一種人工濕地用填料清洗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種人工濕地用填料清洗裝置，包括濕地盒，濕地盒內填充陶粒填料，清洗裝置包括電動槳葉、喉管、中空軸、電動機、排泥管和真空泵，電動槳葉連接在喉管端部，喉管安裝在中空軸上，中空軸的末端連接電動機，喉管末端連接所述排泥管，排泥管上設有真空泵，清洗裝置的頭部設有過濾網罩。本實用新型為潛流人工濕地的防堵塞提供新的選擇，適合人工濕地的清洗和維護。
【專利說明】
一種人工濕地用填料清洗裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于環境工程技術領域，具體涉及一種人工濕地用填料清洗技術。
【背景技術】
[0002]廣義的人工濕地是指人類為滿足生產、生活、防災、污水處理等目的人工修的濕地(如塘壩、魚塘、水景、稻田、水庫、潛流濕地等)。它以人類利益為主要目標，以社會服務為主要功能，不僅可以用于污水處理，還可以用于營造景觀、恢復自然濕地等，因此可稱為“功能性人工濕地”。狹義的人工濕地，即人工濕地污水處理系統。人工濕地污水處理系統是人工建造的、可控制的和人工化的濕地系統，其設計和建造是通過對濕地自然生態系統中的理、化學和生物作用的優化組合來進行污水處理。
[0003]污水處理人工濕地系統一般分為表面流濕地和潛流濕地，表面流濕地與地表漫流土地處理系統非常相似，水面在固體介質表面以上，污水從池體進水端水平流向出水端的人工濕地。潛流式人工濕地與表面流濕地區別在于其內部充填了人工填料，水從填料的空隙中穿過，按照水流形式分為垂直流潛流式人工濕地和水平流潛流式人工濕地。
[0004]由于處理效率高、保溫效果等優點，潛流濕地是人工濕地污水處理系統的核心。潛流濕地對水的凈化是填料、植物和微生物共同作用的結果，其中，填料是潛流濕地發揮去污效果的最關鍵因素。由于填料的空隙有限，潛流濕地長期處理污水后，由于微生物死亡、植物根系殘留等原因，填料很容易發生堵塞，最終導致人工濕地處理能力下降，污水從床層表面漫流，濕地最終失效，實踐表明，潛流濕地的堵塞年限一般在3~5年。潛流濕地堵塞后，需要對床層填料進行清洗，由于一般的潛流濕地采用碎石或礫石作為填料，密度大，且由于濕地下部往往鋪設防滲膜，填料厚度也僅Im左右，地基承載力小，很難采用挖機等機械作業，清洗時現實的做法是采用人工開挖，雙輪斗車運輸，滾筒清洗后，人工回填，整個過程費時費工，費用高昂。
[0005]目前國內外對潛流濕地填料清洗的研究很少，有專利增加反沖洗管道和設備，但由于沖洗水量巨大，沖洗管道和設備的投資很高，操作很復雜，可行性很差，具有明顯的缺點。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型首先要解決的技術問題是提供一種人工濕地用填料清洗裝置，能解決人工潛流濕地在人工清洗帶來的費時費力問題，同時簡化系統結構和節約清洗成本。
[0007]本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種人工濕地用填料清洗裝置，包括濕地盒，所述濕地盒內填充陶粒填料，所述清洗裝置包括電動槳葉、喉管、中空軸、電動機、排泥管和真空栗，所述電動槳葉連接在喉管端部，所述喉管安裝在中空軸上，所述中空軸的末端連接電動機，所述喉管末端連接所述排泥管，所述排泥管上設有真空栗，所述清洗裝置的頭部設有過濾網罩，在清洗時，所述清洗裝置的前端伸入濕地中部。
