專利名稱：一種設有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種保溫裝置，具體涉及一種設有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地。
背景技術：
人工濕地作為一種經濟高效的生態式污水處理技術，其應用越來越廣泛。經過近 50年的發展，目前美國已有10000余座，丹麥已有800余座人工濕地用來處理污水。但人工濕地受季節、氣溫等因素影響較大，冬季低溫時污染物的去除率比氣溫高的季節低，特別是 N、P等污染物，影響了其在冬季低溫地區的推廣使用。近年來，國內外學者開展了人工濕地在冬季低溫地區保溫的研究。例如地膜保溫、植物覆蓋保溫、冰層保溫等，都沒能取得特別理想的效果。
發明內容
本發明的目的在于提供一種設有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地，利用雙墻結構間微生物代謝產生的熱量來給濕地保溫增溫，從而減少氣溫對濕地的影響，保證人工濕地能夠持續穩定運行。為實現上述目的，本發明提供的設有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地，其主要結構為人工濕地內垂直且平行地裝填有三段填料，在三段填料的頂部設置有布水管，三段填料的底部設置有收水管，該收水管的出水口與填料頂部同一高度；三段填料的一端上部連接一進水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口與填料頂部同一高度；布水管和進水管分別連接到高位水槽；布水管進水時，由收水管的出水口出水，進水管和出水管關閉；進水管進水時，由出水管的出水口出水，布水管和收水管關閉。人工濕地周邊的護欄為雙墻，人工濕地的雙墻頂部為開口或密閉；雙墻的內部裝填有進行發酵產熱的有機物；頂部密閉的雙墻頂部設置有導氣管，該導氣管連接一水槽，該水槽的水管連接至人工濕地；通過布水管道的調節可進行水平流濕地與垂直流濕地的相互轉化。所述的可變流人工濕地，其中，填料為沸石、礫石、石灰石、爐渣、活性炭等中的一種或幾種組合。所述的可變流人工濕地，其中，三段填料總長度中，上部連接進水管的一段填料占總長度的10% -20%，下部連接出水管的一段填料占總長度的5% _10%，中間段填料占總長度的70% -85%。所述的可變流人工濕地，其中，三段填料中，上部連接進水管的一段填料和下部連接出水管的一段填料的粒徑為16-32mm，中間段填料的粒徑為8_16mm ；填料深度不小于人工濕地深度的85%。所述的可變流人工濕地，其中，布水管和進水管分別通過進水閥連接到高位水槽； 收水管和出水管分別安裝有主控閥和處于不同高度的分控閥。所述的可變流人工濕地，其中，收水管和出水管上安裝的分控閥各為三個，三個分控閥的安裝位置分別是高于人工濕地的床體高度、位于填料的中間、位于人工濕地的床體底部。所述的可變流人工濕地，其中，布水管、收水管均采用·100πιπι-·120πιπι的PVC管， 布水管均勻布水，每隔10-20cm布一個孔，孔直徑為l_3cm，收水管對應中段填料處設有收水孔，每隔5-10cm布一個孔，孔直徑為l-3cm。所述的可變流人工濕地，其中，人工濕地的上層種植去污能力強的挺水植物。所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內部的底部鋪有防滲層。所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內部裝填的有機物是生活垃圾、牛糞、豬糞及秸稈中的一種或幾種；有機物的高度稍高于人工濕地內的填料高度。可變流濕地可以根據外界具體的氣溫變化通過布水管道的調節，進行水平流濕地與垂直流濕地的相互轉化，克服了水平流濕地夏季進水溶解氧低，垂直流濕地冬季熱損失多的缺點，冬季利用雙墻結構間微生物代謝產生的熱量持續地為濕地保溫增溫，減少了外界氣溫對濕地的影響，增加了濕地內部的溫度，保證了低溫條件下人工濕地能夠持續穩定運行。不同方向的水流沖刷基質以及分解有機物效率高等優勢，可以減緩甚至克服堵塞問題。本發明可廣泛應用于各種地埋式、非地埋式濕地的冬季保溫中，具有無污染、投資省、運行費用低、操作簡單、保溫效果好、資源的循環利用、處理能力強、運行效果穩定等特點。
