CN111777190B - 夹层透气潜流人工湿地的构筑方法 - Google Patents

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Abstract

一种夹层透气潜流人工湿地的构筑方法，包括以下步骤：（1）在湿地四周构筑湿地外墙，在湿地外墙内的区域相对两侧分别设置布水渠和集水渠；（2）在另外两侧的湿地外墙内侧竖直铺设透气防渗砂板，形成透气防渗墙，湿地墙体与透气防渗砂墙之间留有间隙，该间隙形成墙内空气夹层；（3）透气防渗墙以内区域的地基夯实，在原土夯实层上间隔铺设枕基，在枕基上平铺透气防渗砂板，底面透气防渗墙下方的空隙形成底部空气夹层，在底面透气防渗墙的上方铺设用于植物种植的填料。该潜流人工湿地利用透气防渗砂板构建空气夹层，增加了污水与空气接触的界面面积，促进气体交换，提升污水中的溶解氧浓度，从而有利于污水中有机物的降解，提升湿地的净化能力。

Description

夹层透气潜流人工湿地的构筑方法
技术领域
本发明涉及用于污水深度处理的潜流人工湿地，尤其是一种通过夹层进行透气的防渗潜流人工湿地的构筑方法，属于人工湿地技术领域。
背景技术
人工湿地是通过模拟天然湿地的结构与功能，人为设计与建造的湿地***。人工湿地主要通过填料、植物和微生物的协同作用，即通过过滤、吸附、共沉、植物吸收和微生物降解等来实现污水的净化。
潜流人工湿地的污水是通过填料表面的下面，从填料的一端流向另外一端的人工湿地，保温性比表面流人工湿地好，受气温影响小，卫生条件好，水力负荷和有机负荷大于表面流人工湿地，应用较广。人工湿地中的氧的来源主要包括：进水中携带的氧、水面更新溶解氧及植物光合作用产生氧、植物根系对氧的传递和释放。湿地植物通过光合作用产生的氧气，一部分通过植物组织的运输和根系的输送作用释放到湿地环境中，在根系周围形成好氧区；同时，由于好氧生物膜对氧的利用而在离根系较远的区域形成缺氧区域，在更远的区域呈现厌氧区域。因人工湿地一般不采取强制复氧的措施，湿地长时间运行后，填料之间的空隙被微生物膜填充，污水中氧的传递受阻，污水复氧减慢。然而污水中有机物的降解是消耗氧的，硝化作用也是消耗氧的，污水复氧的减慢将大大降低人工湿地对污染物的处理能力，出水水质难以达标。
透气防渗砂是近年来研发并逐步推广的一种透气防渗材料。该材料具有良好的防水防渗性能，1cm的铺装厚度的透气防渗砂的防渗高度达2米以上，2米高水压下渗透速率＜0.3kg/m2/h；对环境无污染；透气性能好，透气防渗砂层的透气量为90mL/(cm·s)。目前，该材料主要用于沙漠治理、海绵城市建设、雨水收集等方面，并且有通过粘结剂和固化剂等材料将透气防渗砂制作成板材，作为植物种植槽。
所以，如何利用透气防渗砂材料构建一种促进人工湿地污水复氧潜流湿地，提高潜流湿地的有机负荷，成为人工湿地设计及维护运行需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种夹层透气潜流人工湿地的构筑方法，以解决上述背景技术中提出的问题，能够实现增强人工湿地内污水的复氧，提高潜流湿地的有机负荷和净化能力，提高净化效果。
为实现上述目的，本发明的夹层透气潜流人工湿地的构筑方法，包括以下步骤：
(1)在湿地四周构筑湿地外墙，在湿地外墙内的区域相对两侧分别设置布水渠和集水渠；
(2)在另外两侧的湿地外墙内侧竖直铺设透气防渗砂板，形成透气防渗墙，湿地墙体与透气防渗砂墙之间留有间隙，该间隙形成墙内空气夹层；
所述竖直透气防渗墙由竖立排布的透气防渗砂板构建。所述墙内空气夹层的宽度不小于50cm，50cm～80cm为宜。
(3)将布水渠、集水渠和两侧透气防渗墙以内区域的地基夯实，形成原土夯实层，在原土夯实层上间隔铺设枕基，在枕基上平铺透气防渗砂板，形成底面透气防渗墙，底面透气防渗墙下方的空隙形成底部空气夹层，墙内空气夹层与底部空气夹层是相通的，在底面透气防渗墙的上方铺设用于植物种植的填料。
所述底部空气夹层的高度不小于30cm，30cm～40cm为宜。所述底部空气夹层的坡度与湿地的水力坡降一致。所述底部空气夹层的最低处设置泵坑，用于排出雨季积水。
所述透气防渗砂板由透气防渗砂、粘结剂和固化剂混合制成，所述透气防渗砂、粘结剂和固化剂的体积比为5～8：3～4:1～2。所述透气防渗砂包括沙粒、防渗树脂和粘结剂，所述原沙沙粒、防渗树脂和粘结剂的体积比为100:4～9:3～7。
本发明采用透气防渗砂板构筑了带有夹层的透气防渗潜流人工湿地，在湿地运行时，氧气可通过湿地纵向和底部的空气夹层在透气防渗砂板的界面与湿地内的污水接触，进行氧气的溶解和二氧化碳的释放。夹层增加了污水与空气接触的界面面积，促进气体交换，提升污水中的氧气含量，从而有利于污水中有机物的降解，提升湿地的净化能力。
附图说明
图1是本发明构筑的夹层透气防渗潜流人工湿地的剖面示意图。
图2是本发明构筑的夹层透气防渗潜流人工湿地的平面图。
图中：1.布水渠，2.填料，3.集水渠，4.墙内空气夹层，5.竖直透气防渗砂墙，6.湿地外墙，7.枕基，8.原土夯实层，9.底部空气夹层，10.底面透气防渗砂墙，11.连通洞。
具体实施方式
本发明构筑的夹层透气防渗潜流人工湿地如图1和图2所示，在***设置湿地外墙6，湿地外墙6为钢筋混凝土构筑。在湿地长度方向的两端外侧分别设置布水渠1和集水渠3。湿地墙体6沿纵向(长度方向)的内侧设置竖直透气防渗墙5，竖直透气防渗墙5由竖立排布的透气防渗砂板构建，湿地外墙6与竖直透气防渗砂墙5之间的间隔形成墙内空气夹层4。可在竖直透气防渗墙5的外侧采用金属框架辅助固定各个透气防渗砂板。墙内空气夹层4的上部敞开，其宽度(湿地墙体6与透气防渗墙5之间间隙)在50cm～80cm，具体可根据湿地面积确定。
湿地内部(布水渠、集水渠和两侧竖直透气防渗墙以内的区域)自下至上依次设置有原土夯实层8、底部空气夹层9和填料2。填料2作为植物种植基质，可采用各种现有植物种植的基质。原土夯实层8上设置由混凝土制成的条形枕基7，条形枕基7上水平排布(拼装)透气防渗砂板，形成底面透气防渗砂墙10，原土夯实层8与底面透气防渗砂墙10之间的空隙形成底部空气夹层9。各根枕基7之间均留有间隔，以使底部空气夹层9是一个畅通的空间，而不是封闭的。墙内空气夹层4和底部空气夹层9是连通的，可在透气防渗墙5的底部设置连通洞11，参见图1。
底部空气夹层9的高度(实际就是枕基7的高度)为30cm～40cm。底部空气夹层9的坡度与湿地的水力坡降一致，且在最低处设置泵坑，用于排出雨季积水。
本发明中所用透气防渗砂板10，由透气防渗砂、粘结剂和固化剂混合制成，所述透气防渗砂、粘结剂和固化剂的体积比为5～8：3～4:1～2。透气防渗砂由沙粒、防渗树脂和粘结剂按体积比体积比为100:4～9:3～7混合而成。这些比例的确定是经过实验对比得出的，达到了本发明的目的。
本发明构筑了带夹层的透气防渗潜流人工湿地，利用新型透气防渗砂制作的透气防渗砂板，作为湿地底部和湿地侧面的防渗层，既保证了湿地污水不外渗污染地下水，又保证了潜流湿地池体的透气性能。但是若仅作为潜流湿地池体防渗材料，那么该透气防渗砂的透气性能并未得到充分的利用。
利用透气防渗砂板构造空气夹层，极大的减少了污水复氧阻力，在湿地运行时，氧气可通过湿地纵向和底部的空气夹层在透气防渗砂板的界面与湿地内的污水接触，进行氧气的溶解和二氧化碳的释放。该空气夹层增加了污水与空气接触的界面面积，促进气体交换，提升污水中的氧气含量，从而有利于污水中有机物的降解，提升湿地的净化能力。
可利用上述潜流人工湿地处理污水厂排放的出水，污水厂出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，潜流湿地填料80cm，水力负荷0.4～0.5m3/m2·d，出水主要指标可稳定达到《地表水环境质量标准》IV类。

