本發(fā)明涉及人工濕地污水處理技術(shù)，具體說是一種新型基質(zhì)材料在人工濕地中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

人工濕地是一種人工建造和監(jiān)督控制的與自然濕地相類似的地面。由植物(水生植物或沼生植物等)、微生物(細(xì)菌和真菌等)和填料基質(zhì)(碎石、陶粒等)三個(gè)相互依存要素組成污水處理生態(tài)系統(tǒng)。

人工濕地通過植物的光合作用及莖、根的輸氧作用，供給濕地床除污需要的氧氣，同時(shí)利用發(fā)達(dá)的植物根系及填料表面生長(zhǎng)的生物膜的凈化作用、填料床體的截留和吸附作用以及植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的凈化。水在水體和濕地之間不斷循環(huán)，可以有效去除水中的多種污染物，使水體長(zhǎng)期保持較好的水質(zhì)狀況。

基質(zhì)是人工濕地大部分物理化學(xué)和生物反應(yīng)的所在地。它不僅為植物生長(zhǎng)、微生物附著提供適宜條件，自身還通過物理化學(xué)吸附，沉降絡(luò)合等作用有效去除污染物質(zhì)；基質(zhì)也為污水在其中的滲流提供良好的水力條件

人工濕地填料基質(zhì)的選擇一般滿足以下幾個(gè)條件：(1)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，這是因?yàn)樘盍匣|(zhì)要長(zhǎng)期經(jīng)受污水的沖刷；(2)比表面積大，孔隙率高，孔徑大，擁有很好的吸附能力；(3)化學(xué)穩(wěn)定性良好，不能產(chǎn)生二次污染；(4)滲透性能好，水頭損失小，不易產(chǎn)生阻塞問題；(5)有利于微生物附著和植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)污水處理效果；(6)價(jià)格合理，降低濕地造價(jià)。

選取人工濕地填料基質(zhì)時(shí)應(yīng)盡量就地取材，同時(shí)滿足貨源充足，價(jià)廉易得等條件。一般的填料基質(zhì)由土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石、碎瓦片或灰渣等構(gòu)成。這其中最常使用的是碎石，此外還有沸石、土壤、鵝卵石、煤渣、粉煤灰等。

在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于來水中含有大量的不溶性固體懸浮物，且有機(jī)質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)的積累效應(yīng)，致使系統(tǒng)易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。這將導(dǎo)致濕地基質(zhì)的滲透系數(shù)急劇下降，過水能力降低，引發(fā)惡臭，蚊蠅滋生，惡化運(yùn)行環(huán)境，降低污染物的去除效果。

人工濕地系統(tǒng)中填料基質(zhì)是濕地植物和微生物賴以生存的基礎(chǔ)，這些基質(zhì)一方面為微生物的生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的依附表面，同時(shí)也為水生植物提供載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并為濕地中大部分的物理、化學(xué)和生物反應(yīng)提供反應(yīng)界面，因此選擇合適的填料基質(zhì)是決定濕地生態(tài)系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通過分析目前常規(guī)人工濕地在運(yùn)營(yíng)過程中易出現(xiàn)的問題，本發(fā)明擬重點(diǎn)解決以下問題：

①改善目前普遍存在的基質(zhì)吸附能力不足的問題；

②改善生物親和性，提高填料基質(zhì)的掛膜能力；

③提高系統(tǒng)抗堵塞能力。

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種水平流人工濕地，解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種水平流人工濕地，包括防滲結(jié)構(gòu)、生態(tài)種植層和生態(tài)凈化層，所述生態(tài)凈化層位于所述防滲結(jié)構(gòu)的上部，所述生態(tài)凈化層的上方鋪設(shè)有隔離層，所述隔離層上方鋪設(shè)有生態(tài)種植層；

所述防滲結(jié)構(gòu)設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口位于所述防滲結(jié)構(gòu)的一側(cè)，所述出水口位于所述防滲結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，所述進(jìn)水口高于所述出水口；

