[发明专利]一种快速装配式人工湿地污水处理系统及其填料单元

说明书

技术领域

本发明涉及生态水处理工程，具体涉及一种快速装配式人工湿地污水处理系统及其填料单元。

背景技术

“湿地”泛指暂时或长期覆盖水深不超过两米的低地、土壤充水较多的草甸，以及低潮时水深不超过六米的沿海地区，包括各种咸水淡水沼泽地、湿草甸、湖泊、河流以及泛洪平原、河口三角洲、泥炭地、湖海滩涂、河边洼地或漫滩、湿草原等。湿地是地球上具有多种独特功能的生态系统，它不仅为人类提供大量食物、原料和水资源，而且还在维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀动物资源以及涵养水源、补充地下水等方面起到重要作用，享有“地球之肾”的美誉。

人工湿地生物净化技术的基本原理是：在一定的填料上种植特选的植物，将污水投放到人工建造的类似于沼泽的湿地上。当污水流过人工湿地时，经沙石、土壤过滤，植物根际的多种微生物活动，使水质得到净化，是对天然湿地系统的模拟与强化。

传统湿地通常采用的填料为级配砾石。传统填料存在以下问题：(1)人工湿地降解或吸附污染物的能力取决于污水与填料接触的几率，而传统填料的结构决定其并不能给污水与填料提供足够的接触机会，给微生物提供足够大的附着表面，最终影响湿地的除污效果，不能最大程度上发挥湿地的净化作用；(2)对于人工湿地中的填料，除了考虑其对磷等污染物质的吸附能力外，还应该改善填料的组成，使其为各类微生物的繁殖和增长提供适宜的环境；(3)传统填料密度很大，土方量大，为保证填料按层均匀装填，不破坏填料的级配和防渗膜，全部施工依靠人工完成；给运输和施工带来很大不便，耗费大量时间和人力。(4)传统人工湿地的可修复性差，一旦发生堵塞，很难恢复，需要对湿地进行整体翻床处理，操作困难，工程量大；(5)传统人工湿地因布水均匀性受限制，内部负荷存在差异，微生物生长速度不均匀，一旦湿地内部某处因微生物过渡生长出现堵赛，将会出现短流现象。

发明目的

有鉴于此，为解决目前人工湿地存在的不足，实现人工湿地快速模块化装配，缩短施工周期和难度，本发明提供一种新型的快速装配式人工湿地填料单元，该人工湿地填料单元孔隙率高，具备很好的水力穿透性能，比表面积大、可以有效提高人工湿地中微生物的量，减少人工湿地淤堵的可能性，有效避免死流、短流，同时可实现快速模块化装配，缩短施工周期，降低施工难度。

本发明同时提供一种采用上述快速装配式人工湿地填料单元组建的人工湿地污水处理系统。

本发明的一种快速装配式人工湿地填料单元，包括外框骨架和填料，所述外框骨架由硬聚氯乙烯管(UPVC)连接而成，边框形成长方体的各边，所述长方体上下底面上均设置垂直于底边的平行杠，所述平行杠间距为100-200mm，所述填料为弹性填料，所述弹性填料垂直于上下地面固定于所述平行杠上，所述弹性填料在平行杠上间距为100-200mm。

所述弹性填料采用聚烯烃类和聚酰胺为材料，用特殊的拉丝、丝条制笔工艺将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，丝条呈立体均匀排列辐射状态，在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气水、生物膜得到充分混合接触交换，生物膜不仅能均匀地附着在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，在运行过程中获得较大的比表面积及良好的新陈代谢。所述弹性填料可以在市场上购买到，也可以从总装备部工程设计研究总院购买得到。在本发明中所述弹性填料是通过尼龙绳捆绑固定于所述平行杠上。

本发明通过将弹性填料固定于硬聚氯乙烯管外框骨架上，成功的发明了一种快速装配式人工湿地填料单元，该人工湿地填料孔隙率达到了92％以上，具备很好的水力穿透性能，比表面积大、易挂膜、可以有效提高人工湿地中微生物的量，减少人工湿地淤堵的可能性，有效避免死流、短流，同时耐腐蚀、强度高。

进一步，所述长方体外框骨架的六个面均设置所述面两对角线组成的斜十字支撑。

进一步，所述长方体外框骨架的长为1950-6000mm；宽为1000-2000mm；高为500-1000mm。

进一步，所述硬聚氯乙烯管(UPVC)管径为Φ15mm。

本发明同时提供的一种采用上述快速装配式填料单元组建的人工湿地污水处理系统，所述人工湿地污水处理系统自上而下包括，土壤层、隔土层、承托层、人工填料单元层、卵石承托层、防渗层，所述土壤层为地表200-400mm厚的土壤，其中种植植物，所述隔土层为厚0.5-4mm的无纺布，所述承托层为厚15-22mm的带孔塑料(PE)板材，所述人工填料单元层由所述快速装配式填料单元水平紧密排列形成，所述卵石承托层由粒径25mm-40mm的卵石组成，厚度170-250mm，所述防渗层为1.0-2.0mm土工膜(HPDE)。