[发明专利]一种延长复合垂直流人工湿地服务年限的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程污水处理技术领域，更具体涉及一种延长复合垂直流人工湿地服务年限的装置, 同时还涉及一种延长复合垂直流人工湿地服务年限的方法。

技术背景

人工湿地是自20世纪七十年代发展起来的一种污水处理工艺，具有建设投资少，运行管理成本低，应用范围广，运行效果好，易与景观建设相融合等显著优点。复合垂直流人工湿地（IVCW）是一种新型的人工湿地处理污水处理系统，其独特的下行流池上行流池结构，以及间歇式进水方式使系统具有良好的净化效果。近年来，复合垂直流人工湿地技术在湖泊水体生态修复、流域综合治理、城镇综合污水处理、景观水体改善等领域得到了广泛的应用，取得了显著的社会、经济、环境效应。

现有的复合垂直流人工湿地系统中水流流态为（如图1所示）：污水经过预处理后进入下行池表层的配水管3，在重力的作用下依次流经下行池1，通过下行池和上行池底部的穿孔墙流至上行池2，最终由上行池2表面的集水管4收集排走。这种水流流态存在严重的弊端，制约系统净化空间的充分利用、功能的有效发挥，具体表现在以下方面：

污水始终由下行池的表层开始投配，使得下行池表层截留吸附了污水中的大部分污染物，一方面这些污染物不能被及时分解和转化，造成下行池表层配水区域极易堵塞，水流不畅甚至湿地的功能失效，使得系统的整个净化空间无法得到充分的利用；另一方面污染物质难以有效进入下行池的下层和上行池，使得该部分微生物和植物的生长繁殖受到抑制，造成整个系统的结构功能无法得到充分的利用；

由于集水管位于上行池表层，使得上行池的整个区域始终处于淹水状态，而氧气在液相中的扩散速率远远小于气相中的扩散速率，从而严重阻碍了氧从大气向基质中传递，严重的抑制基质中污染物的降解和去除。

原有系统的结构和水流形态相对单一，抗冲击负荷能力差。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种延长复合垂直流人工湿地服务年限的装置，优化系统中的水流流态，缓解污染负荷在系统中时间和空间上的矛盾，并改善了系统的溶氧状况，实现系统净化空间的充分利用和功能的充分发挥，最终将显著促进复合垂直流人工湿地系统的高效长效运行。

本发明的另一目的在于针对现有技术的不足，对原有系统的结构和组成进行改进，是在于提供了一种延长复合垂直流人工湿地服务年限的方法，利用该方法，系统水流流态由固定位点进水的单一推流式转变为变化的多位点进水的复杂流态，优化了污染物在系统中的时空分布，系统的净化空间得到充分利用，功能得到更好的发挥，不仅能够提高对污染物的净化能力，而且能有效缓解系统堵塞延长使用年限，同时还能提高系统的稳定性。改进后的系统将实现高效和长效运行。

为了实现上述的目的,本发明采用以下技术解决方案：

一种延长复合垂直流人工湿地服务年限的装置，包括池体，池体底部设置有放空管，放空管一端伸出池体且设置有放空管阀，池体通过隔墙分隔为第一湿地单元和第二湿地单元，隔墙上开设有连通孔，第一湿地单元和第二湿地单元均填充有相同高度的填料，第一湿地单元的上部安装有第一配水管和第二集水管，第一配水管设置在第二集水管的上方，第二湿地单元上部安装有第二配水管和第一集水管，第二配水管设置在第一集水管的上方，还包括进水管、第一控制器、第二控制器、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀，进水管通过第一控制阀与第一配水管连通，进水管通过第二控制阀与第二配水管连通，第一集水管和第二集水管均伸出池体，第三控制阀设置在第二集水管伸出池体的一端，第四控制阀设置在第一集水管伸出池体的一端，第一控制器控制第一控制阀（10）和第四控制阀的通断，第二控制器控制第二控制阀和第三控制阀的通断。

如上所述的填料选自沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣、生物陶粒、沙和土壤其中的一种或多种。

如上所述的第一配水管、第二配水管、第二集水管和第一集水管均采用PVC管，且均由干管和支管组成，支管连接在干管上，支管上设置有支管孔，支管孔孔径5-7mm，相邻支管孔的孔间距为100-150mm。

如上所述的放空管为PVC管，放空管上开设有通孔，通孔的孔径为5-7mm，相邻通孔的间距为150-200mm。

如上所述的第一湿地单元和第二湿地单元内均种植有芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯心草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹、苔草其中的一种或多种。

一种延长复合垂直流人工湿地服务年限的方法，包括以下步骤，