所述生態(tài)凈化層內(nèi)填充火山巖，所述生態(tài)種植層內(nèi)填充原土、植物秸稈和蛭石；

所述隔離層填充粗砂。

進(jìn)一步的，所述生態(tài)凈化層從上至下依次包括生態(tài)凈化上層、生態(tài)凈化中層和生態(tài)凈化下層，所述生態(tài)凈化上層與生態(tài)凈化中層之間設(shè)置有透水網(wǎng)格，所述生態(tài)凈化中層與生態(tài)凈化下層之間設(shè)置有所述透水網(wǎng)格；所述生態(tài)凈化上層粒徑5mm-10mm，所述生態(tài)凈化中層粒徑10mm-30mm，所述生態(tài)凈化下層粒徑30mm-50mm。

進(jìn)一步的，所述生態(tài)凈化上層鋪設(shè)厚度10cm-20cm；所述生態(tài)凈化中層鋪設(shè)厚度10cm-30cm；所述生態(tài)凈化下層鋪設(shè)厚度10cm-30cm。

進(jìn)一步的，所述生態(tài)種植層中的植物秸稈長(zhǎng)度1cm-3cm；蛭石粒徑1mm-3mm，所述原土、所述植物秸稈、所述蛭石體積比為3:1:1，所述生態(tài)種植層厚度10cm-20cm。

進(jìn)一步的，所述隔離層厚度5cm-10cm。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水口位于所述防滲結(jié)構(gòu)的頂端，所述進(jìn)水口與布水管連接，所述布水管由所述生態(tài)種植層插入至所述生態(tài)凈化下層；所述出水口位于所述防滲結(jié)構(gòu)的底端，所述出水口與集水管連接，所述集水管由所述生態(tài)凈化下層延伸至生態(tài)種植層；所述布水管和所述集水管均為中空管，所述布水管和所述集水管外壁均分布有多個(gè)小孔，所述小孔的孔徑為5mm-8mm。

進(jìn)一步的，所述生態(tài)凈化下層與所述防滲結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有所述隔離層，所述隔離層厚度為5cm-10cm。

進(jìn)一步的，在各層之間均設(shè)置有透水網(wǎng)格，所述透水網(wǎng)格孔徑3mm-5mm。

進(jìn)一步的，所述防滲結(jié)構(gòu)為土工膜材料。

土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復(fù)合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。目前，國(guó)內(nèi)外防滲應(yīng)用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)，隧道應(yīng)用中還有設(shè)計(jì)使用ECB(乙烯乙酸乙烯改性瀝青共混土工膜)的，它們是一種高分子化學(xué)柔性材料，比重較小，延伸性較強(qiáng)，適應(yīng)變形能力高，耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。

土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料。主要分為：低密度聚乙烯(LDPE)土工膜、高密度聚乙烯(HDPE)土工膜和EVA土工膜。

本發(fā)明的有益效果可以總結(jié)如下：

1、火山巖生物填料極強(qiáng)的吸附能力、高孔隙率及良好的水力通過性能，能有效解決常規(guī)濕地基質(zhì)吸附能力不足，易堵塞的問題；

2、火山巖良好的生物親和性，強(qiáng)大的生物掛膜性能，能提供微生物厭氧、好氧環(huán)境，使得系統(tǒng)具有穩(wěn)定的污水處理能力，能有效改善冬季處理能力不足的問題；

3、本基質(zhì)材料來源廣，成本低廉，施工簡(jiǎn)便，可節(jié)約施工時(shí)間和成本；由于本基質(zhì)運(yùn)行效率和耐久性顯著增加，可大大減少后期養(yǎng)護(hù)成本。

4、布水管與集水管貫穿整個(gè)濕地，并設(shè)有均勻的小孔，使水流能夠水平移動(dòng)，解決了阻塞問題。

5、透水網(wǎng)格的孔徑與各層填充物的粒徑配合，有效放置各層填充物向下移動(dòng)，解決阻塞問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

標(biāo)號(hào)說明：

1、生態(tài)種植層；2、隔離層；21、上隔離層；22、下隔離層；3、生態(tài)凈化層；31、生態(tài)凈化上層；32、生態(tài)凈化中層；33、生態(tài)凈化下層；4、水生植物；5、防滲結(jié)構(gòu)；6、透水網(wǎng)格；7、進(jìn)水口；71、布水管；8、出水口；81、集水管。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示的一種水平流人工濕地，在池體做防滲處理的防滲結(jié)構(gòu)5，防滲結(jié)構(gòu)5的材料選擇市場(chǎng)上常見的無污染、耐水濕、滲透率小的材料，如PVC。作用為減少池體同周圍的水量交換，特別是防止污水外滲。

