CN105174482B - 三堤两道强化表流人工湿地及其运行方法 - Google Patents

三堤两道强化表流人工湿地及其运行方法 Download PDF

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Abstract

一种三堤两道强化表流人工湿地及其运行方法，该人工湿地包括床体和基质，基质填充在床体内，床体的截面呈长方形，床体在长度方向上由进水端向出水端倾斜；基质内设置有两道沟槽，形成左侧堤岸、中间堤岸和右侧堤岸三个堤岸；其运行方法是：(1)当中间堤岸的高度低于左侧堤岸和右侧堤岸时，采用淹没运行；(2)当中间堤岸的高度高于左侧堤岸和右侧堤岸时，采用非淹没运行；(3)中间堤岸的高度与左侧堤岸和右侧堤岸相同时，采用干湿交替运行。本发明改变了人工湿地的构造，增大污水处理面积及生物多样性，克服人工湿地占地面积大而效率低的缺点；同时在变为两道后，可以实现处理过程的干湿交替进行，实现生物多样性，显著提高污水处理效率。

Description

三堤两道强化表流人工湿地及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于净化污水的表流人工湿地及其运行方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
人工湿地是仿照自然湿地，由人工建造、控制和运行的综合生态系统。污水在有控制地排放到人工湿地之后，在物理、化学、生物三重协同作用下，被湿地中的介质、植物和微生物吸附、过滤、分解，达到污水处理与资源化。由于人工湿地具有投资及运行、维护成本低，适用范围广泛，耐冲击和负荷强等诸多优点。表流湿地由于构筑简单，便于控制运行，有较好的景观效果，目前已经得到了较广泛的应用。
然而，传统表流人工湿地占地面积大，效率低，出水浑浊，容易产生饱和现象，随着污水处理的进行，湿地的处理能力下降。微生物和植物长期处于水性环境中，活性降低，生物的多样性受到限制，使污水处理效率降低。
发明内容
本发明针对现有表流人工湿地存在的净水效率低、难维护、占地面积大等不足，提供一种接触面积大、生物多样性好、能够显著提高污水处理效率的三堤两道强化表流人工湿地，同时提供一种该湿地的运行方法。
本发明的三堤两道强化人工湿地，采用下述技术方案：
该人工湿地，包括床体和基质，基质填充在床体内，床体的截面呈长方形，宽度和高度之比为1.8：1-2.0：1；基质内设置有两道沟槽，形成左侧堤岸、中间堤岸和右侧堤岸三个堤岸，三个堤岸的侧面坡度均为40°-45°；床体在长度方向上由进水端向出水端倾斜，两道沟槽底面沿长度方向的坡度为3％-4％；在床体的进水端设置有布水堰和进水管，出水端设置有排水管。
所述基质为土壤。
所述三个堤岸的侧面坡上铺设有护坡砖。
所述两道沟槽底部的基质深度为30-40cm。
所述中间堤岸的高度低于左侧堤岸和右侧堤岸。
所述中间堤岸的高度高于左侧堤岸和右侧堤岸。
所述中间堤岸的高度与左侧堤岸和右侧堤岸相同。
上述三堤两道强化人工湿地的运行方法，是：
(1)当中间堤岸的高度低于左侧堤岸和右侧堤岸时，采用淹没运行：在两道沟槽的底部种植挺水植物，中间堤岸上种植沉水植物，并于三个堤岸的斜坡上投放底栖动物(螺蛳、河蚬或水蚯蚓等)；通过控制进出水的速度，调节水位，淹没中间堤岸，形成暗岛；水流经基质、动植物及微生物的多重过滤，实现充分净化，由排水管排出；
(2)当中间堤岸的高度高于左侧堤岸和右侧堤岸时，采用非淹没运行：在两道沟槽的底部种植挺水植物，中间堤岸上种植沉水植物，并于三个堤岸的斜坡上投放底栖动物；通过控制进出水的速度，调节两道沟槽的水位，中间堤岸不被淹没；水流经基质、动植物及微生物的多重过滤，实现充分净化，由排水管排出；
(3)中间堤岸的高度与左侧堤岸和右侧堤岸相同时，采用干湿交替运行：在两道沟槽的底部种植挺水植物，中间堤岸上种植沉水植物，并于三个堤岸的斜坡上投放底栖动物；使两道沟槽处于干涸与进水的交替运行，提供充足的氧气使植物和微生物进行有氧呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸的切换，最大限度地保持植物和微生物的活性；通过控制进出水速度，调节沟槽内的水位。
本发明采用三堤两道式结构，改变了人工湿地的构造，变一道为两道，增大污水处理面积及生物多样性，克服人工湿地占地面积大而效率低的缺点；同时在变为两道后，可以实现处理过程的干湿交替进行，实现生物多样性，显著提高污水处理效率；具有以下特点：
(1)三堤、两道和斜坡上可分别投放不同底栖动物，系统内生物多样性增加。
(2)中间堤岸可淹没运行，形成暗岛，更适宜生物生存。
(3)基质与污水的接触面积增加，处理效率增加，相对占地面积减小。
(4)实现干湿交替，可保证系统连续运行，保证微生物活性。
(5)运行维护管理方便，投资及运行费用低。
附图说明
图1是实施例1中的三堤两道人工湿地的截面结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是实施例2中的三堤两道人工湿地的截面结构示意图。
图4是实施例3中的三堤两道人工湿地的截面结构示意图。
图中：1、床体，2、基质，3、护坡砖，4、挺水植物，5、沉水植物，6、布水堰，7、挡板，8、排水管，9、进水管。
具体实施方式
实施例1
本实施例的三堤两道人工湿地，如图1和图2所示，包括床体1(由砼体构成)和基质2。床体1内填充基质2，基质2为土壤。床体1的进水端设有布水堰6和进水管9，出水端设有排水管8，两端均有挡板7使两进水管或排水管相隔。可在进水管9和排水管8上设置控制阀，以调节进水量和出水量。布水堰6为由粒径12-20cm的砾石或石子堆砌的高为0.4-0.45m的三角堰。床体1的截面呈长方形，床体1的宽度和高度之比为1.8：1-2.0：1。床体1在长度方向上由进水端向出水端倾斜，两道沟槽底面沿长度方向的坡度为3％-4％，保证表面流运行。基质2内设置有两道沟槽，形成左侧堤岸、中间堤岸和右侧堤岸三个堤岸，三个堤岸的侧面坡度均为40°-45°，三个堤岸的侧面坡上铺设有护坡砖3。本实施例的中间堤岸的高度低于左侧堤岸和右侧堤岸，左侧堤岸和右侧堤岸的高度可以是50-60cm，中间堤岸的高度为30-40cm。两道沟槽底部的基质深度为30-40cm。
本实施例采用淹没运行方式：
两道沟槽的底部种植挺水植物4，中间堤岸上种植沉水植物5，并于三个堤岸的斜坡上投放螺蛳、河蚬或水蚯蚓等底栖动物。通过控制进出水的速度，调节水位，淹没中间堤岸，形成暗岛；水流经基质、动植物及微生物的多重过滤，实现充分净化，由排水管排出。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处是，中间堤岸的高度高于左侧堤岸和右侧堤岸20cm-30cm，采取非淹没运行方式：
通过控制进出水的速度，调节两道沟槽的水位，中间堤岸不被淹没；水流经基质、动植物及微生物的多重过滤，实现充分净化，由排水管排出。
本实施例中由于中间堤岸高于左侧堤岸和右侧堤岸，系统实现湿生植物与水生植物共生，使系统对自然的还原度增大，进而使系统内生物多样性增加。斜坡设计使基质与污水的接触面积大大增加，提高了处理污水的效率。该系统实现了干湿交替，最大限度的保持了基质中植物和微生物的活性。
实施例3
如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处是，中间堤岸的高度与左侧堤岸和右侧堤岸的高度相同，采用干湿交替运行方式：
使两道沟槽处于干涸与进水的交替运行，提供充足的氧气使植物和微生物进行有氧呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸的切换，最大限度地保持植物和微生物的活性；通过控制进出水速度，调节沟槽内的水位。
实施例4
本实施例中的床体1为人工开挖，而不是由砼体构成，接近自然湿地，结构与实施例1一致。

