CN113562849A - 一种湿地修复系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种湿地修复系统及工艺。本发明的湿地修复系统，包括前置塘单元、净化塘单元和后端湿地单元；所述前置塘单元的出水口与所述净化塘单元的入水口连通，所述净化塘单元的出水口与所述后端湿地单元的入水口连通；所述净化塘单元的水深为0.1‑3.0m，所述后端湿地单元的水深为0.1‑0.8m；所述湿地修复系统各单元均设置有水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物中的至少一种。本发明的湿地修复系统实现湿地生境恢复和水质改善的工艺技术，适应洪枯水期水量变化较大的野外环境湿地修复，修复效果佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿地修复系统及工艺，属于湿地生境修复和湿地水质改善技术领域。
背景技术
湿地修复，是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的湿地结构和功能，以及再现湿地的相关物理、化学和生物学特征，使湿地发挥应有的作用。湿地修复有被动和主动两种方式，在条件具备的前提下以被动自然修复为好，但是，对于遭受严重破坏且水质受到污染的湿地，使用被动自然修复效果不佳。
发明内容
本发明提供一种湿地修复系统，该湿地修复系统可以修复遭受破坏且水质受到污染的湿地，修复效果佳。
本发明供一种湿地修复工艺，该湿地修复工艺可以在自然环境状态下通过人工主动干预实现湿地生境恢复和水质改善，该湿地修复工艺也适应洪枯水期水量变化大的自然环境湿地修复，适应性强，修复效果佳。
本发明提供一种湿地修复系统，包括前置塘单元、净化塘单元和后端湿地单元；
所述前置塘单元的出水口与所述净化塘单元的入水口连通，所述净化塘单元的出水口与所述后端湿地单元的入水口连通；
所述净化塘单元的水深为0.1-3.0m，所述后端湿地单元的水深为0.1-0.8m；
所述前置塘单元、净化塘单元和所述后端湿地单元均设置有水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物中的至少一种或多种植物组合。
如上所述的湿地修复系统，其中，所述前置塘单元的容积与所述净化塘单元的容积之比为1：(1.5-5)。
如上所述的湿地修复系统，其中，所述前置塘单元和所述净化塘单元在常水位以下包括永久容积区和存储容积区；所述永久容积区的深度为0.5-1.5m，所述存储容积区的深度为0.5-1.5m。
如上所述的湿地修复系统，其中，所述前置塘单元和所述净化塘单元还包括调节容积区；
所述调节容积区的水力停留时间不小于18h。
如上所述的湿地修复系统，其中，所述净化塘单元包括第一区域和第二区域；
所述第一区域的水深大于0.5m，所述第二区域的水深小于等于0.5m；
所述第一区域的面积与所述第二区域的面积之比为(3～6):1；
如上所述的湿地修复系统，其中，所述前置塘单元和所述净化塘单元的驳岸为生态软驳岸，所述生态软驳岸的边坡坡度小于25°。
如上所述的湿地修复系统，其中，所述后端湿地单元的水力停留时间大于等于6天。
如上所述的湿地修复系统，其中，所述后端湿地单元的水力坡度为0.1％-1.5％。
如上所述的湿地修复系统，其中，所述湿地修复系统的日处理水量、所述前置塘单元与所述净化塘单元的有效总面积、所述湿地修复系统的小时最大负荷以及所述后端湿地单元的面积满足以下公式：
V＝λ·(V0+1000S·h·r) 式1；
P＝V·t·f-1＝λ·(V0+1000S·h·r)·t·f-1 式2；
Vmax＝λ·(V0+1000S·hmax·r) 式3；
其中：V为所述湿地修复系统的日处理水量，m3；
λ为总来水进入所述湿地修复系统的比例，％；
V0为上游非降雨径流形成的日均初始流量，m3；
S为上游汇水面积，km2；
h为雨季日平均降雨量，mm；
r为汇水区降雨入河率，％；
P为所述前置塘单元与所述净化塘单元的有效总面积，m2；
t为所述前置塘单元与所述净化塘单元的最小水力停留时间，d；
f为所述前置塘单元与所述净水塘单元的水力负荷，m3/(m2·d)；
