CN103819005A

CN103819005A - 一种由生态袋构筑的人工湿地处理系统

Info

Publication number: CN103819005A
Application number: CN201410083106.2A
Authority: CN
Inventors: 曹华英; 朱兆华; 孙吉雄; 徐国钢; 刘杰; 董沁; 陈晓蓉; 刘�英
Original assignee: SHENZHEN MASTER ECOLOGICAL ENVIRONMENT Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN MASTER ECOLOGICAL ENVIRONMENT Co Ltd
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: CN103819005B

Abstract

本发明提供一种由生态袋构筑的人工湿地，包括集水池、湿地池和出水池，池底部、四周以及池与池之间的隔墙均由生态袋堆砌而成，池四周及池与池之间的隔墙在堆砌时，同层生态袋之间，袋层与袋层之间用工程连接扣相互连接成一体；湿地池底部设天然土壤层，其上种植挺水植物，湿地池四壁水下部分的生态袋上种植沉水植物，水上部分的生态袋上种植陆生植物，水面上设浮筏，其上种植浮筏水生植物。该人工湿地系统通过沉降、过滤、化学沉淀、吸附、分解、微生物代谢、植物代谢、植物根系吸收等多重作用，对污水进行净化处理，具有立体修复，效率高，不受场地限制，绿色低碳，便于建造、安装、维护、管养，节约成本等优点，应用前景广阔。

Description

一种由生态袋构筑的人工湿地处理系统

技术领域

本发明涉及一种人工湿地处理系统，具体地说，涉及由生态袋构筑的一种结合表面流人工湿地和潜流式人工湿地功能特点的综合湿地处理系统。

背景技术

目前，随着人口的快速增长和城市现代化建设进程的加快，城镇污水的排放量也随之剧增，污水中含有的大量有机物排入水体，会使水体中溶解氧的含量降低，甚至达到缺氧状态，严重污染水体，破坏生态平衡。目前，我国城镇污水常规的处理方法主要是好氧生物处理法和厌氧生物处理法，这些方法投资大、能耗高、处理单元多、运行管理要求高，而且大多只用于源头处理，对于已经污染的河道、湖泊等典型的面源污染，则难以有效地治理。因此，开发一种简易、高效、低耗，既能处理源头排放的污水，又能修复治理已污染河道、湖泊等水体的污水处理系统意义重大。

在城镇污水处理及污染水体治理技术中，生态修复模式及技术受到了业界的高度重视，尤其是人工湿地处理系统，成为行业技术创新和应用实践优先发展的领域。人工湿地是由人工建造和监督控制的与沼泽类似的地面，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行的，也正是利用这三种作用的协同关系来进行废水的处理。人工湿地对污水的净化是填料、水生植物和微生物共同作用的结果，人工湿地成熟后，填料表面和植物根系中生长了大量的微生物，废水流经时，悬浮物被填料及根系阻挡截留，有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以去除。

目前常用的人工湿地按水流途径可分为表面流人工湿地和潜流式人工湿地。这两种人工湿地都存在以下问题：(1)地点固定，占地面积大；(2)投资大，建设周期长；(3)影响植物生长的因素多，一旦没有种植好，不易清除和更换；(3)前期系统调试、植物培育、微生物驯化时间长，往往需要2-3个植物生长周期才能达到理想运行状态，效率低；(4)生物和水力复杂性加大了对湿地系统处理机制、工艺动力学和影响因素的认识和理解，设计运行参数不易精确计算，常由于前期设计不当使出水达不到设计要求。

为此，本发明提供一种由生态袋构筑的结合表面流人工湿地和潜流式人工湿地功能特点的综合湿地处理系统，具有不受场地限制，处理效率高，易于建造、维护、管养，成本低等诸多优点，可以广泛应用于小城镇污水处理，湿地公园水质改善，河道、湖泊水体修复等，应用前景广阔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由生态袋构筑的结合表面流人工湿地和潜流式人工湿地功能特点的综合湿地处理系统，具有不受场地限制，处理效率高，易于建造、维护、管养，成本低等诸多优点，有效地避免了现有人工湿地存在的种种缺陷和弊端。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

1、一种由生态袋构筑的人工湿地，包括集水池(1)、湿地池(2)和出水池(9)，池底部、四周以及池与池之间的隔墙均由生态袋(3)堆砌而成，其中：池四周及池与池之间的隔墙在堆砌时，同层生态袋(3)之间，袋层与袋层之间用工程连接扣(4)相互连接成一体；湿地池(2)底部设天然土壤层(5)，其上种植挺水植物(7)，湿地池(2)四壁水下部分的生态袋(3)上种植沉水植物(6)，水上部分的生态袋(3)上种植陆生植物(8)，水面上设浮筏(10)，其上种植浮筏水生植物(11)。

这样设置的原因是：

①由于生态袋(3)材质强度高，耐腐蚀，经久耐用，并具有透水不透介质，且植物根系又能在袋体内延伸穿插的特点，因此由生态袋(3)填装介质后堆砌成的处理系统，可全方位地种植植物，大大强化植物对水体的修复功能；