Claims (5)

1.一种三堤两道强化表流人工湿地，包括床体和基质，基质填充在床体内，其特征是，床体的截面呈长方形，宽度和高度之比为1.8：1-2.0：1；基质内设置有两道沟槽，形成左侧堤岸、中间堤岸和右侧堤岸三个堤岸，三个堤岸的侧面坡度均为40°-45°；床体在长度方向上由进水端向出水端倾斜，两道沟槽底面沿长度方向的坡度为3％-4％；在床体的进水端设置有布水堰和进水管，出水端设置有排水管；所述中间堤岸的高度低于左侧堤岸和右侧堤岸，或者是所述中间堤岸的高度高于左侧堤岸和右侧堤岸。
2.根据权利要求1所述三堤两道强化表流人工湿地，其特征是，所述基质为土壤。
3.根据权利要求1所述三堤两道强化表流人工湿地，其特征是，所述三个堤岸的侧面坡上铺设有护坡砖。
4.根据权利要求1所述三堤两道强化表流人工湿地，其特征是，所述两道沟槽底部的基质深度为30-40cm。
5.一种权利要求1所述三堤两道强化表流人工湿地的运行方法，其特征是：
(1)当中间堤岸的高度低于左侧堤岸和右侧堤岸时，采用淹没运行：在两道沟槽的底部种植挺水植物，中间堤岸上种植沉水植物，并于三个堤岸的斜坡上投放底栖动物；通过控制进出水的速度，调节水位，淹没中间堤岸，形成暗岛；水流经基质、动植物及微生物的多重过滤，实现充分净化，由排水管排出；
(2)当中间堤岸的高度高于左侧堤岸和右侧堤岸时，采用非淹没运行：在两道沟槽的底部种植挺水植物，中间堤岸上种植沉水植物，并于三个堤岸的斜坡上投放底栖动物；通过控制进出水的速度，调节两道沟槽的水位，中间堤岸不被淹没；水流经基质、动植物及微生物的多重过滤，实现充分净化，由排水管排出。
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