一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 211471152 U(45)授权公告日 2020.09.11

(21)申请号 201922058536.X(22)申请日 2019.11.25

(73)专利权人 中建五局第三建设有限公司

地址 410004 湖南省长沙市雨花区井湾路

20号(72)发明人 贺映全　曹红军　胡武林　杨成　

覃川　(74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所(普

通合伙) 43114

代理人 熊靖宇(51)Int.Cl.

C02F 9/14(2006.01)C02F 3/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

(54)实用新型名称

一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统

(57)摘要

本实用新型公开了一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统。该系统由基质填料层、集水管通气装置以及布水管铺装构成。基质层采用1：1矿渣-砾石混合、火山岩新型材料，并对基质填料物理化学成分含量进行严格控制。集布水管和通气管外套一层无纺长丝土工布包裹紧密，并且采用不锈钢钢带卡箍固定牢固，同时调整管道铺设时开孔方向。基质填料层之间均采用玻璃纤维网格布进行隔离，解决了垂直流人工湿地去污净水效果差的问题。该方法具有工艺流程操作简单，布水均匀，管道进出水孔不易堵塞，污水处理规模和效果大大提高等优点。本实用新型适用于湿地工程，尤其是超大型垂直流人工湿地基质分层布管填料施工。

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权　利　要　求　书

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1.一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：包括基质填料层以及安装在基质填料层内的集水管通气装置和布水管，所述基质填料层从上到下依次设置有砾石覆盖层、粗砂砾石填料层、矿渣砾石混合层、火山岩层和卵石排水层，并且层与层之间铺设有玻璃纤维网格布隔离，

所述集水管通气装置包括集水管和与集水管连通的通气管，所述集水管设置在卵石排水层内，所述集水管上开设有与集水管连通的集水孔，所述集水管的外侧在集水孔所在区域包裹有、将集水孔与卵石排水层隔离的第二土工布层，所述通气管与集水管密封连接，所述通气管的顶部穿过基质填料层伸出地面，所述通气管上布设有与通气管连通的气孔，所述通气管的外侧在气孔所在区域包裹有、将气孔与基质填料层隔离的第三土工布层，所述布水管部分设置在砾石覆盖层内、部分设置在粗砂砾石填料层内，所述布水管上设有出水孔，所述出水孔设置在砾石覆盖层内，所述布水管的外侧在出水孔所在区域包裹有、将出水孔与砾石覆盖层隔离的第一土工布层。

2.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述通气管的顶部设有透气风帽。

3.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述集水管的下侧设有沿集水管长度方向排布的两组集水孔组，两组集水孔组中的集水孔交错布置，两组集水孔组之间间距212mm，每组集水孔组相邻集水孔间距100mm，两组集水孔组与集水管中心连线的夹角为90°。

4.根据权利要求3所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述集水孔直径为20mm。

5.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述布水管的上侧设有沿布水管长度方向排布的两组出水孔组，两组出水孔组与布水管中心连线的夹角为90°。

6.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述气孔的直径为10mm，相邻气孔间距为20mm。

7.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述第一土工布层通过第一卡箍固定在布水管上，所述第二土工布层通过第二卡箍固定在集水管上，所述第三土工布层通过第三卡箍固定在通气管上。

8.根据权利要求7所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述第一土工布层、第二土工布层和第三土工布层均采用无纺长丝土工布。

9.根据权利要求1所述的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，其特征在于：所述砾石覆盖层厚30cm，砾石覆盖层粒径8-16mm，所述卵石排水层厚30cm，卵石排水层粒径为16-32mm，所述粗砂砾石填料层、矿渣砾石混合层和火山岩层构成滤料层，所述底层火山岩层厚20cm，火山岩层的粒径为8-16mm，所述矿渣砾石混合层厚50cm，所述矿渣砾石混合层中矿渣和砾石混合比例为1：1，所述矿渣砾石混合层粒径为5-10mm，所述粗砂砾石填料层厚50cm，粗砂砾石填料层粒径为2-6mm。