[0008]在采用上述技術方案的同時，本實用新型還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案:
[0009]所述清洗裝置還包括操作提手，所述操作提手上還設有固定支架，所述固定支架延伸至中空軸的外壁上。
[0010]所述濕地盒內設有濕地進水管和濕地出水管，所述濕地進水管處于所述濕地盒的上游，所述濕地出水管處于所述濕地盒的下游，所述濕地盒底部設有防滲層，所述防滲層從上游至下游呈階梯狀布置。
[0011]所述陶粒填料為輕質陶粒填料，所述輕質陶粒填料的陶粒呈球形或橢球形，所述陶粒設有陶質或釉質的外殼，所述陶粒內部呈蜂窩狀，且具有多個非連通的封閉型微孔，所述微孔內包裹有氣體。
[0012]所述濕地盒上設有維護結構頂，所述維護結構頂的高程比濕地床面的高度高出至少1.5m，所述中空軸、電動槳葉及喉管在清洗時位于所述維護結構頂內。
[0013]所述過濾網罩的網孔面積小于填料陶粒的顆粒徑，且大于雜質的顆粒徑。
[0014]所述中空軸內設有電機傳動軸，所述電機傳動軸穿過所述喉管連接并驅動所述電動槳葉，所述喉管末端設有隔離板，所述隔離板上設有供電機軸穿過的電機孔以及與所述排泥管連通的排泥孔，所述電機孔內設有密封軸套。
[0015]本實用新型的有益效果是:本實用新型針對潛流濕地堵塞問題和傳統解決方法的不足，提供了一種基于陶粒填料的潛流濕地清洗方法及相應裝置，通過濕地盒的水位調控，應用本實用新型的清洗裝置，可很方便的清洗濕地填料，防止堵塞，恢復濕地功能。該實用新型操作簡便，成本低廉，不易損壞防滲層和集、配水管，避免了傳統的人工翻床清洗的耗時耗力，也不需設置復雜的反沖洗系統。本實用新型為潛流人工濕地的防堵塞提供新的選擇，適合人工濕地的清洗和維護。
【附圖說明】
[0016]圖1正常運行工況示意圖。
[0017]圖2清洗工況示意圖。
[0018]圖3清洗裝置結構圖。
【具體實施方式】
[0019]參照附圖。
[0020]本實用新型的一種人工濕地用填料清洗裝置，包括濕地盒8，所述濕地盒8內填充陶粒填料16，濕地盒8是潛流濕地發揮作用的場所，濕地盒可由傳統的建筑材料砌筑，如磚砌、塊石砌筑、混凝土砌筑等，但必須防滲，具體防滲措施可通過鋪設防滲膜、采用防滲水泥砂漿、抗滲混凝土、摻加無機抗滲劑等。濕地盒內部填充人工填料，安裝進水、集水管和控制閥門，填料表面種植水生植物。上述內容與一般潛流濕地的設計和建設沒有區別，唯一區別在于本實用新型中濕地盒的圍護結構頂部高程應高于人工填料表面高程1.5米及以上，而一般潛流濕地的圍護結構頂部高程只高于人工填料表面高程0.5米左右。
[0021 ]對于潛流濕地，填料的來源多種多樣，一般有碎石、礫石、石灰石、陶粒、火山巖、沸石、鋼渣等等。本實用新型中潛流濕地全部采用輕質陶粒，陶粒就是陶質的顆粒。陶粒的外觀特征大部分呈球體或橢球體，它的表面是一層堅硬的外殼，這層外殼呈陶質或釉質，具有隔水保氣作用，并且賦予陶粒較高的強度。輕質性是陶粒許多優良性能中最重要的一點，陶粒的內部結構特征呈細密蜂窩狀微孔，這些微孔都是封閉型的，而不是連通型的，它是由于氣體被包裹進殼內而形成的，這是陶粒質輕的主要原因。根據潛流濕地類型不同，陶粒的粒徑也不一樣，一般垂直流濕地用的陶粒粒徑為5?20_，水平流濕地用陶粒粒徑為20?40_。
