CN112723548A - 强化型折流式生态湿地净化系统及其净化方法 - Google Patents

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Abstract

一种强化型折流式生态湿地净化系统及其净化方法，包括与进水口相连通的缓冲沉淀区，所述的缓冲沉淀区依次与强化处理区、生态净化区和湿地涵养区相连，湿地涵养区与出水口连通；强化处理区、生态净化区和湿地涵养区内均设有导流潜堤，导流潜堤相互错开设置形成了S形水流通道。本发明提出一种强化型折流式生态湿地净化系统及其净化方法，强化处理区、生态净化区和湿地涵养区内均设有导流潜堤，导流潜堤相互错开设置形成了S形水流通道；减少生态湿地净化系统的用地面积。

Description

强化型折流式生态湿地净化系统及其净化方法
技术领域
本发明属于生态湿地工程技术领域，特别涉及一种强化型折流式生态湿地净化系统及其净化方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，我国的城镇化也取得了巨大的成就，大量的生活污水已成为水体污染的主要来源。虽然相继建设了大量城镇污水处理厂，但污水处理厂尾水是指经处理但尚未达到水环境标准的排水，这对城市内自净能力有限或已受污染的受纳水体来说，并不能从根本上解决受纳水体的富营养化问题。
同时，污水处理厂尾水排放量大，回用率低，对该类水体进行深度净化后排放至城市河湖作为补水水源至关重要，常规生态湿地处理方法要达到净化效果，需用地面积大。例如中国专利文献CN201710236730.5公开的“一种湿地净化系统及其净化方法”，湿地净化系统的占用面积大，不利于节约土地资源。
中国专利文献CN102234165B公开了“一种使用人工湿地净化污水的系统和净化自来水厂污染源水的系统方法”，其将微污染的水源，在进自来水厂前通过预处理区、水位提升和曝气充氧区、湿地根孔生态净化区、深度净化区和达标引水区等多个功能区处理后，以提高供水安全，核心创新技术是为了提高处理效率，人工构筑湿地根孔技术，解决传统潜流人工湿地填料易堵塞、更新难等问题。然而上述净化工艺过程复杂，且处理同水质、水量的污水达到相同净化要求时，必须采用相对较大规模化的场地，同时水力调控亦给运维管理带来一定的难度。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的强化型折流式生态湿地净化系统，强化处理区、生态净化区和湿地涵养区内均设有导流潜堤，导流潜堤相互错开设置形成了S形水流通道；减少生态湿地净化系统的用地面积。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
一种强化型折流式生态湿地净化系统，包括与进水口相连通的缓冲沉淀区，所述的缓冲沉淀区依次与强化处理区、生态净化区和湿地涵养区相连，湿地涵养区与出水口连通；强化处理区、生态净化区和湿地涵养区内均设有导流潜堤，导流潜堤相互错开设置形成了S形水流通道。
优选的方案中，所述的缓冲沉淀区设有跌水坎，跌水坎靠近进水口设置。
优选的方案中，所述的缓冲沉淀区中部设有复合纤维浮动湿地。
优选的方案中，所述的复合纤维浮动湿地用于种植水生植物。
优选的方案中，所述的生态净化区和湿地涵养区内设置有多个涌浪机。
优选的方案中，所述的湿地涵养区内设置有生态软围隔，生态软围隔位于最后一个导流潜堤的下游侧设置，且生态软围隔与多个导流潜堤形成了S形水流通道。
优选的方案中，所述的强化处理区内设置有EHBR膜系统。
本专利可达到以下有益效果：
1、相对于现有技术，本发明通过设置缓冲沉淀区、强化处理区、生态净化区和湿地涵养区形成生态湿地净化系统，可以增强污水处理厂尾水深度处理效果，减少尾水直排河湖带来的水环境压力；减少生态湿地净化系统的用地面积，产生良好的景观效果；净化后的尾水进行回收利用还能作为城市河湖的补水水源，减轻城市水资源短缺问题。
2、相比于中国专利文献CN102234165B公开了“一种使用人工湿地净化污水的系统和净化自来水厂污染源水的系统方法”而言，本发明可充分利用城市有限的水体，对污染浓度相对较高的污水厂尾水进行高效的深度处理，各系统及特殊流道的有效结合应用，既提高了污水、尾水的处理率，后期的运维管理难度和成本均较低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明俯视图；
图2为本发明E-E断面图；
图3为本发明A区断面图；
图4为本发明B区断面图；
