應用于大水量人工濕地的布水集水系統的制作方法

本實用新型涉及人工濕地技術領域，尤其是涉及一種應用于大水量人工濕地的布水集水系統。

背景技術：

自1953年德國首次進行人工濕地研究開始，人工濕地技術在歐美國家有了廣泛的實踐應用。在國內，上世紀80-90年代，也開始了人工濕地技術的研究和實踐，但尚沒有如歐美國家那樣大規模的實踐運用。隨著國家對生態環保的日益高度關注，人工濕地技術應有更多更廣泛的應用。近幾年，蘇州在進行積極的實踐和探索，相城區蓮花島、常熟市、太倉市、吳中區、高新區等都已有成功的案例，但是還未廣泛得到應用。

人工濕地凈化污水的主要組成部分是生態濾料、植物、微生物。由于植物根系的輸氧作用以及好氧生物膜對氧的利用，根系不同距離的區域形成好氧/缺氧/厭氧的微環境。污水在濕地單元下滲的過程中，污染物主要通過生態濾料和植物根區生長的無數去污“微生物膜單元”進行降解，濃度逐漸降低。濕地能否有效的按照設計布水集水以及是否能夠快速均勻的將水分配到整個人工濕地表面，是能人工濕地工作效率的一大影響因素，尤其是對于面積較大的人工濕地單元，而且人工濕地在布水之后需要時間對其進行復氧。目前，國內外對此方面的研究接觸尚少。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種均勻布水并且能夠充分復氧的應用于大水量人工濕地的布水集水系統。

本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是：一種應用于大水量人工濕地的布水集水系統，包括

-調節池，用于將污水匯總并對污水進行分配；

-進水總渠，連接于調節池的出水口，用于導流污水；

-進水支渠，連接于進水總渠，用于將進水總渠的污水分配到垂直流濕地單元；

-垂直流濕地單元，用于接收污水并進行處理；

-布水渠，用于將進水支渠內的污水快速均勻地分布到垂直流濕地單元內；

所述的垂直流濕地單元至少兩個，所述的進水支渠的數量與垂直流濕地單元的數量一致，每個所述的垂直流濕地單元均與一個所述的進水支渠對應；在每個與所述的垂直流濕地單元對應的進水支渠上設置用于控制進水支渠與布水渠連通的閘門及閘門控制組件，所述的閘門及閘門控制組件通過計算機程序控制其開啟與關閉。

進一步，所述的閘門及閘門控制組件包括翻板閘門、用于控制翻板閘門開啟和關閉的連接桿以及驅動連接桿的執行器。

進一步，所述的布水渠底部為混凝土層，在所述的混凝土層的兩側各設置一石籠結構，污水通過石籠結構流入垂直流濕地單元。

進一步，所述的石籠結構包括不銹鋼網箱以及位于不銹鋼網箱內的形狀不規則的石塊。

進一步，所述的石塊的粒徑位于150mm～250mm。

進一步，所述的垂直流濕地單元內設置溢流井以及集水總井，在所述的垂直流濕地單元底部鋪設集水管，所述的集水管有兩端部，其中一端部為通氣孔伸出垂直流濕地單元的表面，另一端部與溢流井連通，所述的集水管通過集水總管將水匯聚到集水總井內，所述的集水總井內部連通出水井。

進一步，相鄰的兩個所述的集水管正反交替安裝其通氣孔以及溢流井位于不同端部。

進一步，所述的溢流井上設置格柵罩。

進一步，所述的垂直流濕地單元的出水口連接飽和流濕地單元。

進一步，所述的進水總渠與飽和流濕地單元之間設置一旁通管，所述的旁通管與垂直流濕地單元并聯。

本實用新型的有益效果是：采用上述系統，能夠保證在大流量的人工濕地內進行均勻地布水，并通過計算機程序的控制，實現不同垂直流濕地單元間歇運行，有足夠的復氧時間，有利于高效的發揮人工濕地的處理能力，實現智能自動化控制，節省系統運營的人力和時間。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型進水支渠的剖視結構示意圖；