②生态袋(3)独特的堆砌方式和链接构件，使其具有良好的固坡护岸和水土保持效果，同时利于营造景观和保护生物多样性。

2、堆砌集水池(1)和出水池(9)的底部及四周所用生态袋(3)填装由如下配方制备的复合介质：以重量百分比计，陶粒30～40％，细沙10～20％，蛭石10～20％，沸石10～20％，炉渣10～40％，混合均匀。这样做的理由是，集水池(1)和出水池(9)都有较大的水力冲击，生态袋(3)内填装的介质必须具有较大的耐冲击负荷。

3、堆砌湿地池(2)的底部及四周所用生态袋(3)填装由如下配方制备的复合介质：以重量百分比计，陶粒20～30％，炉渣20～30％，蛭石10～20％，天然土壤20～50％，混合均匀。这样做的理由是，湿地池(2)的底部及四壁因种植了植物，填装的介质既要为植物提供肥力，又要求具有良好的孔隙度；既能拦截、吸附和过滤水中的污染物质，又能为微生物提供良好的挂膜条件和生化反应的界面。

4、采用乡土植物品种进行种植及生态修复，其中：

①湿地池(2)底部种植挺水植物(7)：可采用芦苇、香蒲、荷花、茭白、水芹、旱伞草、芦竹、再力花、水葱、海寿花、水柳等乡土植物品种中的任何一种或多种组合。

②湿地池(2)四壁没入水下的生态袋(3)上种植沉水植物(6)，可采用金鱼藻、黄丝草、狸藻、轮叶黑藻、狐尾藻、小茨藻、菹草、苦草等乡土植物品种中的任何一种或多种组合。

③湿地池(2)四壁路出水面的生态袋(3)种植陆生植物(8)，可采用籽粒苋、香根草、狗牙根、高羊茅、糖蜜草、三叶草等乡土植物品种中的任何一种或多种组合。

④湿地池(2)水面浮筏(10)上种植浮筏水生植物(11)，可采用美人蕉、荷花、千屈菜、茭白、水葱、凤眼莲、萍蓬草、水芹、空心菜等乡土植物品种中的任何一种或多种。

这样做的理由是，在整个处理系统内，充分利用空间，合理选择植物进行立体种植，实行全方位生态修复，同时营造水生景观，实现生态效益最大化。

所谓乡土植物，就是人工湿地系统所用植物本身就是处理场所本地或周边地区存在的植物，种植后能快速适应处理场所的立地条件和气候环境。

本发明较好的方案可以是，设置多个湿地池(2)并按水流方向串联组成多级湿地处理系统，按照来水浓度梯度设置植物种植方案。这样做的好处是，采用最优化的植物组合及种植方案进行多级净化，深度处理，进一步强化处理效果和效率。

本发明较好的方案也可以是，依据处理场地的地形走势，按水流途径构筑不同人工湿地处理系统，平地构筑潜流式人工湿地，＜30°的坡面构筑表面流人工湿地，≥30°的坡面，以一定的落差按梯级筑池并采用垂直流人工湿地类型。这样做的好处是，因地制宜，选择最合适的水流途径和相应的湿地类型，可节约成本，提高处理效率。

本发明的作用与功能体现在：处理系统中的天然土壤层(5)、生态袋(3)中的复合介质，各类植物、微生物通过沉降、过滤、化学沉淀、吸附、分解、微生物代谢、植物代谢、植物根系吸收等多重作用，对污水进行全方位的净化处理。

与现有人工湿地系统相比，本发明具有以下优势：(1)同时具有填料拦截、植物吸收、微生物降解等多重功效，立体修复，处理效果好，效率高；(2)因地制宜，不受场地限制，系统可大可小，灵活多变；(3)可组合式运行，并能涵盖所有人工湿地类型；(4)纯生态技术，绿色低碳，节能环保；(5)固坡护岸和水土保持效果好，利于营造景观和保护生物多样性；(6)便于建造、安装、维护、管养，节约成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式做更具体的说明。

图1是本发明的结构示意图。图中，1是集水池；2是湿地池；3是生态袋；4是工程连接扣；5是天然土壤层；6是沉水植物；7是挺水植物；8是陆生植物；9是出水池；10是浮筏，11是浮筏水生植物。

图2是本发明的平面布置图。图中，1是集水池，2是湿地池，3是生态袋，9是出水池。

具体实施方式

实施例1

本发明所述系统装置首先在广东某养殖企业的污水处理场进行试验，作为其污水处理场的深度处理系统。试验处理系统占地面积2000m²，初始日处理量300吨/日，采用图1所示的三个湿地池串联的方式进行。步骤如下：

