本发明涉及一种污水处理装置的进水装置及控制方法，具体涉及一种适用于河道旁路潜流人工湿地的可防冻保温进水系统及控制方法。
背景技术：
人工湿地作为一种20世纪70年代起新兴的污水处理技术，目前已在世界范围内得到广泛的应用。然而，由于湿地本身的结构组成及净化机理，导致其在冬季时易受低温气候影响而无法正常运行，尤其是中高纬度河道旁路湿地，由于来水为河道河水，水量、来水水温随季节变化而产生的变化大，故冬季运行时受温度影响较大。影响主要表现为湿地系统管道冻裂、湿地植物及微生物低温下休眠或死亡、湿地表面水面冻结、湿地上层填料冻结等，从而导致冬季人工湿地的处理效率下降，对各污染物的去除率降低，尤其是n、p等污染物。同济大学黄翔峰等综合多项研究成果并进行分析后发现，冬季低温条件下，人工湿地对nh4 -n、tn和tp的去除率分别比夏季时低12.0％～40.4％、12.3％～27.0％、6.1％～34.0％。
针对人工湿地冬季低温时的低效能运行问题，国内外众多研究机构及学者对此展开了研究及讨论。陈晓东等与healymg等认为潜流人工湿地相对而言在冬季低温地区使用更具有优势；chen等与刘佳等采用具有较大孔隙率或底部较大表面积的滤料作为人工湿地填料，以提高冬季nh4 -n和tp的去除率；solano等与张建等实验发现降低湿地运行负荷可在满足微生物生长所需营养的情况下最大限度地实现湿地处理效果；申欢等、刘学燕等和雒维国等国内外学者通过在湿地植物表面覆盖保温材料实现湿地的保温。
综上所述，目前人工湿地的保温防冻措施主要集中在人工湿地的内部设计优化、预处理和深度处理优化以及表面隔离覆盖保温等。大多措施主要针对来水水量稳定的尾水处理型人工湿地等，对于水量、水温随季节变化较大的河道旁路人工湿地的适用性较差。而人工湿地进水系统作为人工湿地处理系统的重要一环，少有研究提出或涉及通过其的优化实现湿地保温防冻。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种适用于河道旁路潜流人工湿地的可防冻保温进水系统及控制方法，可适用于冬季低温时的河道旁路湿地系统，通过在上下层进水管道系统间进行切换，并充分利用河道冬季低温时形成的冻土层，实现潜流人工湿地的防冻及保温。
根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种适用于河道旁路潜流人工湿地的可防冻保温进水系统，所述人工湿地设置人工湿地处理单元，人工湿地处理单元内设置填料，出水管道设置于湿地床体底部；其特征在于：
所述进水系统的进水管道包括非冬季进水管道和冬季进水管道；
非冬季进水管道的设置高度位置低于填料顶部，高于所处地区最大冻土层的底部；
人工湿地的冬季进水管道设置高度位置低于所处地区最大冻土层底部，高于出水管道覆土层顶部；
非冬季进水管道和冬季进水管道分别设置进水阀。
进一步地，所述湿地处理单元采用垂直潜流或水平潜流方式。
进一步地，所述进水阀为手动、自动或手自一体式。
进一步地，所述人工湿地处理单元的上方种植有去污能力的挺水植物。
进一步地，采人工湿地处理单元内装配一种或多种湿地填料，填料选择自沸石、砾石、石灰石、炉渣、活性炭、其他填料，以及它们中任意两种或两种以上的组合。
根据本发明的另一个方面，本发明采用以下技术方案：
利用上述可防冻保温进水系统进行防冻保温的控制方法，其特征在于，当湿地所在地区处于非冬季或温度较高时，非冬季进水管道进水阀开启，冬季进水管道进水阀关闭，湿地处理污水通过上层的非冬季进水管道进入湿地处理单元；
当湿地所在地区处于冬季或温度较低时，非冬季进水管道进水阀关闭，冬季进水管道进水阀开启，湿地处理污水通过下层的冬季进水管道进入湿地处理单元。
通过上下层进水管道的选择切换，该进水系统可实现河道旁路潜流人工湿地的保温及防冻。
所述温度较高是指水温≥4℃，所述温度较低是指水温＜4℃。
当湿地所在地区处于冬季或温度较低时，湿地处理污水通过下层的冬季进水管道进入湿地处理单元时，在冬季进水管道上方的填料已形成具有一定厚度的冻土层，以利用冻土层进行保温。
本发明的系统和方法所采取的防冻保温方案，不排斥并还可结合采用其它湿地保温防冻方式。