圖3是本實用新型閘門及閘門控制組件的結構示意圖；

圖4是本實用新型垂直流濕地單元的俯視結構示意圖；

圖5是本實用新型垂直流濕地單元的剖視結構示意圖。

圖中：1、調節池；2、進水總渠；3、進水支渠；4、布水渠；5、垂直流濕地單元；6、飽和流濕地單元；7、閘門及閘門控制組件；8、集水管；9、溢流井；10、集水總井；11、集水總管；12、出水井；71、翻板閘門；72、連接桿；73、執行器；81、通氣孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作詳細的描述。

如圖1和圖2所示一種應用于大水量人工濕地的布水集水系統，包括

-調節池1，用于將污水匯總并對污水進行分配；

-進水總渠2，連接于調節池1的出水口，用于導流污水；

-進水支渠3，連接于進水總渠2，用于將進水總渠2的污水分配到垂直流濕地單元5；

-垂直流濕地單元5，用于接收污水并進行處理；

-布水渠4，用于將進水支渠3內的污水快速均勻地分布到垂直流濕地單元5內，位于垂直流濕地單元5的中間位置；

所述的垂直流濕地單元5至少兩個，所述的進水支渠3的數量與垂直流濕地單元5的數量一致，每個所述的垂直流濕地單元5均與一個所述的進水支渠3對應；每個所述的垂直流濕地單元5其工作過程分為布水時間和非布水時間，均通過計算機控制程序進行控制；在進行污水處理時間范圍內，在進行污水處理時間范圍內，至少有一個垂直流濕地單元5處于布水時間且至少有一個垂直流濕地單元5處于非布水時間。上述系統通過計算機程序控制保證實現間歇運行，提供足夠的時間進行復氧；進一步，所述的垂直流濕地單元5的出水口連接飽和流濕地單元6，通過垂直流濕地單元5與飽和流濕地單元6提供高效的處理效果，所述的進水總渠2與飽和流濕地單元6之間設置旁通管，旁通管與垂直流濕地單元5并聯，可以在應急或運行需求下打開，使污水略過垂直流濕地單元5直接進入飽和流濕地單元6。污水從位于高處的調節池1通過重力的作用由管道流入進水總渠2，進水總渠2在運行時水位應保持在1.25m ～1.5m之間。

上述系統主要采用間歇布水方式，通過計算機程序控制，進行布水時，進水支渠3與布水渠4之間連通，其間歇布水的具體計算公式如下：

T=24÷B；

t=24÷X÷B；

v=V÷X÷B；

t₁=v÷L；

其中：V為污水的每日處理量；X為垂直流濕地單元5的個數；T為處理的批次間隔；B為每日布水批次；L為布水流速；t為兩組垂直流濕地單元5的開始布水間隔（每組至少兩個垂直流濕地單元5）；v為單個垂直流濕地單元5單次布水量；t₁為單個垂直流濕地單元5單次布水時間。

每個單元每T小時進行一次布水，每日共布水約B批次，每次布水大約t₁分鐘，每次布水量大約在v立方米。在每次布水中，多個垂直流濕地單元4將并聯進行布水，其余的垂直流濕地單元5則處于非布水時間，即休息復氧的狀態。

實施例：垂直流濕地單元5總共有22塊，將其安裝數字進行順序標號，每一塊垂直流濕地單元5都有一個數字編號，并將這22塊分為六組，其分組情況為{①/⑦/?/?}、{②/⑧/?/?}、{③/⑨/?}、{④/⑩/?/?}、{⑤/?/?/?}、{⑥/?/?}，每四塊或者三塊垂直流濕地單元5編入一組，每組垂直流濕地單元組與一塊飽和流濕地單元6對應，布水次序按垂直流濕地單元5的編號依次布水，每個單元開始布水t分鐘之后，下一順位的單元開始布水（即編號①的垂直流濕地單元5開始布水t分鐘之后，編號②的垂直流濕地單元5開始布水），以此類推，在每塊垂直流濕地單元5布水t₁分鐘后停止，在同一時間內每組垂直流濕地單元組中保證僅有一塊垂直流濕地單元5進行布水。