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一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统

技术领域

[0001]本实用新型涉及一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统。

背景技术

[0002]垂直流人工湿地作为一种新型的生态污水处理技术，具有投资少、运行费用低、处理效果稳定、耐冲击负荷能力强等优点。该技术利用基质、植物、微生物的协同净化能力处理污水，同时还可提高生物多样性，美化生态景观，具有一定的经济效益和生态环境效益，受到了世界各国的普遍关注。垂直流人工湿地有多种形式，但其基本原理都是采用基质填料和水生植物以及与空气充分接触对水质进行净化，因此基质填料选择、施工质量、污水处理单元池中布集水管的布置形式及科学合理性显得尤为重要。[0003]常规的垂直流人工湿地基质采用土壤、砾石、陶砾、碎石，或普通沙土矿渣、粉煤灰，未对基质填料化学成分含量进行严格控制，不同基质层之间未进行隔离，对集布水管铺装未采取保护措施，湿地系统充氧排气效果不明显，导致基质对管道损伤严重、基质层互渗混杂以及堵塞集布水管进出水孔，引起湿地布水不均匀、出现壅水现象的问题。实用新型内容

[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种保证垂直流人工湿地布水均匀、防止管道进出水孔淤堵及提高净水效果的垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统。[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供的一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，包括基质填料层以及安装在基质填料层内的集水管通气装置和布水管，所述基质填料层从上到下依次设置有砾石覆盖层、粗砂砾石填料层、矿渣砾石混合层、火山岩层和卵石排水层，并且层与层之间铺设有玻璃纤维网格布隔离，[0006]所述集水管通气装置包括集水管和与集水管连通的通气管，所述集水管设置在卵石排水层内，所述集水管上开设有与集水管连通的集水孔，所述集水管的外侧在集水孔所在区域包裹有、将集水孔与卵石排水层隔离的第二土工布层，所述通气管与集水管密封连接，所述通气管的顶部穿过基质填料层伸出地面，所述通气管上布设有与通气管连通的气孔，所述通气管的外侧在气孔所在区域包裹有、将气孔与基质填料层隔离的第三土工布层，所述布水管部分设置在砾石覆盖层内、部分设置在粗砂砾石填料层内，所述布水管上设有出水孔，所述出水孔设置在砾石覆盖层内，所述布水管的外侧在出水孔所在区域包裹有、将出水孔与砾石覆盖层隔离的第一土工布层。[0007]进一步的，所述通气管的顶部设有透气风帽。[0008]进一步的，所述集水管的下侧设有沿集水管长度方向排布的两组集水孔组，两组集水孔组中的集水孔交错布置，两组集水孔组之间间距212mm，每组集水孔组相邻集水孔间距100mm，两组集水孔组与集水管中心连线的夹角为90°。[0009]进一步的，所述集水孔直径为20mm。[0010]进一步的，所述布水管的上侧设有沿布水管长度方向排布的两组出水孔组，两组

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出水孔组与布水管中心连线的夹角为90°。[0011]进一步的，所述气孔的直径为10mm，相邻气孔间距为20mm。[0012]进一步的，所述第一土工布层通过第一卡箍固定在布水管上，所述第二土工布层通过第二卡箍固定在集水管上，所述第三土工布层通过第三卡箍固定在通气管上。[0013]进一步的，所述第一土工布层、第二土工布层和第三土工布层均采用无纺长丝土工布。