Claims (3)

1.一种夹层透气潜流人工湿地的构筑方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）在湿地四周构筑湿地外墙，在湿地外墙内的区域相对两侧分别设置布水渠和集水渠；
（2）在另外两侧的湿地外墙内侧竖直铺设透气防渗砂板，形成透气防渗墙，湿地墙体与透气防渗砂墙之间留有间隙，所述间隙形成墙内空气夹层；
（3）将布水渠、集水渠和两侧透气防渗墙以内区域的地基夯实，形成原土夯实层，在原土夯实层上间隔铺设枕基，在枕基上平铺透气防渗砂板，形成底面透气防渗墙，底面透气防渗墙下方的空隙形成底部空气夹层，墙内空气夹层与底部空气夹层是相通的，在底面透气防渗墙的上方铺设用于植物种植的填料；
所述透气防渗砂板由透气防渗砂、粘结剂和固化剂混合制成，所述透气防渗砂、粘结剂和固化剂的体积比为5～8：3～4:1～2；所述透气防渗砂包括沙粒、防渗树脂和粘结剂；所述沙粒、防渗树脂和粘结剂的体积比为100:4～9:3～7；
在湿地运行时，氧气通过湿地纵向和底部的空气夹层在透气防渗砂板的界面与湿地内的污水接触，进行氧气的溶解和二氧化碳的释放；夹层增加了污水与空气接触的界面面积，促进气体交换，提升污水中的氧气含量。
2.根据权利要求1所述的夹层透气潜流人工湿地的构筑方法，其特征是：所述墙内空气夹层的宽度为50cm～80cm；所述底部空气夹层的高度为30cm～40cm。
3.根据权利要求1所述的夹层透气潜流人工湿地的构筑方法，其特征是：所述底部空气夹层的坡度与湿地的水力坡降一致，所述底部空气夹层的最低处设置泵坑，用于排出雨季积水。
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