Vmax为所述湿地修复系统的小时最大负荷，m3/h；
hmax为当地小时最大降雨量，mm；
Sq为所述后端湿地单元的面积，m2；
tq为待处理水体在所述后端湿地单元的停留时间，d；
Lq为所述后端湿地单元的有效深度，m。
本发明提供一种湿地修复工艺，使用上述的湿地修复系统进行湿地修复。
本发明的湿地修复系统，是一种近自然、低运营成本、且融合了湿地生境恢复和水质改善双重功能的湿地修复系统。该湿地修复系统的实施例，至少具有以下有益效果：
1)该湿地修复系统可以对待处理水体的上层好氧区、中层兼性区和底层厌氧区的水质进行同步改善，尤其是将厌氧区待处理水体的五日生化需氧量(BOD5)降低30％；
2)该湿地修复系统不需要人为添加化学药剂，通过水体自净，生物阻滞、吸附、吸收和降解，可以将待处理水体的5日生化需氧量(BOD5)污染指标降低60％以上；
3)该湿地修复系统是一种近自然的库唐型、河流型和沼泽型相结合的湿地修复系统，其中，前置塘单元和净化塘单元的设计，能够解决目前因人工设施难以适应大水流的强冲击负荷(尤其是洪枯期水量变化大的负荷波动)，导致适应性差和水质改善效果不佳的问题；
4)该湿地修复系统适应环境能力强、自然美观、投资成本低、管理方便、对待处理水体的处理程度高以及处理后的出水水质稳定，具有重要的生态价值、美学价值和经济价值。
本发明的湿地修复工艺具有操作简单、运行成本低廉且易于管护等诸多优点，可以克服现有技术中使用人工湿地进行湿地修复和水质改善时，投资和运行成本高、不适用水流变化幅度大的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面对本发明实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一些实施方式中湿地修复系统的俯视示意图；
图2为本发明图1中的湿地修复系统的侧视示意图；
图3为本发明另一些实施方式中湿地修复系统的俯视示意图；
图4为本发明一些实施方式中净化塘单元的侧视示意图；
图5为本发明一些实施方式中后端湿地单元的侧视示意图。
附图标记说明：
1：前置塘单元；
2：净化塘单元；
3：后端湿地单元；
4：前置塘子塘；
5：净化塘子塘；
6：子后端湿地；
11：待处理水体；
12：常水位；
13:调节水位。
21：湿地生态岛；
22：深水区；
23：浅水区；
24：驳岸；
31：走水通道；
32：水生植物种植区；
33：围堰；
38：自然水体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一些实施方式中湿地修复系统的俯视示意图；图2为本发明图1中的湿地修复系统的侧视示意图；图3为本发明另一些实施方式中湿地修复系统的俯视示意图。如图1至图3所示，本发明的第一方面提供一种湿地修复系统，包括前置塘单元1、净化塘单元2和后端湿地单元3；
前置塘单元1的出水口与净化塘单元2的入水口连通，净化塘单元2的出水口与后端湿地单元3的入水口连通；
净化塘单元2的水深为0.1-3.0m，后端湿地单元3的水深为0.1-0.8m；
前置塘单元1、净化塘单元2和后端湿地单元3皆设置有水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物中的至少一种。
本发明中，前置塘单元1、净化塘单元2和后端湿地单元3共同形成了湿地修复系统，用于对湿地生境进行修复，并且改善污染的水体水质。
本发明的前置塘单元1用于接收待处理水体11，待处理水体11来自被污染的河、沟和/或库塘，前置塘单元1可以容置待处理水体11，消减待处理水体11的水流动能，沉淀待处理水体11中的泥沙，同时，前置塘单元1中的水生植物也具有改善水质的功能。
本发明对前置塘单元1的水深不做特别限定，在一些实施方式中，前置塘单元1的水深为0.1-3.0m。本发明对前置塘单元1的具体结构不做特别限定，凡是可以容置待处理水体11，消减待处理水体11的水流动能，沉淀待处理水体11中的泥沙的结构都属于本发明的保护范围之内。
如图3所示，本发明的前置塘单元1可以包括串联和/或并联的前置塘子塘4，前置塘子塘4的大小、个数以及每个前置塘子塘4之间的连接关系可以根据实际的需要进行具体设置。