在防滲結(jié)構(gòu)5的一側(cè)頂端開設(shè)進(jìn)水口7，進(jìn)水口7與布水管71連接，布水管71為外壁均勻分布有多個(gè)小孔的中空管，布水管71豎直放置至防滲結(jié)構(gòu)5的底部，小孔的孔徑為5mm-8mm；防滲結(jié)構(gòu)5的另一側(cè)底端開設(shè)出水口8，出水口8與集水管81連接，集水管81為外壁均勻分布有多個(gè)小孔的中空管，集水管81豎直放置至防滲結(jié)構(gòu)5的頂部。所述布水管71和所述集水管81外壁均分布有多個(gè)小孔，所述小孔的孔徑為5mm-8mm。布水管71管徑可根據(jù)處理水量及要求處理效率決定。材料為常規(guī)耐水濕材料即可。作用為向濕地系統(tǒng)輸送污染水體。集水管81管徑可根據(jù)系統(tǒng)水量及需要達(dá)到的處理效率來決定。材料為常規(guī)耐水濕材料即可。集水管81的作用為將凈化后的水體進(jìn)行收集排放或回用。

在防滲結(jié)構(gòu)5上部鋪設(shè)下隔離層22，下隔離層22填充粗砂，鋪設(shè)厚度為5cm-10cm。下隔離層22的主要作用為隔離生態(tài)凈化層3與防滲層，達(dá)到找平及保護(hù)防滲層的目的。

下隔離層22上鋪設(shè)透水網(wǎng)格6，透水網(wǎng)格6孔徑為3mm-5mm。

在下隔離層22上部的透水網(wǎng)格6上鋪設(shè)生態(tài)凈化層3，生態(tài)凈化層3從下至上依次包括生態(tài)凈化下層33、生態(tài)凈化中層32和生態(tài)凈化上層31，其中生態(tài)凈化下層33粒徑30mm-50mm，鋪設(shè)厚度10cm-30cm；生態(tài)凈化中層32粒徑10mm-30mm，鋪設(shè)厚度10cm-30cm；生態(tài)凈化上層31粒徑5mm-10mm，鋪設(shè)厚度10cm-20cm。生態(tài)凈化下層33和生態(tài)凈化中層32之間鋪設(shè)透水網(wǎng)格6，生態(tài)凈化中層32和生態(tài)凈化上層31之間鋪設(shè)透水網(wǎng)格6，透水網(wǎng)格6孔徑為3mm-5mm。生態(tài)凈化層3的主要作用為吸附、分解污水中的污染物，維持濕地良好的水力傳導(dǎo)性能，并為微生物提供載體。生態(tài)凈化層3為整個(gè)濕地系統(tǒng)污水凈化的主要反應(yīng)場(chǎng)所，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效果具有決定性影響。

在生態(tài)凈化上層31的上部鋪設(shè)透水網(wǎng)格6，透水網(wǎng)格6上鋪設(shè)上隔離層21，上隔離層21填充粗砂，鋪設(shè)厚度為5cm-10cm，透水網(wǎng)格6孔徑為3mm-5mm。上隔離層21的主要作用為攔截上層種植土下滲，防止堵塞下層的生態(tài)凈化層3，緩解濕地基質(zhì)易堵塞的問題，增強(qiáng)人工濕地運(yùn)行的耐久性。

在上隔離層21上部鋪設(shè)透水網(wǎng)格6，透水網(wǎng)格6上鋪設(shè)生態(tài)種植層1，生態(tài)種植層1中的植物秸稈長(zhǎng)度1cm-3cm；蛭石粒徑1mm-3mm，其中原土、植物秸稈、蛭石體積比為3:1:1，鋪設(shè)厚度10cm-20cm，透水網(wǎng)格6孔徑為3mm-5mm。其中，植物秸稈可選自農(nóng)田作物或人工濕地植物冬季收割物。生態(tài)種植層1的作用為為植物提供生長(zhǎng)基質(zhì)，去除污水中的氮、磷，增加景觀效果，生態(tài)種植層1上可種植水生植物4。

本發(fā)明中的透水網(wǎng)格6布置在各層之間，用來隔絕各層模塊，避免顆粒型基質(zhì)逸散，同時(shí)又不影響水體通過。材料選擇常規(guī)耐水濕材料即可。

以上通過具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。