CN108439606A - 一种潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法 - Google Patents

一种潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法 Download PDF

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Abstract

一种潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，具体包括：（1）在潜流人工湿地单元格与集水渠之间的隔墙上增设雨水溢流口，雨水溢流口高于潜流人工湿地主体填料区表层；所述单元格中雨水溢流口的数量N根据潜流人工湿地建设地汛期平均降雨量P和单元格单体面积A确定；（2）在潜流人工湿地外围两侧单元格的纵向隔墙以及集水渠外围隔墙上增设雨水渗滤收集口所述雨水渗滤收集口由渗滤池和雨水进管组成，雨水进管设置在渗滤池底部，渗滤池内填充有填料。该方法有效解决了潜流人工湿地系统中汛期雨水难处理问题，成本低、实施灵活，处理效果良好，系统性、针对性地有效完善和强化了潜流人工湿地系统，保证了汛期潜流人工湿地系统的正常运行。

Description

一种潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种应用于潜流人工湿地中针对汛期雨水的收集和处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
人工湿地是一种参照天然湿地原理对污水进行强化处理技术，其中潜流人工湿地是目前最常用的一种人工湿地类型，其通过污水在湿地床内部流动，利用亲水植物、填料和微生物的物理、化学和生物的三重协同作用，有效降低污水中CODcr、NH3-N、TN、TP和SS等污染物质，达到低成本、近自然的生态污水处理效果。潜流人工湿地的主体内设置填料区，主体外侧设置集水渠，主体中划分若干个单元格。
潜流人工湿地系统对污水流量、水力负荷、水力停留时间等参数都有严格的控制范围。汛期时，大量的自然降雨会进入潜流人工湿地系统，对整个湿地系统主要参数和水质净化效果有不可忽视的影响。汛期雨水主要通过两种方式进入潜流人工湿地系统：
(1)直落降雨
雨水直接降落于潜流人工湿地单元格内。这类型雨水对潜流人工湿地系统的影响主要表现为当瞬时降雨量较大时，大量雨水壅积于潜流单元格内，致使湿地单元格表面水位急速升高。雨水壅积，一方面会降低潜流湿地系统对原处理污水的净化效果，影响湿地系统的排水水质，甚至当降雨强度非常大时，过量雨水可能淹没潜流湿地，冲击潜流湿地系统的污水处理功能；另一方面，雨水长时间壅积于湿地单元格填料表层，不利于湿地植物生长，且极易滋生蚊虫产生恶臭现象。
(2)径流雨水
人工湿地系统外围形成的径流雨水逸入潜流人工湿地系统中。通常潜流人工湿地建设于地势比较低的地方，以减少污水提升动力的使用。当汛期雨水流量较大且人工湿地系统外围地表渗透性较差时，大量的径流雨水会直接涌入人工湿地系统中。径流雨水经地表冲刷，水中污染物含量高、浊度大，并伴随有非降解漂浮物和悬浮物，若直接进入潜流人工湿地系统，会导致湿地系统中填料堵塞、表面悬浮物堆积、表面逸流化、出水水质不达标等现象，影响潜流人工湿地系统的正常运行。
中国专利文献CN106277335A公开的《一种人工湿地雨水处理系统及其处理方法》、CN105417838A公开的《一种高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统》以及CN104790500A公开的《一种生态湿地雨水综合调蓄系统》等，并没有考虑进入人工湿地系统雨水的类型，是将雨水单独处理，处理工艺复杂，流程繁琐，成本较高。
综上所述，目前在潜流人工湿地的应用推广中，亟需一种系统、合理、低成本、无污染的针对汛期雨水的处理方法。
发明内容
本发明针对目前潜流人工湿地应用中缺乏有效的汛期雨水收集处理问题，提供一种成本低、实施灵活的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，该方法系统性、针对性地有效完善和强化潜流人工湿地系统。
本发明的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，具体包括：
(1)在潜流人工湿地单元格与集水渠之间的隔墙上增设雨水溢流口，雨水溢流口高于潜流人工湿地主体填料区表层；
所述雨水溢流口高于潜流人工湿地主体填料区表层8cm-12cm。
所述雨水溢流口的高χ长优选为10cm*100cm。
所述单元格中雨水溢流口的数量N(个数)根据潜流人工湿地建设地汛期平均降雨量P和单元格单体面积A确定，汛期平均降雨量P、单元格单体面积A和雨水溢流口的数量N之间的关系为：(P-10)*A＝8000*N，N取值正整数，P的单位为mm/h，单元格单体面积A的单位为m2，雨水溢流口数量N的单位为个。