圖1是本發明的結構剖面示意圖，其中的雙墻為好氧發酵產熱結構。圖2是本發明的結構剖面示意圖，其中的雙墻為厭氧發酵產熱結構。
具體實施例方式本發明的具體結構請參閱圖1和圖2。需要說明的是，本發明所提到的左、右、上、下等，除有特殊說明外均是以圖1、圖2 所示方向為準。人工濕地內垂直地裝填有不同粒徑的石灰石填料，將人工濕地內部分為左段4、中段5和右段6。具體地，左段4和右段6的石灰石填料的粒徑為16-32mm，中段5的石灰石填料的粒徑為8-16mm，填料深度不小于人工濕地深度的85%。高位進水槽1分別通過進水管2和布水管15將欲處理的污水流到人工濕地內。人工濕地內垂直并且相互平行的地裝填有不同粒徑的填料，本發明的填料為公知技術，比如沸石、礫石、石灰石、爐渣、活性炭等以及各種不同填料的組合，本發明是石灰石填料為例進行說明，將人工濕地內部分為左段4、中段5和右段6。具體地，左段4和右段6 的石灰石填料粒徑為16-32mm，中段5的石灰石填料粒徑為8_16mm。人工濕地具有一個進水管2和一個布水管15，一個出水管9和一個收水管16，分別通過各自的進、出水管閥控制進出水。具體地，在人工濕地的一側，高位進水槽1與左段4之間通過上層進水閥3和頂部進水管13連接進水管2，同樣地，高位進水槽1與布水管15 之間通過頂部進水閥14連接頂部進水管13 ；在人工濕地的另一側，右段6的下部安裝有出水管9，出水管9上安裝有主控閥門7和分控閥門8、10、11 ；人工濕地的底層安裝有收水管 16，收水管16上安裝有主控閥門17和分控閥門18、19、20。分控閥8、10、11 (18、19、20)中， 最高的分控閥10(19)的高度至少與人工濕地填料高度相同，最低的分控閥8(18)是處于人工濕地的底部，中間的分控閥11 00)是處于石灰石填料的中部位置，通過分控閥可以調節人工濕地單元的水位。人工濕地周邊的護欄為雙墻22結構，雙墻22內部裝填有混合均勻的糞便、蘆葦、 活性污泥混合物23。雙墻22內部的底部鋪有防滲層，以防止糞便、蘆葦、活性污泥混合物23發酵時產生的滲濾液滲入地下污染地下水。本發明在運行時的操作是圖1中的雙墻22結構頂部是開口的，將粉碎機粉碎后的蘆葦與糞便和活性污泥進行均勻混合，通過加水調節其含水率(此為公知技術，且不是本發明討論的重點，不作詳細描述)，混合物的高度稍高于人工濕地內的石灰石填料的高度，混合物每隔1 2米留寬 0. 2米高度與混合物高度一致的通風槽，混合物上方覆蓋0. 1 0. 2米厚的蘆葦以達到保溫的效果。人工濕地為垂直下行流濕地時，上層進水閥3和底層的出水管9的主控閥門7關閉，頂部進水閥14開啟，由頂部進水管13通過布水管15開始進水，同時，底層的收水管12 的主控閥17及分控閥門18、19、20中的一個開啟，由底層的收水管16出水。人工濕地為水平流時，關閉頂部進水閥14和底層的收水管12的主控閥門17，開啟上層進水管閥門3和底層的出水管9的主控閥門7及分控閥門8、10、11中的一個，由進水管2開始進水，底層的出水管9出水。垂直流與水平流可以進行轉化，轉化周期應該根據實際情況確定，如初冬運行為垂直流、深冬運行為水平流。本發明的裝置于深秋啟動，可持續整個冬季，待產熱完畢后可將內部的產熱產物收集用作農田的有機肥。圖2中的雙墻22是密封狀態，在雙墻22內部形成厭氧環境，有利于兼性和厭氧微生物的代謝產熱。將粉碎機粉碎后的蘆葦與糞便和活性污泥進行均勻混合，通過加水調節其含水率 (此為公知技術，且不是本發明討論的重點，不作詳細描述)，混合物的高度稍高于人工濕地內的石灰石填料的高度，將雙墻22頂部進行密封，并在其頂部布置有導氣管21，產生的沼氣通過導氣管21進入高位水槽1中，保證了雙墻內部的厭氧環境。人工濕地為垂直下行流濕地時，上層進水閥3和底層的出水管9的主控閥門7關閉，頂部進水閥14開啟，由頂部進水管13通過布水管15開始進水，同時，底層的收水管12 的主控閥17及分控閥門18、19、20中的一個開啟，由底層的收水管16出水。人工濕地為水平流時，關閉頂部進水閥14和底層的收水管12的主控閥門17，開啟上層進水管閥門3和底層的出水管9的主控閥門7及分控閥門8、10、11中的一個，由進水管2開始進水，底層的出水管9出水。
