湿地的床体高于填料的高度；在三段填料的顶部设置有布水管，三段填料的底部设置有收水管，该收水管的出水口高于人工湿地的床体高度；三段填料的一端上部连接一进水管，另一端下部连接出水管，该出水管的出水口高于人工湿地的床体高度；布水管和进水管分别连接到高位水槽；布水管进水时，进水管和出水管关闭，由收水管的最高出水口出水，形成冰层空气层保温层后调节到中部出水口；进水管进水时，布水管和底层收水管关闭，由出水管的最高出水口出水，形成冰层空气层保温层后调节到中部出水口；通过布水管的调节可进行水平流湿地与垂直流湿地的相互转化。
2.根据权利要求1所述的冬季保温装置，其中，填料为沸石、砾石、石灰石、炉渣、活性炭中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的冬季保温装置，其中，三段填料中，其两端填料的粒径为 16-32mm,中段填料的粒径为8_16mm。
4.根据权利要求1所述的冬季保温装置，其中，布水管和进水管分别通过进水阀连接到高位水槽；收水管和出水管分别安装有主控阀和处于不同高度的分控阀。
5.根据权利要求4所述的冬季保温装置，其中，收水管和出水管上安装的分控阀各为三个，三个分控阀的安装位置分别是高于人工湿地的床体高度、位于填料的中间、位于人工湿地的床体底部。
6.根据权利要求1、4或5所述的冬季保温装置，其中，布水管为均勻布水，收水管对应中段填料处设有收水孔。
7.根据权利要求1所述的冬季保温装置，其中，人工湿地的上层种植去污能力强的挺水植物。
全文摘要
一种人工湿地污水处理系统的冬季保温装置，主要包括人工湿地内垂直且平行地装填有三段填料，填料中布置有通气管；在三段填料的顶部设置有布水管，三段填料的底部设置有收水管，该收水管的出水口高于人工湿地的床体高度；三段填料的一端上部连接一进水管，另一端下部连接出水管，该出水管的出水口高于人工湿地的床体高度；布水管和进水管分别连接到高位水槽；布水管进水时，进水管和出水管关闭，由收水管的最高出水口出水，形成冰层空气层保温层后调节到中部出水口；进水管进水时，布水管和底层收水管关闭，由出水管的最高出水口出水，形成冰层空气层保温层后调节到中部出水口。本发明可以通过形成冰层空气层保温层从而提高了冬季湿地的温度。
文档编号C02F3/32GK102557262SQ20121000473
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者何连生, 夏训峰, 姜永海, 席北斗, 张列宇, 许其功 申请人:中国环境科学研究院