在一些实施方式中，本发明的前置塘单元1包括入水口和出水口。待处理水体11经前置塘单元1的入水口进入前置塘单元1，经前置塘单元1消减水流动能、沉沙后，经前置塘单元1的出水口输出而进入净化塘单元2。
图4为本发明一些实施方式中净化塘单元的侧视示意图。如图4所示，本发明的净化塘单元2是以砂、石、土、植物等自然材料为主形成的，包括深水区22、浅水区23和驳岸24。本发明的净化塘单元2设置有水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物中的至少一种。净化塘单元2中的植物可以对来自前置塘单元1的待处理水体11中的污染物进行阻滞、吸附、吸收和生化降污，净化待处理水体11。
本领域的技术人员将待处理水体11中水深小于0.6m的区域称为好氧区；将待处理水体11中水深为0.6-1.5m的区域称为兼性区；将待处理水体11中水深大于1.5m的区域称为厌氧区。由于本发明的净化塘单元2的有效水深为0.1-3.0m，所以不同水深区域的植物可以与不同水深区域的环境进行作用，对不同水深区域的水体进行处理，实现对待处理水体11的上层好氧区、中层兼性区和底层厌氧区的水质进行同步改善。具体地，好氧区具有大量的氧气，氧会与好氧区的植物作用产生好氧菌，好氧菌可以对好氧区的有机物进行氧化分解，实现对好氧区水体的改善；兼性区的溶解氧含量较低，有时存在氧气，有时不存在氧气，兼性区的植物会与兼性区的水体环境作用产生好氧菌和异氧型兼性细菌，好氧菌会将兼性区中的有机物氧化分解，异氧型兼性细菌会消耗兼性区中的NO3-和CO3-，实现对兼性区的待处理水体11进行改善；厌氧区一般不存在溶解氧，厌氧反应会产生厌氧微生物，厌氧微生物会在厌氧区进行厌氧发酵和产甲烷发酵，实现对厌氧区待处理水体11中的有机物分解，改善厌氧区的水体水质，本发明的修复系统可以将厌氧区待处理水体11的BOD降低30％。
可以理解的是，本发明的净化塘单元2还具有蓄水的作用，净化塘单元2中的植物还可以产生生态景观。本发明的净化塘单元2水域面积较大、且场地条件允许的情况下，可以在净化塘单元2中用土石堆成湿地生态岛21，湿地生态岛21能够为鸟类栖息提供场所，以及能够丰富湿地景观。
如图3所示，本发明的净化塘单元2可以包括串联和/或并联的净化塘子塘5。净化塘子塘5的大小、个数、每个净化塘子塘5中种植的植物以及每个净化塘子塘5之间的连接关系可以根据实际的需要进行具体设置。
在一些实施方式中，本发明的净化塘单元2包括入水口和出水口。待处理水体11从前置塘单元1的出水口输出，经净化塘单元2的入水口进入净化塘单元2，在净化塘单元2中进行水体净化后，经净化塘单元2的出水口输出至后端湿地单元3。
本发明中，前置塘单元1和净化塘单元2具体为中间深、四周浅的结构，在施工过程中，可以将中间的土往边缘进行推堆形成前置塘单元1和净化塘单元2。在一些实施方式中，前置塘单元1和净化塘单元2还可以结合驳岸和圩堤设置维护通道。
图5为本发明一些实施方式中后端湿地单元的侧视示意图。如图5所示，本发明的后端湿地单元3是通过以砂、石、土、植物等自然材料为主形成的引导埂或围堰33，顺地势形成多阶梯、多层级的块状浅水类表流湿地。后端湿地单元3包括走水通道31、水生植物种植区32和围堰33，后端湿地单元3处理后的水体经出水口汇入自然水体38中。
本发明的后端湿地单元3设置有水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物中的至少一种或植物组合。水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物中的至少一种可以视具体的情况设置在走水通道31、水生植物种植区32或围堰33中，植物的设置可以为一些小型湿地动物、涉禽、游禽提供栖息地和觅食的场所，吸引小型湿地动物、涉禽和游禽在后端湿地单元3生活，丰富后端湿地单元3的生物多样性。
本发明中，后端湿地单元3的水深为0.1-0.8m，可以更好的使来自净化塘单元2的待处理水体11过渡至自然状态。其中，后端湿地单元3中的水生植物种植区32的水深不超过0.5m，走水通道31的水深不超过0.8m。在具体的实施方式中，水生植物种植区32的水深为0.3m。