如圖2和圖3所示與所述的垂直流濕地單元5對應的進水支渠3上設置用于控制進水支渠3與布水渠4連通的閘門及閘門控制組件7；所述的閘門及閘門控制組件7包括翻板閘門71、用于控制翻板閘門71開啟和關閉的連接桿72以及驅動連接桿72的執行器73；翻板閘門71與進水支渠3底部連接，通過計算機程序對執行器73的控制驅動連接桿72的運動，帶動翻板閘門71進行轉動，完成連通或者切斷進水支渠3和布水渠4之間的聯系；當翻板閘門71放下時，水道開啟，污水從進水支渠3內流入布水渠4進行布水，反之，水道關閉停止布水。上述閘門的形式可以是其它方式，例如閘板閥門，其結構形式可以為上下運動的閥板，安裝在閥板上的螺桿，以及驅動螺桿轉動的電機，螺桿轉動帶動閥板上下運動，實現開啟和關閉。

為了方便進行布水，布水渠4底部為混凝土層，在所述的混凝土層的兩側各設置一石籠結構，污水通過石籠結構流入垂直流濕地單元5內，所述的石籠結構包括不銹鋼網箱以及位于不銹鋼網箱內的形狀不規則的石塊，所述的石塊的粒徑位于150mm～250mm。布水渠4的寬度設計在1.5m，其旁邊石籠高度為0.5m，石籠底部高度與垂直流濕地單元5的表面一致。污水順著布水渠4流動，從兩側的石籠結構內的石塊之間的縫隙向下滲透，污水達到石籠結構底部進入垂直流濕地單元5內進行凈化。

如圖4和圖5所示在垂直流濕地單元5內設置溢流井9以及集水總井10，在所述的垂直流濕地單元5底部鋪設集水管8，集水管8可采用HDPE單壁透水波紋管、PVC管制作而成，所述的集水管8有兩端部，其中一端部為通氣孔81伸出垂直流濕地單元5的表面，通氣孔81的主要目的是給濕地內部輸氧，，還可以對集水管8內部進行清理，另一端部與溢流井9連通，溢流井9的主要作用是當水量超過設計時，對污水進行溢流，在溢流井9上設置格柵罩，能夠防止大塊漂浮物進入并堵塞管道；在設計時，相鄰的兩個集水管8正反交替安裝其通氣孔81以及溢流井9位于不同端部，其距離設置在1.6m，這樣垂直流濕地單元5進行溢流的時候，污水能夠比較均勻的進行分布；所述的集水管8通過集水總管11將水匯聚到集水總井10內，所述的集水總井10內部連通出水井12，在出水井12上安裝有出水閥門用于控制出水量。

垂直流濕地單元5內的出水井12將污水排入飽和流濕地單元6內進行處理，最后進行回用或排入自然水體。同時，飽和流濕地單元6后部設有溢流閘門，當水位超出飽和流濕地單元6承受范圍時直接溢流進入自然水體。

綜上，上述系統不僅實現了對垂直流濕地單元5的間歇布水，保證每個垂直流濕地單元5均具有足夠的復氧時間，并對垂直流濕地單元5部分結構進行優化，同一集水管8的通氣孔81以及溢流井9位于兩端部，并且相鄰的集水管8采用方向交錯排列，使得相鄰的兩個集水管8的通氣孔81與溢流井9位于同一側，保證溢流均勻；對布水渠4進行優化，石籠結構更加方便進行布水；整個系統采用計算機程序進行控制，實現了智能化和自動化，節省了大量的人力成本；整個系統優化了人工濕地的復氧過程以及水力分布，具有布水均勻、集水可控等優點，為人工濕地的長期有效運行提供保障。

需要強調的是：以上僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。