[0014]进一步的，所述砾石覆盖层厚30cm，砾石覆盖层粒径8-16mm，所述卵石排水层厚30cm，卵石排水层粒径为16-32mm，所述粗砂砾石填料层、矿渣砾石混合层和火山岩层构成滤料层，所述底层火山岩层厚20cm，火山岩层的粒径为8-16mm，所述矿渣砾石混合层厚50cm，所述矿渣砾石混合层中矿渣和砾石混合比例为1：1，所述矿渣砾石混合层粒径为5-10mm，所述粗砂砾石填料层厚50cm，粗砂砾石填料层粒径为2-6mm。[0015]由于采用上述结构，本实用新型兼具有管道施工质量好、均匀布水效果佳、去污净水效果好、减少维护和降低运营成本的优点，具体优点分析如下：[0016]1、基质层中的布水管、集水管通气装置均外套一层无纺长丝土工布，土工布与管道包裹紧密，并且采用卡箍固定牢固，土工布可以减少基质填料或人为施工过程中对管道的损伤，保证了管道的安装质量。[0017]2、布水管出水孔方向朝上，外套土工布可以阻止小粒径填料堵塞出水孔，同时防止基质灌入堵塞管道，使湿地布水均匀效果良好。[0018]3、火山岩层成分中含有氧化铝、氧化铁；矿渣砾石混合层中含有氧化铁、氧化铝，从而可以有效的降低来水中CODcr、氨氮、总磷等主要污染物指标，提高了去污净水效果。[0019]4、基质填料层之间铺设有玻璃纤维网格布进行隔离，降低基质间互渗对污水净化效果的影响，减少湿地后期维护以及延长了湿地运营周期，降低了人工湿地的运营成本。[0020]综上所述，本实用新型解决了垂直流人工湿在施工和运行过程中的湿地布水不均匀、集布水管进出水孔堵塞、基质损伤管道、基质层间填料互相渗透、容易出现壅水现象的问题。保证了管道施工质量、布水均匀去污净水效果和潜流湿地高效运行，降低垂直流人工湿地维护和运营成本。

附图说明

[0021]图1本实用新型的结构示意图。

[0022]图2本实用新型集水管通气装置的示意图。[0023]图3本实用新型布水管的示意图。[0024]附图中，1、布水管，11、第一土工布层，12、第一卡箍，2、集水管通气装置，21、集水管，22、第二土工布层，23、第二卡箍，24、通气管，25、第三土工布层，26、第三卡箍，27、透气风帽，3、砾石覆盖层，4、粗砂砾石填料层，5、矿渣砾石混合层，6、火山岩层，7、卵石排水层，8、玻璃纤维网格布。具体实施方式

[0025]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。[0026]参见图1、图2、图3，一种垂直流人工湿地基质分层布管填料去污净水系统，包括基

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质填料层以及安装在基质填料层内的集水管通气装置2和布水管1，所述基质填料层从上到下依次设置有砾石覆盖层3、粗砂砾石填料层4、矿渣砾石混合层5、火山岩层6和卵石排水层7，并且层与层之间铺设有玻璃纤维网格布8隔离，进一步的，所述砾石覆盖层3厚30cm，砾石覆盖层3粒径8-16mm，所述卵石排水层7厚30cm，卵石排水层7粒径为16-32mm，所述粗砂砾石填料层4、矿渣砾石混合层5和火山岩层6构成滤料层，所述底层火山岩层6厚20cm，火山岩层6的粒径为8-16mm，所述矿渣砾石混合层5厚50cm，所述矿渣砾石混合层5中矿渣和砾石混合比例为1：1，所述矿渣砾石混合层5粒径为5-10mm，所述粗砂砾石填料层4厚50cm，粗砂砾石填料层4粒径为2-6mm，

