CN102167446A - 一种人工湿地及其建造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工湿地及其构建方法。它包括人工湿地池，在人工湿地池中具有一层蚝壳作为填料，在蚝壳上面种植有水生植物。因此本发明的人工湿地相比与现有技术中以砂子作为填料的人工湿地相比，具有以下优点：(1)：利用蚝壳作为填料，是废物利用，因此来源广、成本低，处理效率高，高孔隙率保证的水流的流通，使得不易堵塞，使用寿命长，这种人工湿地一般可经历2～3年才进行一次清淤，更换约1/3的蚝壳即可，因此操作管理方便、易于种植维护，植物还可视长势进行部分收获。(2)：净化效果好，无恶臭，苍蝇蚊子出现较少。(3)：在净化环境的同时，可美化环境。

Description

一种人工湿地及其建造方法
技术领域：
本发明属于环境生态工程中的人工湿地净化城市污水和含盐污水领域，具体涉及一种净化城市污水和含盐污水的人工湿地及其建造方法。
背景技术：
人工湿地是一种为处理废水而利用工程措施模拟自然湿地建造的生态系统，主要由介质、植物和微生物构成，它主要利用系统中基质-水生植物-微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地的植物可吸收富集污染物，提供能量，景观美，为微生物提供生境等而具有重要作用。目前欧美等发达国家大量用人工湿地进行生活和工业污水净化，起到非常好的生态与经济效益。我国也有大量人工湿地建设并用于生产，但在实际运行中，由于传统人工湿地填料主要是砾石、沙子等，由于孔隙率低，充氧效果不好等原因，长期运行中易出现堵塞，处理效率低，景观效果欠佳等问题。
对受污染的水体进行修复，已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要，寻找先进实用、造价低廉的技术迫在眉睫。由于人工湿地处理系统的正常运行时出水质量好，其造价及运行费远低于常规处理技术，并具有良好的景观效果，特别适用于河道及近海的污水处理。
发明内容：
本发明的目的是提供一种成本低、处理效率高、处理效果好、操作方便、能较好的衍生微生物种群、适应性广、景观效果好的人工湿地及其建造方法，利用该人工湿地可以很好的净化工业或生活污水，包括可用于面源污染(建立小型人工湿地)、河流污染(河岸过滤带)、污染的海水(岸边)等。
本发明通过运用沿海地区大量废弃的蚝壳作为人工湿地的填料，通过与搭配种植的植物共同提高污水净化效果和景观的观赏性，特别是该技术可适用于含盐污水的处理，解决了含盐污水处理的技术难题，从而实现了本发明的目的。
本发明的人工湿地，包括人工湿地池，其特征在于，在人工湿地池中具有一层蚝壳作为填料，在蚝壳上面种植有水生植物。
所述的蚝壳层的厚度优选为2～4m，进一步优选为3.5m。
在所述的蚝壳层下部可根据进水水质，必要时可布置曝气系统和反冲洗系统。通过曝气进行强制通风，实行充氧，可提高处理效率，使得人工湿地受环境气候的影响较小。
水生植物可根据1、水质要求：不同的水质选取不同的种类；2、景观要求：开花，不开花，叶片形态颜色等来选择能在蚝壳上生长的植物。优选为象草(Pennisetnm purpureum)、茳芏(Cyperus malaccensis Lam.subsp.Malaccensis)和风车草(Cyperus alternifolius)中的一种或数种。经本发明发现，象草能耐水淹，可不长在土壤中，而直接生长在蚝壳中。通过实验发现，象草、茳芏和风车草三种水生植物能够在蚝壳上长势良好，其根系能够很好的固定住蚝壳层，并可吸收富集污染物，能用作处理含盐污水，如处理海滨淡盐水交接地带的污水最为适合，效果很好。
本发明还提供了人工湿地的建造方法，该方法包括以下步骤，将蚝壳铺于人工湿地的人工湿地池中作为填料，然后再在蚝壳上面种植水生植物。
本发明以蚝壳代替传统人工湿地的砾石和沙子作为人工湿地的填料，具有以下优点：
(1)蚝壳本身含有壳聚糖和微量元素，适合微生物生长，特别是耐盐微生物，并且蚝壳具有较大的比表面积，为微生物生长提供大量载体和触媒。以其作为人工湿地的填料时，利用自然充氧或强制充氧，可为微生物提高必要的好氧及兼氧环境，为好氧及兼氧微生物提供了必要的条件，同时由于其具有较高比表面积，微生物在其表面形成生物膜，生物膜本身也根据其厚度产生好氧、兼氧和厌氧环境，从而为微生物的生长提供了良好的生长条件，能有效的去除水生植物富集的污水中各类有机污染物，为植物提供了良好的吸收环境，提高了人工湿地的处理效率和净化效果；
(2)蚝壳目前是作为废物存在，因此其来源广阔、成本低、并且蚝壳比较粗糙、立体，堆砌起来容易形成空间，堆砌成的蚝壳层其孔隙率可达80％以上，因此作为人工湿地的填料时，较高孔隙率保证了水流的通畅和充氧效果，从而不易产生堵塞，无恶臭，苍蝇蚊子较少，并且较好的充氧效果，为微生物提高必要的好氧及兼氧环境，从而有效去除污水中各类有机污染物，提高了人工湿地的处理效率。
