[发明专利]一种填料可替换双层种植套筒活水式模块化人工湿地装置

说明书

一种填料可替换双层种植套筒活水式模块化人工湿地装置，包括多箱组合式水流引导箱，在多箱组合式水流引导箱内设置双层悬挂式过滤加氧装置和填料可替换双层种植套筒，其中，双层悬挂式过滤加氧装置位于多箱组合式水流引导箱的入水口，对入水进行初步过滤并增加含氧量；填料可替换双层种植套筒包括两层套筒，外筒固定，内筒活动，内筒内部填充填料；多箱组合式水流引导箱引导水流在重力作用下形成上行流、下行流。本发明适用于建筑与小区、城市机动车道绿化带、休闲空间园路绿化带等便于雨水汇集、有雨水调蓄净化需求或有污水净化需求，但没有较大空间进行普通人工湿地建设的区域，能达到较好的复合垂直流人工湿地水质净化效果。

技术领域

本发明属于一种模块化人工湿地装置，具体来说，涉及填料可替换双层种植套筒活水式模块化人工湿地装置。

背景技术

人工湿地利用物理、化学、生物三重协同作用，使得污水得以净化。其中，潜流人工湿地通过布水、集水管道引导，充分延长了水在湿地中的径流时间和径流空间，水与基质、植物、微生物充分接触，净化能力明显高于表流人工湿地，且占地面积相对较小，有很高的推广应用价值。

潜流人工湿地是现代城市发展过程中面对水资源、水环境、水生态、水污染等问题时的有效应对路径，但该类型的湿地在运行过程中最大的问题就是堵塞。据美国国家环境保护局统计数据，近50%的潜流湿地在运行5年内出现了堵塞情况，而国内早期设计的湿地在实际运营中也出现了堵塞情况，如深圳白泥坑、雁田人工湿地等。湿地堵塞后，水流渗透速度减缓，水力负荷减小，来不及排出的污水雍积在湿地表面，阻隔基质内外交换氧气，系统内的好氧微生物活性降低，污染物去除率降低，出水水质无法达到设计标准，且易引发恶臭，蚊虫滋生。

由于堵塞问题导致湿地污染物去除效率降低、运行寿命缩短，这不仅造成了土地和资源的极大浪费，还制约了湿地工艺的推广。清洗或更换基质的处理方法，会破坏湿地植物，且对大规模人工湿地而言，工程量大且施工困难；湿地停床休作的处理方法虽受推崇，但在实际工程项目中，难以空出较长时间用于停床休作，通常不易实现。

目前解决人工湿地填料堵塞的问题的技术方法有以下几种：

一是翻洗或更换填料：该方法事先需要将水生植物拔除，填料处理完成后再复植，更换填料工程量大，且不宜使用大型机械操作，否则会造成填料碾压，加剧堵塞；前期营造时，潜流湿地多为复合床体，填料铺设方式复杂，大多为混合铺设或多种类型层状铺设，挖出后不易进行区分处理，造成无法回用；且大面积挖除填料，湿地整体需要停止运行，影响整体效益。因此该方法成本较高、周期长且填料不易回用，难以被人接受。

二是收割植物、停床修整，也就是将湿地床体放空，经过几个星期的蒸发晾晒，恢复部分渗透性。运行时间较短的湿地，可遵循季节变化和植物生长状态，只收割填料层以上茎叶部分；长期运行的湿地，其填料层以下根系生长、腐败及分泌物是造成湿地堵塞的重要因素，但植株整体收割比较困难，且无法满足局部堵塞时更换、收割部分植株的需求，对湿地正常运行部分及正常生长的植株影响较大。该方法不能彻底清除填料内部的堵塞物，只能再次获得短期、有限的效果，且需重新配置湿地植物；因此，收割植物不彻底，不能真正有效解决因植物因素造成的堵塞问题。

三是布设反冲洗管道，需要在湿地建设初期进行复杂布水、集水管道铺设，以利用高压水流将堵塞物质带出湿地床体，但水流易被填料消能，只能在极有限的范围内使用，且前期管道布设投资较大，不易维护；管道铺设在填料层以下，遇到问题难以维修，管道铺设在填料层以上，影响湿地美观，且无法应对北方寒冷气候，易出现冻裂现象。

四是利用土壤动物（如蚯蚓）的生物活动来解决湿地堵塞问题，但面临着动物投加量大、动物适应性差、效率低等问题。

五是设置沉淀区排泥法，该方法在湿地填料底部设有沉淀区，将填料脱落的生物膜或经沉淀区沉淀的固体物质排入湿地填料外的集水井，并通过集水井内的潜污泵将污泥送出，该类方法只能解决湿地填料自然脱落的少量堵塞物，对于固结在填料内部的堵塞物质的清除效果十分有限，而且该方法需要在填料层下部设置沉淀区，使工程造价大幅增加，且不易管理。