如图3所示，本发明的后端湿地单元3可以包括串联和/或并联的子后端湿地6，子后端湿地6的大小、个数、每个子后端湿地6中种植的植物以及每个子后端湿地6之间的连接关系可以根据实际的需要进行具体设置。
在一些实施方式中，本发明的后端湿地单元3包括入水口和出水口。待处理水体11从净化塘单元2的出水口输出，经后端湿地单元3的入水口进入后端湿地单元3，在后端湿地单元3中进行进一步净化后，经后端湿地单元3的出水口输出融入到自然水体38。
在一些实施方式中，本发明的前置塘单元1和净化塘单元2的出水口可以设计成上宽下窄的倒梯形结构，使得出水口具有溢流功能。
本发明的水缘湿生植物，主要种植在水深不超过22cm的沿岸处，属于过渡带植物，水缘湿生植物可以选自鸢尾、红蓼、石菖蒲、两栖蓼、芦苇和美人蕉中的至少一种。
本发明的水生植物主要种植在水域内，水生植物可以选自挺水植物、浮水植物和沉水植物中的至少一种；其中，挺水植物选自水葱、蔍草、李氏禾、菰、菖蒲、荷花、千屈菜、黄菖蒲、再力花、梭鱼草、花叶芦竹、香蒲、泽泻、旱伞草、芦苇中的至少一种，浮水植物选自王莲、睡莲、萍蓬草、芡实、荇菜、两栖蓼和耳菱中的至少一种，沉水植物选自马来眼子菜、菹草、苦草、黑藻、狐尾藻、黄花狸藻和金鱼藻中的至少一种。
净水植物选自水葱、藨草、水莎草、芦苇和灯芯草中的至少一种。
岸生植物选自乔木、灌木和草本中的至少一种。
本发明中，可以根据地域和具体环境，从生态和谐性角度考虑，对水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物进行合理选配。
例如，岸生植物可以设置在围堰33和驳岸24岸侧，水生植物设置在前置塘单元1、净化塘单元2和后端湿地单元3的水体中。进一步地，前置塘单元1、净化塘单元2的浅水区23、后端湿地单元3的水生植物种植区32至少设置一种挺水植物，而浮水植物和/或沉水植物设置在深水区22和走水通道31中。
本发明的修复系统可以将待处理水体11的BOD5污染指标降低60％以上；该修复系统是一种近自然的库唐型、河流型和沼泽型相结合的湿地修复系统，其中，前置塘单元1和净化塘单元2的设计，能够解决目前因人工设施难以适应大水流的强冲击及自然状态流量变幅大的负荷，导致水质改善效果不佳的问题；该湿地修复系统适应环境能力强、自然美观、投资成本低、管理方便、对待处理水体11的处理效果好以及处理后的出水水质稳定，具有重要的生态价值、美学价值和经济价值。
在本发明的一些实施方式中，为了使来自河、沟、库唐的待处理水体11进行充分的静置沉沙，充分消减待处理水体11的动能，同时与净化塘单元2的处理能力相匹配，前置塘单元1的容积与净化塘单元2的容积之比为1：(1.5-5)。
在本发明的一些实施方式中，前置塘单元1和净化塘单元2在常水位12以下包括永久容积区和存储容积区；
永久容积区的深度为0.5-1.5m，存储容积区的深度为0.5-1.5m；
本发明中，常水位12指的是整个湿地修复系统在正常气象条件及来水稳定常态下的水位值。本发明的前置塘单元1和净化塘单元2在常水位12以下包括永久容积区和存储容积区，永久容积区和存储容积区在垂直方向上分布，永久容积区的深度为0.5-1.5m，用于保持整个湿地修复系统的湿地生境，存储容积区的深度为0.5-1.5m，用于存储待处理水体11，实现待处理水体11的水质改善。
本发明中，可以根据实际情况灵活配置前置塘单元的永久容积区和存储容积区，如洪枯水量变化大的季节性河流可以不设置存储容积区，洪枯水量变化大的非季节性河流可以不设置永久容积区。
本发明中，若待处理水体11总是处于连续状态，例如非季节性河流，可以根据河流及气象条件决定是否在前置塘单元1和净化塘单元2设置永久容积区，以及决定永久容积区的深度。若待处理来水11为非连续状态，如季节性河流，须在前置塘单元1和净化塘单元2设置永久容积区。
在本发明的一些实施方式中，前置塘单元1和净化塘单元2还包括调节容积区；调节容积区的水力停留时间不小于18h。
本发明中，调节容积区位于常水位以上，可以理解为，本发明的前置塘单元1和净化塘单元2自上而下依次为调节容积区、存储容积区和永久容积区。调节容积区可以用于解决非正常大流量的待处理水体11，调节容积区具有调节水位13，调节水位13用来判断调节容积区的容量，调节容积区的深度可以根据特定环境条件进行确定，只要前置塘单元1和净化塘单元2的总容量可以容纳小时最大降雨工况时进入系统的水量至少18h即可。