所述雨水溢流口数量N≤5。
(2)在潜流人工湿地外围两侧单元格的纵向隔墙以及集水渠外围隔墙上增设雨水渗滤收集口；
所述雨水渗滤收集口建设于潜流人工湿地的低地势处或径流雨水汇集处。
所述雨水渗滤收集口由渗滤池和雨水进管组成，雨水进管设置在渗滤池底部，连通单元格或集水渠，渗滤池内填充有填料。
所述渗滤池的容积为8m*4m*5m。
所述渗滤池内壁整铺一层防渗膜。
所述渗滤池内填充的填料分为主体填料和强化处理填料，根据径流雨水污染特征(潜流人工湿地系统周围工业污染源的情况)确定：①如果潜流人工湿地系统周围1km(1000米)内无工业污染源，则只填充主体填料；②如果潜流人工湿地系统周围1km内有工业污染源，则主体填料和强化处理填料混合填充。所述主体填料和强化处理填料按质量比10:1的比例混合。
所述主体填料为粒径2-4cm的砾石。
所述强化处理填料为陶粒、活性炭和复合型微生物菌剂按质量比30:5:1的混合物，复合型微生物菌剂包括芽孢杆菌、酵母菌、光合菌群和硝化菌，四种微生物的质量比例依次为15:10:5:1。陶粒的粒径为1-2cm，活性炭的目数为4-10。
所述雨水进管的外围设置刚性防水套管，入口处用钢丝网封堵。
本发明在潜流人工湿地系统中增设雨水溢流口和雨水渗滤收集口处理汛期雨水，有效解决了潜流人工湿地系统中汛期雨水难处理问题，成本低、实施灵活，处理效果良好，系统性、针对性地有效完善和强化了潜流人工湿地系统，保证了汛期潜流人工湿地系统的正常运行。
附图说明
图1是本发明中雨水溢流口和雨水渗滤收集口的平面布置示意图。
图2是雨水溢流口的侧视示意图。
图3是雨水渗滤收集口A-A剖面图。
图4是雨水渗滤收集口B-B剖面图。
图中：1.潜流人工湿地单元格，2.集水渠，3.隔墙，4.雨水溢流口，5.雨水渗滤收集口，6.防水套管，7.雨水进管，8.钢丝网，9.潜流人工湿地主体填料区，10.渗滤池，12.防渗膜。
具体实施方式
本发明主要针对潜流人工湿地中汛期雨水处理。由于雨水进入潜流人工湿地系统的途径不同，直落降雨和径流雨水两种类型的雨水污染特征存在明显性差异。在综合调研多个地域的人工湿地运行状况和当地水利水文数据的基础上，如图1所示，在原有潜流人工湿地系统中分别增设雨水溢流口4和雨水渗滤收集口5，分别处理上述两种类型的汛期雨水。通过调查明确潜流人工湿地建设地汛期的平均降雨量P(mm/h)，调研潜流人工湿地周围工业污染源情况，以明确径流雨水污染特征。
当瞬时降雨量较大时，大量雨水会直接降落于潜流人工湿地内。这类型雨水相对比较洁净，其主要污染来源于大气中悬浮物，及时将这部分雨水排出能有效减缓突发性增加水流量对潜流人工湿地系统的冲击。雨水溢流口4即主要用于疏浚过量直落降雨而设置。
雨水溢流口4设置于潜流人工湿地单元格1的末端与集水渠2之间的隔墙3上，雨水溢流口4高于潜流人工湿地主体填料区9的表层8cm-12cm，如图2所示。雨水溢流口4设置高度不宜低于8cm，防止表面逸流的原处理污水未经潜流湿地净化而直接排出；雨水溢流口4设置高度不宜超过12cm，过高达不到雨水疏浚效果。雨水溢流口4的大小宜设置为10cm*100cm(高χ长)，其数量可根据当地水文数据进行确定，汛期平均降雨量P(mm/h)、潜流湿地单元格单体面积A(m2)、雨水溢流口数量N(个)之间的关系：(P-10)*A＝8000*N，N＝1,2,3,4,5。雨水溢流口数量N不大于5。
通常为了减少污水提升动力的使用，潜流人工湿地一般建设于低地势处。当汛期雨水量大且湿地外围地表渗透性较差时，大量径流雨水会壅入人工湿地系统中。这类型雨水经地表冲刷，污染成分复杂，污染物含量增大。雨水渗滤收集口5即主要对径流雨水进行预处理而设置。
雨水渗滤收集口5设置于潜流人工湿地外围两侧单元格的纵向隔墙3以及集水渠外围隔墙3上，选址潜流湿地系统低地势处或径流雨水汇集处为宜，最大程度上避免径流雨水壅积。雨水渗滤收集口5由渗滤池10和雨水进管7组成，如图3和图4所示，雨水进管7设置于渗滤池10的底部，与单元格1或集水渠2连通。径流雨水在进入潜流人工湿地系统前先经过渗滤池10进行针对性措施处理，后通过雨水进管7进入潜流人工湿地系统。
渗滤池10采用混凝土构建，其内部底面及各侧面整铺一层防渗膜11，其内填充均匀混合后的主体填料和强化处理填料。主体填料为粒径2-4cm的砾石，强化处理填料包含有1-2cm的陶粒、4-10目数的颗粒状活性炭和复合型微生物菌剂，陶粒、活性炭和复合型微生物菌剂的质量比例为30:5:1，其中复合型微生物菌剂由芽孢杆菌、酵母菌、光合菌群和硝化菌组成，四种微生物的质量比例为15:10:5:1。若潜流人工湿地系统周围1km内无工业污染源，渗滤池10中只填充主体填料；若潜流人工湿地系统周围1km内有工业污染源，主体填料和强化处理填料质量比为10:1。渗滤池10的容积设置为8m*4m*5m。
雨水进管7设置于渗滤池10与潜流人工湿地最外围隔墙之间，雨水进管7的选型参考《室外排水设计规范》(GB50014-2006)。雨水进管7外套刚性防水套管6，入口处用镀锌钢丝网8封堵，进一步过滤径流雨水中较大粒径物质。