1、用生态袋(3)构筑本发明所述的人工湿地，包括集水池(1)、湿地池(2)和出水池(9)，池底部、四周以及池与池之间的隔墙均由生态袋(3)堆砌而成，其中：池四周及池与池之间的隔墙在堆砌时，同层生态袋(3)之间，袋层与袋层之间用工程连接扣(4)相互连接成一体；湿地池(2)底部设天然土壤层(5)，其上种植挺水植物(7)，湿地池(2)四壁水下部分的生态袋(3)上种植沉水植物(6)，水上部分的生态袋(3)上种植陆生植物(8)，水面上设浮筏(10)，其上种植浮筏水生植物(11)。

2、堆砌集水池(1)和出水池(9)的底部及四周所用生态袋(3)填装由如下配方制备的复合介质：以重量百分比计，陶粒35％，细沙15％，蛭石15％，沸石15％，炉渣20％，混合均匀。

3、砌湿地池(2)的底部及四周所用生态袋(3)填装由如下配方制备的复合介质：以重量百分比计，陶粒25％，炉渣25％，蛭石15％，天然土壤35％，混合均匀。

4、用乡土化植物品种进行种植及生态修复，其中：

①湿地池(2)底部按行交替种植香蒲、茭白荀、旱伞草、芦竹、海寿花，行间距40cm，株间距40cm。

②湿地池(2)四壁没入水下的生态袋(3)上，按袋层横排交替种植金鱼藻、狸藻、狐尾藻，行距为袋层厚度，株距为袋宽。

③湿地池(2)四壁路出水面的生态袋(3)种植籽粒苋，种植方式为撒播。

④湿地池(2)水面浮筏上种植美人蕉、水葱、水芹，形成良好的水生景观。

人工湿地构筑及植物种植完成后，经过二个月的前期调试、植物繁育、微生物驯化，系统达到了较为平稳的运行状态。处理前后的水质指标对比见表-1，全部达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的二级排放标准。

表-1处理前后主要水质指标对比

实施例2

本发明所述系统装置在佛山某公园进行测试。该公园来水浊度高，水质发臭，表明富营养化程度较高，直接影响所在公园对“亲水，近水”生态景观的营造。处理系统设在公园水体上游，对部分来水进行处理后补充到公园水体中，以便改善公园水体水质状况。根据来水的落差及坡度状况，在不同的坡面高度上设置集水池及4级湿地池，不设出水池，只在最后一级湿地池设置溢流口，从溢流口流出的水直接进入公园水体。试验湿地系统总面积5000m²，日处理量3000吨。

本实施例与实施例1在集水池(1)、湿地池(2)的构筑上，基本相同。所不同是水流途径和方式。因为不同湿地池(2)之间存在落差和坡度，来水是从生态袋(3)的表面漫流渗下或垂直流下的，因此在砌筑湿地池(2)时，底层铺装了3～5层填装了复合介质的生态袋(3)。

植物种植方案及砌筑集水池(1)、湿地池(2)所用生态袋(3)的复合介质配方同实施例1。

人工湿地构筑及植物种植完成后，经过三个月的前期调试、植物繁育、微生物驯化等，系统达到了较为理想的运行状态。对系统集水池(1)和最后一级湿地池(2)溢流口的水进行取样检测，相关指标全部达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)的有关指标。显示出了良好的处理效能。

Claims

1.一种由生态袋构筑的人工湿地处理系统，其特征在于：

(1)、所述湿地构造包括集水池(1)、湿地池(2)和出水池(9)，池底部、四周以及池与池之间的隔墙均由生态袋(3)堆砌而成，其中：池四周及池与池之间的隔墙在堆砌时，同层生态袋(3)之间，袋层与袋层之间用工程连接扣(4)相互连接成一体；湿地池(2)底部设天然土壤层(5)，其上种植挺水植物(7)，湿地池(2)四壁水下部分的生态袋(3)上种植沉水植物(6)，水上部分的生态袋(3)上种植陆生植物(8)，水面上设浮筏(10)，其上种植浮筏水生植物(11)。

(2)、堆砌集水池(1)和出水池(9)的底部及四周所用生态袋(3)填装由如下配方制备的复合介质：以重量百分比计，陶粒30～40％，细沙10～20％，蛭石10～20％，沸石10～20％，炉渣10～40％，混合均匀。

(3)、堆砌湿地池(2)的底部及四周所用生态袋(3)填装由如下配方制备的复合介质：以重量百分比计，陶粒20～30％，炉渣20～30％，蛭石10～20％，天然土壤20～50％，混合均匀。

(4)、采用乡土植物品种进行种植及生态修复，其中：

2.根据权利要求1所述的一种由生态袋构筑的人工湿地处理系统，其特征在于：设置多个湿地池(2)并按水流方向串联组成多级湿地处理系统，按照来水浓度梯度设置植物种植方案。

3.根据权利要求1所述的一种由生态袋构筑的人工湿地处理系统，其特征在于：依据处理场地的地形走势，按水流途径构筑不同人工湿地处理系统，平地构筑潜流式人工湿地，＜30°的坡面构筑表面流人工湿地，≥30°的坡面，以一定的落差按梯级筑池并采用垂直流人工湿地类型。