在本发明的一些实施方式中，为了使净化塘单元2能够对不同水深区域的待处理水体11进行充分的净化，净化塘单元2包括沿水平方向分布的第一区域和第二区域；
第一区域的水深大于0.5m，第二区域的水深小于等于0.5m；
第一区域的面积与第二区域的面积之比为(3-6)：1。
本发明中，第一区域的面积为第一区域在水平方向上的最大投影面积，第二区域的面积为第二区域在水平方向上的最大投影面积。
在具体的实施方式中，第一区域的面积与第二区域的面积之比为(3-6)：1。
在本发明的一些实施方式中，前置塘单元1和净化塘单元2的驳岸为生态软驳岸，生态软驳岸的边坡坡度小于25°。
驳岸是指在堤面以下，用于保护前置塘单元1和净化塘单元2边缘避免崩塌的构筑物。每个前置塘子塘之间可以具有驳岸，每个净化塘子塘之间可以具有驳岸，前置塘子塘和净化塘子塘之间也可以具有驳岸。具体在本发明中的驳岸为生态软驳岸，生态软驳岸指的是一种与岸边形成缓坡的驳岸，具有过渡自然，有利于实现生物多样性的优点。本发明中生态软驳岸的边坡坡度指的是生态软驳岸所形成的缓坡方向与水平方向形成的夹角，生态软驳岸的边坡坡度小于25°可以使前置塘单元1和净化塘单元2中的驳岸更加自然美观和安全，更便于实现生物多样性，有利于湿地野生动物的栖息。
在本发明的一些实施方式中，为了对待处理水体11的水质进行更为有效的改善，后端湿地单元3的水力停留时间大于等于6天。
在实际的应用过程中，也可以根据降雨量以及湿地修复系统的处理负荷，对后端湿地单元3的水力停留时间进行调整。
在本发明的一些实施方式中，后端湿地单元3的水力坡度为0.1％-1.5％。本发明中，后端湿地单元3包括多个子后端湿地6，每个子后端湿地6的水力坡度指的是该子后端湿地6在垂直方向的尺寸与水平方向的最大尺寸的比值。在一些实施方式中，若每个子后端湿地6的坡度相等，则后端湿地单元3的水力坡度为每个子湿地的坡度；若任意两个子后端湿地6的水力坡度不相等，则后端湿地单元3的水力坡度为每个子后端湿地6的水力坡度的并集。
在本发明的一些实施方式中，湿地修复系统的日处理水量、前置塘单元与净化塘单元的有效总面积、湿地修复系统的小时最大负荷以及后端湿地单元的面积满足以下公式：
V＝λ·(V0+1000S·h·r) 式1；
P＝V·t·f-1＝λ·(V0+1000S·h·r)·t·f-1 式2；
Vmax＝λ·(V0+1000S·hmax·r) 式3；
其中：V为湿地修复系统的日处理水量，m3；
λ为总来水进入湿地修复系统的比例，％；
V0为上游非降雨径流形成的日均初始流量，m3；
S为上游汇水面积，km2；
h为雨季日平均降雨量，mm；
r为汇水区降雨入河率，％；
P为前置塘单元与净化塘单元的有效总面积之和，m2；
t为前置塘单元与净化塘单元的最小水力停留时间，d；
f为前置塘单元与净化塘单元的水力负荷，m3/(m2·d)；
Vmax为湿地修复系统的小时最大负荷，m3/h；
hmax为当地小时最大降雨量，mm；
Sq为后端湿地单元的面积，m2；
tq为待处理水体在后端湿地单元的停留时间，d；
Lq为后端湿地单元的有效深度，m。
本发明中，在建设该湿地修复系统之前，可以根据式1-4计算该湿地修复系统的日处理水量V，前置塘单元与净化塘单元的有效总面积P，后端湿地单元的面积Sq以及湿地修复系统的小时最大负荷Vmax。根据计算获得的湿地修复系统的日处理水量V，前置塘单元与净化塘单元的有效总面积P，后端湿地单元的面积Sq以及湿地修复系统的小时最大负荷Vmax，进一步开展具体设计和布局，优化建设方案。
具体地，根据式1计算湿地修复系统的日处理水量V；其中，λ为待处理水体进入湿地修复系统的比例，可以根据水量、投资和场地实际的情况进行设定；V0为上游非降雨径流形成的日均初始流量，即基础流量。可根据现场调研判断是否为季节性河流，非季节性河流基础流量可根据水文监测数据获得，没有监测数据的可有针对性开展雨季和非雨季两个季度的流量监测获得，季节性河流的V0为0；h为雨季日平均降雨量，可以从当地气象部门监测和发布的数据获得；r为汇水区降雨入河率，可以当地水利部门、林业部门或生态定位站监测的历史数据为样本，计算一个平均值，也可以通过不同季节的样方实测获得，通常情况下r为60％。