垂直流與水平流可以進行轉化，轉化周期應該根據實際情況確定，如初冬運行為垂直流、深冬運行為水平流。本發明的裝置于深秋啟動，可持續整個冬季，待產熱完畢后可將內部的產熱產物收集用作農田的有機肥。
權利要求
1.一種設有冬季保溫增溫裝置的可變流人工濕地，主要結構為人工濕地內垂直且平行地裝填有三段填料，在三段填料的頂部設置有布水管，三段填料的底部設置有收水管，該收水管的出水口與填料頂部同一高度；三段填料的一端上部連接一進水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口與填料頂部同一高度；布水管和進水管分別連接到高位水槽；布水管進水時，由收水管的出水口出水，進水管和出水管關閉；進水管進水時，由出水管的出水口出水，布水管和收水管關閉。人工濕地周邊的護欄為雙墻，人工濕地的雙墻頂部為開口或密閉；雙墻的內部裝填有進行發酵產熱的有機物；頂部密閉的雙墻頂部設置有導氣管，該導氣管連接一水槽，該水槽的水管連接至人工濕地；通過布水管道的調節可進行水平流濕地與垂直流濕地的相互轉化。
2.根據權利要求1所述的可變流人工濕地，其中，填料為沸石、礫石、石灰石、爐渣、活性炭中的一種或幾種組合。
3.根據權利要求1所述的可變流人工濕地，其中，三段填料總長度中，上部連接進水管的一段填料占總長度的10% -20%，下部連接出水管的一段填料占總長度的5%-10%，中間段填料占總長度的70% -85%。
4.根據權利要求1、2或3所述的可變流人工濕地，其中，三段填料中，上部連接進水管的一段填料和下部連接出水管的一段填料的粒徑為16-32mm，中間段填料的粒徑為 8-16mm ；填料深度不小于人工濕地深度的85%。
5.根據權利要求1所述的可變流人工濕地，其中，布水管和進水管分別通過進水閥連接到高位水槽；收水管和出水管分別安裝有主控閥和處于不同高度的分控閥。
6.根據權利要求5所述的可變流人工濕地，其中，收水管和出水管上安裝的分控閥各為三個，三個分控閥的安裝位置分別是高于人工濕地的床體高度、位于填料的中間、位于人工濕地的床體底部。
7.根據權利要求1、5或6所述的可變流人工濕地，其中，布水管、收水管均采用 DN100mm-DN120mm的PVC管，布水管均勻布水，每隔10_20cm布一個孔，孔直徑為l_3cm，收水管對應中段填料處設有收水孔，每隔5-lOcm布一個孔，孔直徑為l-3cm。
8.根據權利要求1所述的可變流人工濕地，其中，人工濕地的上層種植去污能力強的挺水植物。
9.根據權利要求1所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內部的底部鋪有防滲層。
10.根據權利要求1所述的可變流人工濕地，其中，雙墻內部裝填的有機物是生活垃圾、牛糞、豬糞及秸稈中的一種或幾種；有機物的高度稍高于人工濕地內的填料高度。
全文摘要
一種人工濕地的冬季保溫增溫裝置，主要結構為人工濕地內垂直且平行地裝填有三段填料，在三段填料的頂部設置有布水管，三段填料的底部設置有收水管，該收水管的出水口與填料頂部同一高度；三段填料的一端上部連接一進水管，另一端下部連接出水管，該出水管的出水口與填料頂部同一高度；布水管和進水管分別連接到高位水槽；布水管進水時，由收水管的出水口出水，進水管和出水管關閉；進水管進水時，由出水管的出水口出水，布水管和收水管關閉。人工濕地周邊的護欄為雙墻，雙墻的內部裝填有進行發酵產熱的有機物。本發明利用雙墻結構間微生物代謝產生的熱量來給濕地保溫增溫，克服了水平流濕地夏季進水溶解氧低，垂直流濕地冬季熱損失多的缺點。
文檔編號C02F3/32GK102531185SQ20121000442
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者何連生, 夏訓峰, 席北斗, 張列宇, 王錦彪, 霍守亮 申請人:中國環境科學研究院