Claims (10)

1.一种潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：
(1)在潜流人工湿地单元格与集水渠之间的隔墙上增设雨水溢流口，雨水溢流口高于潜流人工湿地主体填料区表层；
(2)在潜流人工湿地外围两侧单元格的纵向隔墙以及集水渠外围隔墙上增设雨水渗滤收集口。
2.根据权利要求1所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述雨水溢流口高于潜流人工湿地主体填料区表层8cm-12cm。
3.根据权利要求1所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述雨水溢流口的高χ长为10cm*100cm。
4.根据权利要求1所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述单元格中雨水溢流口的数量N根据潜流人工湿地建设地汛期平均降雨量P和单元格单体面积A确定，汛期平均降雨量P、单元格单体面积A和雨水溢流口的数量N之间的关系为：(P-10)*A＝8000*N，N取值正整数，P的单位为mm/h，单元格单体面积A的单位为m2，雨水溢流口数量N的单位为个。
5.根据权利要求1所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述雨水溢流口数量N≤5。
6.根据权利要求1所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述雨水渗滤收集口由渗滤池和雨水进管组成，雨水进管设置在渗滤池底部，连通单元格或集水渠，渗滤池内填充有填料。
7.根据权利要求1所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述渗滤池内填充的填料分为主体填料和强化处理填料，根据径流雨水污染特征(潜流人工湿地系统周围工业污染源的情况)确定：①如果潜流人工湿地系统周围1km内无工业污染源，则只填充主体填料；②如果潜流人工湿地系统周围1km内有工业污染源，则为主体填料和强化处理填料混合填充。
8.根据权利要求7所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述主体填料和强化处理填料按质量比10:1的比例混合。
9.根据权利要求7所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述主体填料为粒径2-4cm的砾石。
10.根据权利要求7所述的潜流人工湿地系统中汛期雨水的处理方法，其特征是：所述强化处理填料为陶粒、活性炭和复合型微生物菌剂按质量比30:5:1的混合物，复合型微生物菌剂包括芽孢杆菌、酵母菌、光合菌群和硝化菌，四种微生物的质量比例依次为15:10:5:1。
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