根据式2计算前置塘单元与净化塘单元的有效总投影面积P；其中，f为前置塘单元与净水塘单元的水力负荷，这是反映水体综合净化能力的一个指标，可以参照已运行的类似工程数据设定，通常情况下，f小于等于0.35m3/(m2·d)；t为前置塘单元与净化塘单元的最小水力停留时间，实际上是某一水体净化至设定效果所需要的时间，与水体污染负荷的大小和水生植物配置情况密切相关，可以参照已运行的类似工程数据设定，通常情况下，t大于等于1.5天。
前置塘单元和净化塘单元的有效容量为Ve＝P·L，其中，L为前置塘单元和净化塘单元的平均水深，m。前置塘单元和净化塘单元平均水深不一致的，可分别进行计算。
根据式3计算湿地修复系统的小时最大负荷Vmax，这是计算调节容量的基础指标；其中，hmax为小时最大降雨量，根据对应地区气象部门发布的20年内小时最大降雨数设定；S为上游汇水面积，根据每条具体河、沟通过带等高线的地形图或矢量图测定，也可根据水利、国土等部门提供的数据设定。
根据式4计算后端湿地单元的面积Sq，tq为待处理水体在后端湿地单元的停留时间，实际上是进一步处理净化塘排出的水，以使处理后的水体可以与自然水体充分融合，tq与净化塘单元的出水指标、自然水体的水质指标及后端湿地单元中的植物配置情况密切相关。可以参照已运行的类似工程数据设定，通常情况下，大于等于6天。
本发明的湿地修复系统主要用于自然湿地的生态系统修复和自然湿地的水质改善，也可以用于对人工湿地进行生态修复，对污水进行进一步生态处理。
本发明的湿地修复系统需要较大的场地面积，具体的占地面积主要取决于待处理水体的容积、水质以及处理后的水质要求。在实际应用中，可以根据具体的待处理水体的容积、水质以及处理后的水质要求情况，确定每个单元的参数以及每个单元的具体结构。
本发明的第二方面提供一种湿地修复工艺，使用上述的湿地修复系统进行湿地修复。
本发明的湿地修复工艺具有操作简单、运行成本低廉且易于管护等诸多优点，可以克服现有技术中使用人工湿地进行湿地修复和水质改善时，投资成本高、不适用水流变化大的缺陷。
实施例1
本实施例的湿地修复系统包括：前置塘单元、净化塘单元和后端湿地单元；
前置塘单元的出水口与净化塘单元的入水口连通，净化塘单元的出水口与后端湿地单元的入水口连通；
其中，前置塘单元的最大水深为2.5m，净化塘单元的最大水深为2.5m，其中前置塘单元调节容积深2.3m，净化塘单元调节容积深1.1m。后端湿地单元的最大水深为0.8m；前置塘单元的容积为35万m3，净化塘单元的容积为160万m3；前置塘单元的永久容积区的深度为0.5m，无存储容积区；净化塘单元的永久容积区的深度为0.5m，存储容积区的深度为1.2m；调节容积区的水力停留时间为18.5h；
净化塘单元中水深大于0.5m的区域的面积为76hm2，水深小于等于0.5m的区域的面积为13hm2；
前置塘单元和净化塘单元的生态软驳岸的边坡坡度为18°；后端湿地单元的水力坡度为0.3％；
前置塘单元和净化塘单元的水深0.5m以下区域种植挺水植物，种植密度为10-16株/m2；前置塘单元和净化塘单元的水深0.4-1m区域种植浮水植物，布置面积为适宜种植区域面积的10％，大叶浮水植物种植密度为1-3头/m2，小叶浮水植物种植密度为12-30株/m2；前置塘单元和净化塘单元的水深0.8-2m区域种植沉水植物，布置面积为适宜种植区域面积的30％，种植密度为50-100株/m2。挺水植物为蔍草、灯心草、水葱、菰、菹草，浮水植物为荇菜、两栖蓼和耳菱，沉水植物为菹草、苦草、黑藻、狐尾藻、黄花狸藻、金鱼藻、海菜花、竹叶眼子菜。
后端湿地单元挺水植物混植苦草、李氏禾、荆三棱、水莎草，栽植比例4:3:2:1。走水通道种植小浮水植物，布置面积为适宜种植区域面积的10-20％，小叶浮水植物种植密度为10-20株/m2。
本实施例的湿地修复系统，在当地洪枯水量变幅高达124-264倍和降雨季节严重不均的自然条件下，解决了入湖水量设计参数选择、入水自然沉沙、枯水期季节性河流入湖前的湿地生境保持等难题。使用本实施例的湿地修复系统对BOD5为14mg/L的待处理水体进行处理，处理后水体的BOD5为4mg/L，BOD5的去除率达到71％。