可切换上下层进水管道的潜流人工湿地进水系统通过控制阀的调整，进行湿地上层非冬季进水管道和下层冬季进水管道的相互切换，克服了冬季潜流湿地净化效果不理想、目前保温防冻措施不适用于河道旁路人工湿地的缺点，在冬季及低温时可灵活选择湿地的进水管道，通过天然形成的冻土层进行防冻及保温，使冻土层之下的填料层、微生物充分发挥净化作用，从而减少温度对河道旁路人工湿地系统净化效能的影响，该种防冻保温方式可适用于河道旁路湿地冬季时的水质净化。本发明可广泛应用于中高纬度地区的河道旁路人工湿地净化工程中，具有操作简单、节约占地和投资、保温效果好等优点，改进空间大，具有广阔的推广应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明采用上层非冬季进水管道时的示意图；
图3是本发明采用下层冬季进水管道时的示意图。
具体实施方式
采用本发明的人工湿地进水系统的人工湿地可采用水平流或垂直流方式，配水采用管道配水，湿地内可分层装配不同的填料，填料可为沸石、砾石、石灰石、钢渣、活性炭等材料，可单独装配或组合装配，垂直流湿地内分布有通气管及配水头。
以下结合附图作详细描述。需要说明的是，本发明所提到的左、右、上、下等，除有特殊说明外均是以图1所示方向为准。
本实施例以垂直流湿地为例，人工湿地处理单元装填有三段或三段以上填料9，人工湿地处理单元床体顶部栽植有去污能力的挺水植物6；湿地处理单元内布置有通气管7，出水管道10设置于人工湿地床体底部。
所述的适用于河道旁路潜流人工湿地的可防冻保温进水系统，主要包括非冬季进水管道1和冬季进水管道3，人工湿地处理单元一侧设置有上下两层进水管，上层为非冬季进水管道，下层为冬季进水管道，它们均设置配水头8。
人工湿地的非冬季进水管道1的设置高度位置低于填料9的顶部，高于该地区最大冻土层的底部。
人工湿地的冬季进水管道3设置于该地区最大冻土层之下，设置高度位置低于该地区最大冻土层的底部，高于出水管道10的覆土层顶部。
当湿地所在地区处于非冬季或温度较高(水温≥4℃)时，非冬季进水管道进水阀2开启，冬季进水管道进水阀4关闭，湿地处理污水通过上层的非冬季进水管道1进入湿地处理单元；污水通过人工湿地处理单元净化后通过出水管道10出水。
当湿地所在地区处于冬季或温度较低(水温＜4℃)时，非冬季进水管道进水阀2关闭，冬季进水管道进水阀4开启，湿地处理污水通过下层的冬季进水管3道进入湿地处理单元；污水通过人工湿地处理单元净化后通过出水管道10出水。
湿地处理污水通过下层的冬季进水管道3进入湿地处理单元时，单元内上层填料已形成具有一定厚度的冬季冻土层，利用冻土层进行保温；
通过上下层进水管道的选择切换，该进水系统可实现河道旁路潜流人工湿地的保温及防冻。
以上所述仅为发明的具体实施案例，本发明的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。
1.一种适用于河道旁路潜流人工湿地的可防冻保温进水系统，所述人工湿地设置人工湿地处理单元，人工湿地处理单元内设置填料，出水管道设置于湿地床体底部；其特征在于：
所述进水系统的进水管道包括非冬季进水管道和冬季进水管道；
非冬季进水管道的设置高度位置低于填料顶部，高于所处地区最大冻土层的底部；
冬季进水管道的设置高度位置低于所处地区最大冻土层底部，高于出水管道覆土层顶部；
非冬季进水管道和冬季进水管道分别设置进水阀。
2.根据权利要求1所述的可防冻保温进水系统，其特征在于，所述湿地处理单元采用垂直潜流或水平潜流方式。
3.根据权利要求1所述的可防冻保温进水系统，其特征在于，所述进水阀为手动、自动或手自一体式。
4.根据权利要求1所述的可防冻保温进水系统，其特征在于，所述人工湿地处理单元的上方种植有去污能力的挺水植物。
5.利用权利要求1所述的可防冻保温进水系统进行防冻保温的控制方法，其特征在于，当湿地所在地区处于非冬季或温度较高时，非冬季进水管道进水阀开启，冬季进水管道进水阀关闭，湿地处理污水通过上层的非冬季进水管道进入湿地处理单元；
当湿地所在地区处于冬季或温度较低时，非冬季进水管道进水阀关闭，冬季进水管道进水阀开启，湿地处理污水通过下层的冬季进水管道进入湿地处理单元。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于所述温度较高是指水温≥4℃，所述温度较低是指水温＜4℃。
7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于当湿地所在地区处于冬季或温度较低时，湿地处理污水通过下层的冬季进水管道进入湿地处理单元时，在冬季进水管道上方的填料已形成具有一定厚度的冻土层，以利用冻土层进行保温。
技术总结