[0001]本发明属于人工湿地技术领域，具体涉及一种防堵脱氮的湿地结构及其处理方法。

[0002] 人工湿地是一种人工强化后的自然污水处理方式,主要利用湿地内基质的过滤吸附，微生物和湿地植物对污染物的吸收和降解作用来去除水中的各种污染物，具有能耗低，环保，处理效果好等特点，在我国一些分散居住或村镇地区，常常利用这种方式对其生活生产污水进行处理。

[0003] 我国在改良人工湿地方面作了不少研究，如中国专利“CN201520455468” 公布了一种人工湿地污水处理系统，包括至少两个相互串联连通的净水箱，净水箱包括箱体和种植槽；箱体包括方形框体；方形框体的两个纵、横板之间设有若干根横、纵连杆；种植槽包括顶部开口的容器主体以及环形凸沿；每个种植槽的容器主体均插接于方形插接孔中，每个种植槽的环形凸沿均搭接在与其对应的方形插接孔的边沿上。该实用新型具有结构简单、拆装方便的优点，使湿地污水处理系统的维护可操作性更强；又如中国专利“CN201520393405”公开了一种无动力生态污水处理系统，污水通过城镇家庭化粪池后汇集进入人工湿地，通过布水槽均匀进入一级水平潜流人工湿地，之后进入二级表流人工湿地，然后进入坑塘或河流，坑塘或河流边坡上栽植香蒲或矮化芦苇，在水中布置人工生态浮岛。该实用新型利用农村原有坑塘及河流，很大程度上降低建设费用；无需专业运行管理，只需定期清理，降低了维护保养费和设备的运行费用，绿化景观效果好。

[0004] 然而，现有的人工湿地处理系统仍存在一些问题，很多人工湿地前端对污水中的不溶性污染物去除程度不够，导致后端时常出现堵塞的问题，影响了人工湿地的正常运行，另外，很多人工湿地脱氮效果不明显，致使污水出水含氮量高，容易引起自然水体富营养化等情况。

[0021] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

[0022] 实施例一，如图1和图2所示，一种防堵脱氮的湿地结构，包括升流处理区1和旋流处理区2，旋流处理区2环绕在所述升流处理区1周围；所述升流处理区1为中空圆柱体，在所述升流处理区1内装填湿地基质13并种植湿地植物；在所述升流处理区1下方铺设有布水管11，所述布水管11进水端连通所述旋流处理区2；
在所述升流处理区1上部设置回流管9，所述回流管9连通所述旋流处理区2顶部；所述升流处理区1的上部还设置有出水管5，所述回流管9和出水管5上设置有相应的控制阀门；所述回流管9设置于设计水位以下和湿地基质13以上，所述出水管5的标高在回流管9之上且持平或高于设计水位；
所述旋流处理区2横向截面为环形，旋流处理区2纵向截面为倒三角型或直角梯形；在所述旋流处理区2内装填旋流处理区填料12；在所述旋流处理区2的侧壁上设置有进水管3，在所述旋流处理区2内部纵向设置有流向控制隔墙19，所述进水管3和回流管9位于在所述隔墙19的正侧；进水管3的出水口应正对所述回流管9出水口的下方；在所述旋流处理区2的底部设置有排泥管7，所述排泥管7和布水管11位于所述隔墙19的背侧。

[0023] 实施例二，在实施例一的基础上，所述升流处理区1上方种植湿地植物且敞开于空气中；所述升流处理区1直径为3-10m，湿地设计水位为1.0-2.5m，总有效容积为7-200m3；所述升流处理区1间装填的湿地基质13包括卵石、砾石和土壤，所述湿地基质13的粒径为0.1-5cm，所述湿地基质13为均质基质或分级装配。

[0024] 所述回流管9管径为50-150mm，所述回流管9进水口安装高度应在湿地基质13之上且在湿地设计水位下2-3cm，回流管9上安装有回流阀门10，回流管9 出水口位于旋流处理区2进水管3 出水口处上方，回流管9出水口方向应垂直向下。

[0025] 所述出水管5位于升流处理区1上方，管径小于回流管9，管径为40-100mm，在所述出水管5上安装有出水阀门6。

[0026] 实施例三，在实施例一的基础上，所述旋流处理区2高度为0.3-1.0m，所述旋流处理区(2)的倒三角型或直角梯形的斜边倾角Ø为45-75o，旋流处理区2容积与升流处理区1容积比为1：6-1：3；旋流处理区2装填填料采用砾石或卵石。

[0027] 所述布水管11进水口位于旋流处理区2末端的上方，布水管11的管径为40-120mm，在所述布水管11上均匀设置有孔径10-20mm的出水孔，所述出水孔在平面上布满整个升流处理区1。