说明本实施例的湿地修复系统可以对待处理水体的水质进行显著的改善。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种湿地修复系统，其特征在于，包括前置塘单元、净化塘单元和后端湿地单元；
所述前置塘单元的出水口与所述净化塘单元的入水口连通，所述净化塘单元的出水口与所述后端湿地单元的入水口连通；
所述净化塘单元的水深为0.1-3.0m，所述后端湿地单元的水深为0.1-0.8m；
所述前置塘单元、净化塘单元和所述后端湿地单元均设置有水缘性湿生植物、水生植物、净水植物和岸生植物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的湿地修复系统，其特征在于，所述前置塘单元的容积与所述净化塘单元的容积之比为1：(1.5-5)。
3.根据权利要求1或2所述的湿地修复系统，其特征在于，所述前置塘单元和所述净化塘单元在常水位以下包括永久容积区和存储容积区；
所述永久容积区的深度为0.5-1.5m，所述存储容积区的深度为0.5-1.5m。
4.根据权利要求3所述的湿地修复系统，其特征在于，所述前置塘单元和所述净化塘单元还包括调节容积区；
所述调节容积区的水力停留时间不小于18h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的湿地修复系统，其特征在于，所述净化塘单元包括第一区域和第二区域；
所述第一区域的水深大于0.5m，所述第二区域的水深小于等于0.5m；
所述第一区域的面积与所述第二区域的的面积之比为(3～6):1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的湿地修复系统，其特征在于，所述前置塘单元和所述净化塘单元的驳岸为生态软驳岸，所述生态软驳岸的边坡坡度小于25°。
7.根据权利要求1-6任一项所述的湿地修复系统，其特征在于，所述后端湿地单元的水力停留时间大于等于6天。
8.根据权利要求1-7任一项所述的湿地修复系统，其特征在于，所述后端湿地单元的水力坡度为0.1％-1.5％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的湿地修复系统，其特征在于，所述湿地修复系统的日处理水量、所述前置塘单元与所述净化塘单元的有效总面积、所述湿地修复系统的小时最大负荷以及所述后端湿地单元的面积满足以下公式：
V＝λ·(V0+1000S·h·r) 式1；
P＝V·t·f-1＝λ·(V0+1000S·h·r)·t·f-1 式2；
Vmax＝λ·(V0+1000S·hmax·r) 式3；
其中：V为所述湿地修复系统的日处理水量，m3；
λ为总来水进入所述湿地修复系统的比例，％；
V0为上游非降雨径流形成的日均初始流量，m3；
S为上游汇水面积，km2；
h为雨季日平均降雨量，mm；
r为汇水区降雨入河率，％；
P为所述前置塘单元与所述净化塘单元的有效总面积，m2；
t为所述前置塘单元与所述净化塘单元的最小水力停留时间，d；
f为所述前置塘单元与所述净化塘单元的水力负荷，m3/(m2·d)；
Vmax为所述湿地修复系统的小时最大负荷，m3/h；
hmax为当地小时最大降雨量，mm；
Sq为所述后端湿地单元的面积，m2；
tq为待处理水体在所述后端湿地单元的停留时间，d；
Lq为所述后端湿地单元的有效深度，m。
10.一种湿地修复工艺，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的湿地修复系统进行湿地修复。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115367886A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-22 | 重庆地质矿产研究院 | 一种生物滞留池 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201722210U (zh) * | 2010-03-17 | 2011-01-26 | 交通运输部科学研究院 | 多功能桥面径流串联处理装置 |