[0027]所述集水管通气装置2包括集水管21和与集水管21连通的通气管24，所述集水管21设置在卵石排水层7内，所述集水管21上开设有与集水管21连通的集水孔，所述集水管21的下侧设有沿集水管21长度方向排布的两组集水孔组，两组集水孔组中的集水孔交错布置，两组集水孔组之间间距212mm，每组集水孔组相邻集水孔间距100mm，两组集水孔组与集水管21中心连线的夹角为90°，所述集水管21的外侧在集水孔所在区域包裹有、将集水孔与卵石排水层7隔离的第二土工布层22，所述通气管24与集水管21密封连接，所述通气管24的顶部穿过基质填料层伸出地面，并且通气管24的顶部设有透气风帽27，所述通气管24上布设有与通气管24连通的气孔，所述布水管1的上侧设有沿布水管1长度方向排布的两组出水孔组，两组出水孔组与布水管1中心连线的夹角为90°，所述通气管24的外侧在气孔所在区域包裹有、将气孔与基质填料层隔离的第三土工布层25，所述布水管1部分设置在砾石覆盖层3内、部分设置在粗砂砾石填料层4内，所述布水管1上设有出水孔，所述出水孔设置在砾石覆盖层3内，所述布水管1的外侧在出水孔所在区域包裹有、将出水孔与砾石覆盖层3隔离的第一土工布层11。[0028]本实施例中，所述第一土工布层11通过第一卡箍12固定在布水管1上，所述第二土工布层22通过第二卡箍23固定在集水管21上，所述第三土工布层25通过第三卡箍26固定在通气管24上，所述第一土工布层11、第二土工布层22和第三土工布层25均采用无纺长丝土工布。

[0029]具体施工步骤：[0030](1)湿地布管填料区域基础需清理整平夯实，基质的原材料应符合设计要求，不含可见泥土、粉屑、有机杂质。铺填前水洗，洗后总含泥量：<1％。首先铺设300mm厚度的粒径16-32mm卵石排水层7，然后铺设三种基质滤料层，分别为：200mm厚粒径8-16mm火山岩填料，火山岩成分中氧化铝含量要求不低于15％，氧化铁含量不低于10％：500mm厚1：1矿渣-砾石混合层，矿渣中氧化铁含量不低于15％，氧化铝含量不低于6％；500㎜厚2-6mm粗砂砾石回填层。最后铺设粒径8-16m砾石覆盖层3。湿地分层填料均须严格达到设计厚度，填料表面层平整，无隆起或坑洼。不同介质层之间均铺设一层2mm×2mm玻璃纤维网格布8进行隔离，网格布保证平整干净，网格布之间进行30cm搭接处理。[0031](2)集水管采用DN300 PVC-U型号规格，每根集水管设置两道集水孔，集水孔孔径20mm，两道集水孔中心间距212mm，交错布置，每道集水孔之间间距100mm，管道剖面中两道集水孔与管中心呈90°夹角。集水管铺设前，对集水管外套一层型号为240g/㎡无纺长丝土工布，无纺长丝土工布与管道包裹紧密，并且采用20mm带宽不锈钢钢带卡箍每隔1.5m固定牢固，且不得堵塞集水孔，卡箍规格为280mm～320mm，集水管铺设时开孔方向向下，集水管

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采用反开挖方式分段施工。集水管铺设完成后进行回填使管道稳固，通气管24区域先回填一半管道，露出顶部开设孔口与N60 PE通气管24连接，接口处采用中性防霉硅酮耐候胶密封，且保证胶凝时间。通气管24侧壁穿孔，孔距20mm，孔径10mm，打孔数量可根据实际需要确定。通气管24外包一层240g/㎡无纺长丝土工布至基质层外200mm处，采用52mm～68mm不锈钢钢带卡箍将端头土工布固定牢固。利用通气管24向系统内部充氧，并保证池内废气气体排出。透气风帽27采用聚氯乙烯塑料制作，作为通气管24道系统终端出口，用于防止雨、雪、杂质等进入通气管24道系统，可以产生空气对流，增加空气流通。[0032](3)布水管1采用DN200 PE管，每根布水管1均设置两道出水孔，出水孔孔径20mm，两道出水孔中心间距141mm，交错布置，每道集水孔之间间距100mm，管道剖面中两道集水孔与管中心呈90°夹角。上层布水管1铺设时同样对布水管1外套一层无纺长丝土工布，尺寸规格与集水管一致土工布与管道包裹紧密，并且采用15mm带宽不锈钢钢带卡箍每隔1.2m固定牢固，且不得堵塞出水孔，卡箍规格为190mm～220mm，为保证布水均匀，此时布水管1铺设时开孔方向向上，摊铺砾石覆盖层3进行保护。继而进行下一单元湿地基质分层布管填料的施工。

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图1

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图2

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