水生植物是人工湿地的重要组成部分，在系统中起关键作用，主要表现在植物根系向基质中释放氧气，植物根系固定植物床，改变水力传导能力，创造生物共生条件，根系分泌物杀灭病原菌以及植物的景观美学作用等方面。蚝壳与其生长在其上面的水生植物相辅相成，可在人工湿地中形成良好的过水环境，以及植物、动物和微生物相互配合的系统，可用于目前在用的任何形式的人工湿地中，在净化环境的同时，还可美化环境。可采用交替运行的方式实现自然充氧，提高处理效率，也可采用强制通风的方式，进一步的提高其处理效率，可根据处理污水的水质采用不同的方式。
因此本发明的人工湿地相比与现有技术中以砂子作为填料的人工湿地相比，具有以下优点：
(1)：利用蚝壳作为填料，是废物利用，因此来源广、成本低，处理效率高，高孔隙率保证的水流的流通，使得不易堵塞，使用寿命长，这种人工湿地一般可经历2～3年才进行一次清淤，因此操作管理方便、易于种植维护，植物还可视长势进行部分收获。
(2)：净化效果好，无恶臭，苍蝇蚊子出现较少；
(3)：在净化环境的同时，可美化环境。
本发明的人工湿地是人居环境的渴求所在，也是环境保护的有力对策。可以预计市场前景广阔，主要体现在以下三个方面：1.房地产商新开发房地产时，随即投资配置该种填料与植物的人工湿地，可使其环境优美并不占大量地块，房产会增值，因此需求量大。2.已有人工湿地面临新技术改造的需求，特别是小城镇污水处理厂，均可利用本技术。3.国家开始治理江河湖泊污染，本组合用于有关水陆交错带可起到非常好的效果。目前，随着我国经济的发展，水污染和水短缺问题越来越严重，顺应这种形势，各种污水处理技术包括人工湿地污水处理技术将得到大力推广。
附图说明：
图1是本发明的垂直池型人工湿地的横切面图；
其中1、垂直边坡，2、水生植物，3、湿地池，4、蚝壳，5、曝气系统，6、反冲洗系统；
图2是实施例2的人工湿地的CODCr进、出水浓度对应曲线；
图3是实施例2的人工湿地的BOD5进、出水浓度对应曲线；
图4是实施例2的人工湿地的悬浮物进、出水浓度对应曲线。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
凤塘河水质净化工程，该处属于海滨淡盐水交接地带，是一种含盐的污水：5万吨/天；
该项目由于其进水浓度较高，采用垂直池型人工湿地，加设反冲洗水系统和曝气系统。具体结构如图1所示，在凤塘河中建立垂直边坡1，构建垂直池型人工湿地，在该垂直池型人工湿地的湿地池3中填充蚝壳4，其厚度为3.5米，面积为2600平方米，在蚝壳层上种植水生植物2，种植的水生植物为：象草、茳芏和风车草，象草的种植密度为12从/m2，每从2～3株，在蚝壳层下方的侧边设有反冲洗系统6，下部的中间设有曝气系统5。由于蚝壳层孔隙率较大，不容易堵塞，每二月水反冲洗一次，可保证其长期运行不堵塞。同时增加了曝气系统，净化效果进一步提升。经过本垂直型人工湿地处理的水，其出水达到《城镇污水处理厂综合排放标准》一级A排放标准(TP除外)。并且象草、茳芏和风车草在蚝壳层上面生长良好，其根系牢固的固定住了蚝壳层，具有良好的景观效果，在净化环境的同时，还可美化环境。
实施例2：
坪山河水质净化工程：0.65万吨/天；
本实施例的人工湿地的构建方法与实施例1基本相同，只是其蚝壳层的厚度为3.5米，面积为350平方米。该项目已经投入运行使用，主要指标如图2、3和4所示，从图2、3和4中可以看出，经过本发明的人工湿地处理后，污水的CODCr、BOD5和悬浮物都大幅降低，显示本实施例的人工湿地处理效率高、处理效果好，并且本实施例的人工湿地运行以后，没有发生过堵塞现象，水生植物在蚝壳层上面生长良好，其根系牢固的固定住了蚝壳层，并且具有良好的景观效果，在净化环境的同时，还可美化环境。

Claims (6)

1.一种人工湿地，包括人工湿地池，其特征在于，在人工湿地池中具有一层蚝壳作为填料，在蚝壳上面种植有水生植物。
2.根据权利要求1所述的人工湿地，其特征在于，所述的蚝壳层的厚度为2～4m。
3.根据权利要求2所述的人工湿地，其特征在于，所述的蚝壳层的厚度为3.5m。
4.根据权利要求1所述的人工湿地，其特征在于，在所述的蚝壳层下部布有曝气系统和反冲洗系统。
5.根据权利要求1所述的人工湿地，其特征在于，所述的水生植物为象草(Pennisetum purpureum)、茳芏(Cyperus malaccensis Lam.subsp.Malaccensis)和风车草(Cyperus alternifolius)中的一种或数种。
6.一种权利要求1所述的人工湿地的建造方法，其特征在于，包括以下步骤，将蚝壳铺于人工湿地的人工湿地池中作为填料，然后再在蚝壳上面种植水生植物。
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