[0028] 所述进水管3沿旋流方向切向进水，管径为50-150mm，在所述进水管3上安装有进水阀门4。

[0029] 所述排泥管7的管径为50-200mm，在所述排泥管7上安装有排泥阀门8。

[0030] 在所述旋流处理区2的上部并且对应于回流管9的横向对侧处设置有沼气导流管20。

[0031] 实施例四，在实施例二的基础上，所述旋流处理区2高度为0.3-1.0m，斜边安装倾角Ø为45-75o，旋流处理区2容积与升流处理区1容积比为1：6-1：3；旋流处理区填料12采用砾石或卵石。

[0032] 所述布水管11进水口位于旋流处理区2末端的上方，布水管11的管径为40-120mm，所述布水管11的出水处分布在升流处理区1下方，在所述布水管11上设置有孔径10-20mm的出水孔，所述出水孔在平面上布满整个升流处理区1。

[0033] 所述进水管3沿旋流方向切向进水，管径为50-150mm，在所述进水管3上安装有进水阀门4。

[0034] 所述排泥管7安装在旋流处理区2的底部，管径为50-200mm，在所述排泥管7上安装有排泥阀门8。

[0035] 在所述旋流处理区2的上部和回流管9的对侧处设置有沼气导流管20。

[0036] 实施例五，为本发明的一种优选实施方案：所述升流处理区1为直径设为5m，湿地设计水位为2m，总有效容积为40m3；以卵石作为湿地基质13，升流处理区1下方卵石粒径为3cm，升流处理区1上方卵石粒径为1cm；回流管9管径为60mm，安装在设计水位以下3cm；出水管5管径为40mm，安装在升流处理区1上方。

[0037] 所述旋流处理区2高度为0.5m，其斜边安装倾角Ø为45o，所述旋流处理区2与升流处理区1容积比约为1：5，并安装隔墙19；所述布流管管径为50mm，在布流管上设置10mm的出水孔；进水管3管径为60mm；排泥管7在旋流处理区2内安装在另一侧的底部，其管径为60mm，并安装排泥阀门8。

[0038] 为配合本发明方法的实现，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种防堵脱氮的湿地结构的处理方法,如图4所示,包括步骤：（1）污水由进水管3进入旋流处理区2；
（2）污水在旋流处理区2进行旋转流动，由旋流处理区填料12去除固态污染物；
（3）去除固态污染物的污水由布水管11进入升流处理区1，经升流处理区1内部的湿地基质13净化污水；
（4）净化后进入升流处理区1上方与空气接触，通过空气复氧，与水中的微生物进行硝化反应，将水中的氮转化为硝态氮；
（5）复氧和硝化反应完成后，污水通过回流管9重新流入旋流处理区2；
（6）进水管3旋流动力携带回流水在旋流处理区2流动，回流水在旋流处理区2处进行反硝化反应去除污水中的氮，产生的气体从沼气导流管20排放；
（7）污水经过多次回流循环后，从出水管5排放。

[0039] 当污水进入人工湿地处理系统时，首先进入旋流处理区2，从旋流处理区2沿流动方向切向进水，水流在旋流处理区2进行旋转流动，其水平流速宜控制在0.1m/s以下，以确保污水中的不溶性污染物有足够的沉淀时间。污水在旋流处理区2作的环向流动，由于不溶性污染物和液体流动的产生的离心力不同，从而使水中的固态污染物与液体的流动轨迹发生差异，液体继续流动，而固态污染物则被旋流处理区2的池壁和装填的湿地基质13上的空隙所吸附。环形的流动路径保证了污水在旋流处理区2的流动过程足够长，可较为彻底地去除污水中的固态污染物，从而防止了后期经过粒径较细的填料的区域时堵塞的情况。

[0040] 污水经过旋流处理区2去除了固态污染物之后，接着进入升流处理区1进行进一步处理，污水在湿地基质13、微生物、植物等共同作用下经过过滤，吸附，有机物降解等过程的处理，水质得以净化，然后进入升流处理区1上方与空气接触，通过空气复氧，与水中的微生物进行硝化反应，将水中的氮转化为硝态氮。

[0041] 复氧和硝化过程完成后，污水通过回流管9重新流入旋流处理区2，回流管9下方正对进水管3出口，进水旋流的动力可以携带回流水进行旋流处理区2的流动（流向如图3），旋流处理区2为厌氧环境，旋流处理区填料12尚附着有微生物，且进水污水中还有大量含碳有机物，可为反硝化反应提供碳源，回流的污水在此处进行反硝化反应，将污水中的氮去除，产生的气体从沼气导流管20排放。

[0042] 污水经过多次循环后，经过过程完成，从出水管5排放。

[0043] 本发明去除不溶性颗粒污染物和脱氮的效率明显高于普通湿地，出水水质得以改善，且能耗低，运行管理简单。

[0044] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本实发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。