图5为本发明C区断面图；
图6为本发明D区断面图；
图7为本发明进出水COD监测结果对比图；
图8为本发明进出水NH3-N监测结果对比图；
图9为本发明进出水TP监测结果对比图；
图10为本发明本实施方案进出水SS监测结果对比图。
图中：进水口1，跌水坎2，缓冲沉淀区3，复合纤维浮动湿地4，导流潜堤5，强化处理区6，EHBR膜系统7,生态净化区8，湿地涵养区9，涌浪机10，生态软围隔11，出水口12；
A代表缓冲沉淀区3；B代表强化处理区6；C代表生态净化区8；D代表湿地涵养区9；SS表示悬浮物。
具体实施方式
优选的方案如图1至图10所示，本发明实施例提供了一种强化型折流式生态湿地净化系统，包括与进水口1相连通的缓冲沉淀区3，所述的缓冲沉淀区3依次与强化处理区6、生态净化区8和湿地涵养区9相连，湿地涵养区9与出水口12连通；所述强化处理区6、生态净化区8和湿地涵养区结合9内均设有导流潜堤5，导流潜堤5相互错开设置形成了S形水流通道。
复合纤维浮动湿地4材质为高分子材料纤维，具有表面积极大的孔隙结构，上部种植挺水植物。导流潜堤5为相对不透水的粘土结构，上部种植挺水植物。生态净化区8和湿地涵养区9设有水生植物和水生动物，水生植物以修复性沉水植物为主，水生动物按营养配级以控藻浮游动物、肉食鱼类及底栖动物类为主。
进一步地，缓冲沉淀区3设有跌水坎2，跌水坎2靠近进水口1设置。
进一步地，缓冲沉淀区3中部设有复合纤维浮动湿地4。
进一步地，复合纤维浮动湿地4用于种植水生植物。
进一步地，生态净化区8和湿地涵养区9内设置有多个涌浪机10。
进一步地，湿地涵养区9内设置有生态软围隔11，生态软围隔11位于最后一个导流潜堤5的下游侧设置，且生态软围隔11与多个导流潜堤5形成了S形水流通道。
进一步地，强化处理区6内设置有EHBR膜系统7。EHBR膜系统7材质为透氧中空纤维膜，配有曝气供氧设施。所述的EHBR为强化耦合生物膜反应器(Enhanced Hybrid BiofilmReactor)。
本实施例中，生态湿地净化系统总面积137公顷，所述缓冲沉淀区占地6公顷,所述强化处理区占地20公顷,所述生态净化区占地36公顷,所述湿地涵养区占地75公顷。所述缓冲沉淀区3设有跌水坎2、复合纤维浮动湿地4，平均水深3.0m，所述跌水坎2靠近进水口1位置，所述复合浮动纤维湿地4采用高分子材料纤维，具有表面积极大的空隙结构，所述复合浮动纤维湿地4设置为鲜花造型，上部种植旱伞草、美人蕉、黄菖蒲、梭鱼草等兼具景观和净化作用的挺水植物，水面覆盖面积4966m2。所述强化处理区6平均水深1.5m，内设置有EHBR膜系统7，所述EHBR膜系统7材质为透氧中空纤维膜，配有曝气供养设施，所述EHBR膜组件采用水草式和固定式相结合的方式进行安装，所述EHBR为强化耦合生物膜反应器(EnhancedHybrid Biofilm Reactor)，共布置3200组膜单元。所述生态净化区8和湿地涵养区9共同构成自然湿地区，所述自然湿地区内设有水生植物和水生动物，所述水生植物以修复型沉水植物为主，即改良矮型苦草，搭配轮叶黑藻、狐尾藻和金鱼藻等，种植面积约83万m2，所述水生动物按照营养配级以控藻浮游动物、肉食鱼类及底栖动物类为主，所述自然湿地区内设置有多个涌浪机10，所述涌浪机10在水流不顺畅的近岸使用1.5KW涌浪机，于远离陆域无法满足接电处设置光伏涌浪机，以改善水动力条件，形成整体水循环，所述湿地涵养区9内设置了生态软围隔11，所述生态软围隔11采用软性材料可过水，上端系浮子可随水面上下浮动，底部采用石笼沉底，所述生态软围隔11与多个导流潜堤5相互错开，构成S形水流通道，所述导流潜堤5为相对不透水的粘土结构，设计顶高程比湖区常水位低30cm，潜堤顶部种植芦苇和野芋。
优选的方案中，如图1-10所示，本发明净化方法为：
S1：污水厂尾水通过进水口1流经跌水坎2，跌水坎2对下泄水流具有一定的消能缓冲作用，同时跌水层增加了水体溶氧；
S2：尾水经过跌水坎2排入缓冲沉淀区3，缓冲沉淀区3和复合纤维浮动湿地4营造相对厌氧的环境，用于提升尾水的可生化性；同时复合纤维浮动湿地4种植水生植物，纤维和植物根系形成生物膜系统，截留大量的固体悬浮物并对尾水进行净化；
S3：水流进入强化处理区6时，EHBR膜系统7对水进一步强化处理；利用导流潜堤5延长水力停留时间；在生态净化区8内设置导流潜堤5和涌浪机10，用于改善水动力条件，同时涌浪机10还能对水体进行复氧，增强水体的净化功能；