| CN103774607A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-05-07 | 云南省环境科学研究院 | 一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法 |
| US20190382294A1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Dt Engenharia De Empreendimentos Ltda | System for implementation or de-pollution and revitalization of artificial or natural lakes |
| CN110713261A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种用于污水强化处理的抗堵塞串联型人工湿地系统 |
| CN213295077U (zh) * | 2020-06-03 | 2021-05-28 | 南京国兴环保产业研究院有限公司 | 面向复合面源污染去除的环湖污染控制湿地系统 |
-
2021
- 2021-08-11 CN CN202110919109.5A patent/CN113562849A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201722210U (zh) * | 2010-03-17 | 2011-01-26 | 交通运输部科学研究院 | 多功能桥面径流串联处理装置 |
| CN103774607A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-05-07 | 云南省环境科学研究院 | 一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法 |
| US20190382294A1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Dt Engenharia De Empreendimentos Ltda | System for implementation or de-pollution and revitalization of artificial or natural lakes |
| CN110713261A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种用于污水强化处理的抗堵塞串联型人工湿地系统 |
| CN213295077U (zh) * | 2020-06-03 | 2021-05-28 | 南京国兴环保产业研究院有限公司 | 面向复合面源污染去除的环湖污染控制湿地系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司主编: "《海绵城市建设技术标准》", 30 November 2019, 上海：同济大学出版社 * |
| 渠俊峰等: "《基于煤矿区复垦的水土资源优化利用研究》", 徐州：中国矿业大学出版社 * |
| 许明等: "《园区污水厂尾水组合人工湿地深度处理及回用技术研究与应用》", 30 September 2018, 南京：河海大学出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115367886A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-22 | 重庆地质矿产研究院 | 一种生物滞留池 |
| CN115367886B (zh) * | 2022-09-15 | 2023-09-22 | 重庆地质矿产研究院 | 一种生物滞留池 |
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