[0022]所述濕地盒8內設有濕地進水管12和濕地出水管13，所述濕地進水管12處于所述濕地盒8的上游，所述濕地出水管13處于所述濕地盒8的下游，所述濕地盒8底部設有防滲層17，所述防滲層17從上游至下游呈階梯狀布置，濕地進水管12的高程高于濕地出水管13的高程，
[0023]所述清洗裝置，由七個部件組成，可同時滿足床層攪動、抽吸污水、清洗填料、分離填料等功能，在清洗過程中可保護濕地防滲層、集配水管道等。
[0024]所述清洗裝置包括電動槳葉2、喉管3、中空軸4、電動機5、排泥管6和真空栗7，所述電動槳葉2連接在喉管3端部，所述喉管3安裝在中空軸4上，所述中空軸4的末端連接電動機5，所述喉管3末端連接所述排泥管6，所述排泥管6上設有真空栗7，所述清洗裝置的頭部設有過濾網罩I，在清洗時，所述清洗裝置的前端伸入濕地中部。
[0025]過濾網罩I位于整個清洗裝置前端，用硬質PVC材料或不銹鋼制作，呈凸面，主要作用是隔離填料與內部槳葉，同時起到過水作用，過濾網罩可拆卸地安裝在喉管端部，方便清理和更換，網眼孔徑小于5_，能夠擋住陶粒填料顆粒。
[0026]中空軸4連接喉管3和電動機5，所述中空軸4內設有電機傳動軸，所述電機傳動軸穿過所述喉管3連接并驅動所述電動槳葉2，所述喉管3末端設有隔離板，所述隔離板上設有供電機軸穿過的電機孔以及與所述排泥管6連通的排泥孔，所述電機孔內設有密封軸套，防止被吸入喉管內的污泥漿流入中空軸4內。
[0027]喉管3位于槳葉中心，為一類似大小頭的管段，前端大，為污泥水入口，后端小，連接排泥管6。電動機5用于驅動電動槳葉2，設置在中空軸4末端。排泥管6為軟管，連接喉管3和真空栗7，當污泥水從喉管3吸入后，通過真空栗7的抽吸作用，將污泥水導出。真空栗7用于提供污泥水排出的動力。
[0028]所述清洗裝置還包括操作提手9，所述操作提手9上還設有固定支架10，所述固定支架10延伸至中空軸4的外壁上，所述固定支架10和所述中空軸4之間設有轉動軸承11。所述固定支架10可以采用三根支架的形式，在中空軸4的外表面形成三角式的截面固定，三根支架的截面均呈外小內大的錐形，便于攪動，或者固定支架呈圓管狀，圓管狀的固定支架外表面設有螺旋形的凹槽，螺旋形凹槽的螺旋角度與電動槳葉的螺旋角度一致，當螺旋形凹槽的槽寬度與陶粒填料的填料徑大小一致。操作時，和電動槳葉攪拌角度一致的螺旋形凹槽能夠使攪拌更為順利，并且凹槽寬度與填料徑大小一致，這樣填料顆粒能夠順著螺旋形凹槽流動，而其他的雜質會被排除在外，這種結構設計一方面，攪拌會更省力，另一方面，需要保留的填料顆粒大部分能夠順著固定支架的攪動而翻滾流動，而不會停留在過濾網罩表面，而需要被清理出去的雜質則不會順著固定支架流動，容易被清洗裝置吸出。
[0029]所述濕地盒上設有維護結構頂14，維護結構頂14的高程高出濕地床面高程1.5m左右，可以滿足高水位蓄水需求，可為陶粒填料的上浮和床層疏松提供壓差。