S4：在湿地涵养区9内设置生态软围隔11，用于优化调整大水域的流态，延长湿地涵养区水力停留时间；生态净化区8和湿地涵养区9均设有水生植物和水生动物，通过搭配一定比例的水生动植物，构建健康完整的水生态系统对水体进行最终净化。
进一步地，将缓冲沉淀区3平均水深设置为3.0m±0.5m，通过深潭营造相对厌氧环境，提高污水可生化性，在排水时能够沉淀尾水悬浮物，保障后续工艺流程净化效果；
将强化处理区6平均水深设置为1.5m±0.5m，通过设置EHBR膜系统，结合设置S形水流通道，增加水力停留时间，减少水体短流，消减水中大部分的COD和氨氮；
利用生态净化区8和湿地涵养区9组成稳定塘进一步削减COD、NH3-N和TP，构建健康、完整的水生态系统，达到水质净化和生态修复的目标。
本实施方案与常规湿塘处理效果预测对比表，如下：
Figure BDA0002837074790000051
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种强化型折流式生态湿地净化系统，其特征在于：包括与进水口（1）相连通的缓冲沉淀区（3），所述的缓冲沉淀区（3）依次与强化处理区（6）、生态净化区（8）和湿地涵养区（9）相连，湿地涵养区（9）与出水口（12）连通；强化处理区（6）、生态净化区（8）和湿地涵养区（9）内均设有导流潜堤（5），导流潜堤（5）相互错开设置形成了S形水流通道。
2.根据权利要求1所述的强化型折流式生态湿地净化系统，其特征在于：缓冲沉淀区（3）设有跌水坎（2），跌水坎（2）靠近进水口（1）设置。
3.根据权利要求2所述的强化型折流式生态湿地净化系统，其特征在于：缓冲沉淀区（3）中部设有复合纤维浮动湿地（4）。
4.根据权利要求3所述的强化型折流式生态湿地净化系统，其特征在于：复合纤维浮动湿地（4）用于种植水生植物。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的强化型折流式生态湿地净化系统，其特征在于：生态净化区（8）和湿地涵养区（9）内设置有多个涌浪机（10）。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的强化型折流式生态湿地净化系统，其特征在于：湿地涵养区（9）内设置有生态软围隔（11），生态软围隔（11）位于最后一个导流潜堤（5）的下游侧设置，且生态软围隔（11）与多个导流潜堤（5）形成了S形水流通道。
7.根据权利要求6中所述的强化型折流式生态湿地净化系统，其特征在于：强化处理区（6）内设置有EHBR膜系统（7）。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的强化型折流式生态湿地净化系统的净化方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：污水厂尾水通过进水口（1）流经跌水坎（2），跌水坎（2）对下泄水流具有一定的消能缓冲作用，同时跌水层增加了水体溶氧；
S2：尾水经过跌水坎（2）排入缓冲沉淀区（3），缓冲沉淀区（3）和复合纤维浮动湿地（4）营造相对厌氧的环境，用于提升尾水的可生化性；同时复合纤维浮动湿地（4）种植水生植物，纤维和植物根系形成生物膜系统，截留大量的固体悬浮物并对尾水进行净化；
S3：水流进入强化处理区（6）时，EHBR膜系统（7）对水进一步强化处理；利用导流潜堤（5）延长水力停留时间；在生态净化区（8）内设置导流潜堤（5）和涌浪机（10），用于改善水动力条件，同时涌浪机（10）还能对水体进行复氧，增强水体的净化功能；
S4：在湿地涵养区（9）内设置生态软围隔（11），用于优化调整大水域的流态，延长湿地涵养区水力停留时间；生态净化区（8）和湿地涵养区（9）均设有水生植物和水生动物，通过搭配一定比例的水生动植物，构建健康完整的水生态系统对水体进行最终净化。
9.根据权利要求8所述的强化型折流式生态湿地净化系统的净化方法，其特征在于：
将缓冲沉淀区（3）平均水深设置为3.0m±0.5m，通过深潭营造相对厌氧环境，提高污水可生化性，在排水时能够沉淀尾水悬浮物，保障后续工艺流程净化效果；
将强化处理区（6）平均水深设置为1.5m±0.5m，通过设置EHBR膜系统，结合设置S形水流通道，增加水力停留时间，减少水体短流，消减水中大部分的COD和氨氮；
利用生态净化区（8）和湿地涵养区（9）组成稳定塘进一步削减COD、NH3-N和TP，构建健康、完整的水生态系统，达到水质净化和生态修复的目标。
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