[发明专利]一种低阻力防堵塞垂直流湿地结构

说明书

所属技术领域：

环境工程技术。本发明涉及一种低阻力防堵塞垂直流湿地结构，适用于生活污水深度净 化或轻度污染地表水的高标准净化，宜与其它水质净化技术组合使用。

背景技术：

垂直流湿地是一种常用的水质净化单元技术，主要利用其填充基质表面的沉淀、吸附、 微生物和湿地植物及其根际微生物来实现水质净化。垂直流湿地的深度较大，因而空间利用 率较高，在组合工艺中通常被安排在后段来实现深度澄清水质和厌氧净化(反硝化等)过程。 传统垂直流湿地的布水、集水系统比较复杂，过水阻力较大，需要较高的驱动水位差，且容 易被水中挟带的固体污染物及自身产生的生物膜脱落物堵塞，因而其应用受到严格限制。为 满足轻度污染河水的高标准净化技术需求，我们在抚仙湖窑泥沟湿地、马料河湿地首次研发 使用了浅型垂直流湿地，其独特的结构和水流方式只需要100mm的水位差便可驱动，且自2002 年投入运行以来从未堵塞；在污水厂尾水深度净化湿地技术中，我们进一步完善了该垂直流 湿地技术，在驱动水位差100mm的条件下将填料深度提高到2m以上，并且在云南大理洱源县 城污水厂尾水深度净化湿地技术试验工程等得以成功应用。

发明内容：

本发明的目标在于：针对垂直流湿地过水阻力大、易于堵塞、难以清洗等技术问题，研 发新的垂直流湿地结构，最大限度地降低布水、集水系统的运行阻力和驱动水位差，实现布 水系统的自动清洗和填充基质的强制清洗，达到持久稳定运行之目的。

为达到以上研发目标，采取了以下技术方案。

(1)由布水沟、填料池和集水沟组成的硬质池体结构

嵌入地下的长方体硬质承压水池(1)，深度2m～3m(可以根据需要加深)，宽度20m～30m， 长度不限，整体高程与相邻工艺单元匹配。沿长度方向在承压水池一侧砌筑布水沟分隔池埂 (2)，形成宽度1m左右的布水沟(3)；在另一侧砌筑集水沟分隔池埂(4)，形成宽度1m左右的集 水沟(5)；在两条分隔池埂之间形成填料池(6)。布水沟进水口(7)和集水沟出水口(8)与相邻工 艺单元衔接。

(2)由布水沟和布水管组成的羽状布水系统

平行排布的布水管(9)以500mm左右的间隔安装在填料池底300mm高度的水平面上，两端 穿过分隔池埂，暴露在集水沟一端的管口以螺口堵头(10)封堵。布水管材质为塑料多孔管， 管径视长度和设计流量而定，一般采用DN100PVC管；开孔密度和孔径根据水力学计算确定， 以消耗100mm水头达到设计流量且布水均匀为宜。水流从布水沟直接进入每一根布水管，只 要布水沟有足够大的过水断面，基本保持水位一致，就可实现所有布水管以及整个填料池的 均匀布水。

(3)由表面自由水层和分水溢流堰、集水沟组成的集水系统

集水沟分隔池埂顶部低于承压水池池埂300mm并均匀布设有“V”形堰口(11)，构成了控 制填料池出水的分水溢流堰(12)；在填料层(13)之上有深度100～200mm的表面自由水层(14)， 该水层向分水溢流堰自由流动，经由“V”形堰口跌落到集水沟，汇集后自出水口流出。

(4)在填料层形成的微流速均匀上升水流

由布水管均匀逸散出的水流在填料层匀速上升，其上升流速之缓慢使得填料层对上升水 流的阻力可以忽略不计，因而在填料层形成近似均一的上升水流(15)。按照填料层孔隙率 30％、水力负荷1000mm/d测算，填料层内的上升水流平均流速不到0.04mm/s。

(5)防堵塞及清洗技术

本垂直流湿地对进水水质的要求是SS＜20mg/L，并有比较完善的防堵塞及清洗技术，完 全可以解决堵塞问题，保障持久稳定的运行。

◆与填料池等深的布水沟本身具有一定的沉淀功能，沟底低于布水管入口300mm，可 以提供必要的沉积物缓存空间，防止布水沟底沉积物进入布水管，需要定期清理沟 底沉积物。

◆为防止填料或生物膜脱落物堵塞布水管出水孔(16)，以干砌砖在布水管外砌筑保护 套(17)，水流由砖缝隙逸出。

◆当布水管水流不畅时，可以逐个打开布水管暴露在集水沟里的螺口堵头，以短路水 流冲洗布水管内腔。

◆可以对填料层进行气洗：逐个封堵布水管进水口，将50kPa的压缩空气接入布水管， 就会在该布水管上方的填料层形成高速水-气流，将填料层内的蓄积物清洗出来。