[0030]實際運用中，首先根據床層堵塞情況，人工將濕地表層植物清除，并將需要清洗的床層出水閥門關閉，然后持續進水，使得床層水位與濕地盒維護結構頂部標高一致。在水位壓差作用下，輕質陶粒填料開始上浮，整個床層呈現松散狀態，堵塞的填料間的雜質一部分溶解在水中，一部分開始上浮，一部分開始下沉。操作工人站在維護結構頂部，將清洗裝置前部伸入填料中，開啟電動機和真空栗，受電動機的驅動，槳葉開始旋轉，產生抽吸作用，同時，工人將清洗裝置開始水平、上下移動，攪動床層，所到之處，填料間的雜質隨著水體被抽吸進隔離網罩，陶粒填料由于受到隔離網罩上孔徑的隔離，依舊留在床體中，混合著雜質的污泥水通過喉管、排泥管，排出床層。根據堵塞嚴重程度和污泥水的濃度情況，一個床層可多次清洗，也可只清洗一次。由于清洗過程中污泥水被不斷抽出床層，需要一直保持持續進水，但水位不可以超出維護結構頂部高程。清洗結束后，將床層水位降低到正常運行水位，打開出水閥門，濕地恢復正常運行。
[0031]在清洗過程中需要不斷補充進水，確保在吸出污泥漿的情況下，濕地盒內的水位始終保持在清洗水位上，圖中B為清洗水位。
[0032]在清洗時濕地盒將蓄水高度調至最高，通過水壓差使濕地床層中的陶粒填料懸浮，床層疏松，再由人工操作水平或上下移動，通過清洗裝置上的電機驅動槳葉，產生負壓吸入污泥水，通過喉管連接排泥管、真空栗排出污泥水，同時，陶粒填料被清洗裝置頭部過濾網罩阻擋，繼續留在濕地盒中。
【主權項】
1.一種人工濕地用填料清洗裝置，包括濕地盒，其特征在于:所述濕地盒內填充陶粒填料，所述清洗裝置包括電動槳葉、喉管、中空軸、電動機、排泥管和真空栗，所述電動槳葉連接在喉管端部，所述喉管安裝在中空軸上，所述中空軸的末端連接電動機，所述喉管末端連接所述排泥管，所述排泥管上設有真空栗，所述清洗裝置的頭部設有過濾網罩，在清洗時，所述清洗裝置的前端伸入濕地中部。2.如權利要求1所述的一種人工濕地用填料清洗裝置，其特征在于:所述清洗裝置還包括操作提手，所述操作提手上還設有固定支架，所述固定支架延伸至中空軸的外壁上，所述中空軸內設有轉動軸承。3.如權利要求1所述的一種人工濕地用填料清洗裝置，其特征在于:所述濕地盒內設有濕地進水管和濕地出水管，所述濕地進水管處于所述濕地盒的上游，所述濕地出水管處于所述濕地盒的下游，所述濕地盒底部設有防滲層，所述防滲層從上游至下游呈階梯狀布置。4.如權利要求1所述的一種人工濕地用填料清洗裝置，其特征在于:所述陶粒填料為輕質陶粒填料，所述輕質陶粒填料的陶粒呈球形或橢球形，所述陶粒設有陶質或釉質的外殼，所述陶粒內部呈蜂窩狀，且具有多個非連通的封閉型微孔，所述微孔內包裹有氣體。5.如權利要求1所述的一種人工濕地用填料清洗裝置，其特征在于:所述濕地盒上設有維護結構頂，所述維護結構頂的高程比濕地床面的高度高出至少1.5m，所述中空軸、電動槳葉及喉管在清洗時位于所述維護結構頂內。6.如權利要求1所述的一種人工濕地用填料清洗裝置，其特征在于:所述過濾網罩的網孔面積小于填料陶粒的顆粒徑，且大于雜質的顆粒徑。7.如權利要求1所述的一種人工濕地用填料清洗裝置，其特征在于:所述中空軸內設有電機傳動軸，所述電機傳動軸穿過所述喉管連接并驅動所述電動槳葉，所述喉管末端設有隔離板，所述隔離板上設有供電機軸穿過的電機孔以及與所述排泥管連通的排泥孔，所述電機孔內設有密封軸套。
【文檔編號】C02F3/32GK205472961SQ201620115205
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月5日
【發明人】魏俊
【申請人】中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司