CN116161796A - 利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，涉及污水处理技术领域，解决现有污水处理厂尾水不能达标排放、尾水处理采用湿地工艺占地面积较大以及河道生态环境的技术问题，本发明在靠近污水处理厂的位置构建依次连通的预处理区、湿地处理区和稳定区；污水厂尾水通过管道输送经过预处理区后，流至湿地处理区，所述湿地处理区包括自然湿地、表面流湿地、水平潜流湿地；通过自然湿地、表面流湿地、水平潜流湿地交替净化废水，最后进入稳定区自然湿地、生态塘后出水。本发明将污水处理厂尾水处理与河道生态修复相结合，利用现有河岸修建生态河岸，通过种植挺水植物、沉水植物及浮叶植物对尾水的污染物进行降解，净化径流污染。

Description

利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体的是涉及一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法。

背景技术

污水处理厂尾水主要是指经污水处理厂处理后的出水。目前用于污水厂尾水处理主要有:混凝、过滤、活性炭吸附、膜分离、高级氧化以及表面流湿地技术等。活性炭吸附优点是适应性很强，操作过程简单，对分子量在500-3000的有机物去除明显，基建和运行费用较高，并且容易产生亚硝酸盐等致癌物质，对突发性污染适应性差。膜分离法的主要特点是操作方便安全，启动快，运行可靠性高，不污染环境，投资少，用途广等优点，但能耗高、强度差、寿命差、抗污染能力差，并且还需要清洗及更新。高级氧化技术以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，但是技术操作难度大、运行费用高。单项技术各有所长，但不能去除多种类型的污染物质，后续陆续出现了创新型组合工艺：生物接触氧化-沸石生物滤池、粉末活性碳-超滤、氧化-混凝、生物-生态协同技术、混凝沉淀-超滤组合等。然而，目前单体工艺或者组合过后的工艺均不能同时满足基建费用低、运行成本低和处理效果好的要求，使得城市尾水的回收利用率大打折扣、推广应用受到限制。

由于尾水水量大，一般污水处理厂的规模都是几千到几万吨/天，对于以上这些处理方法来说，不可能实现；另外这些方法费用昂贵，管理较复杂，处理每吨水的费用也较高，约为一级处理费用的5-7倍以上。从实际应用来看，现有的污水处理技术依然存在投资高，运行和维护费用高等缺点，严重制约了污水处理技术的发展。对污水处理而言，即担负着继续改善水生态环境质量的重任，又应以提升人民群众对生态人居环境满意度为准则。在建设生态文明的要求下，需对现有系统提质增效，将污水处理回归生态循环，污水处理的低碳化势在必行。因此，开发高效、低耗、低成本、占地面积需要不大且具有良好生态价值的工艺对实现尾水深度净化回用有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决污水处理厂尾水不能达标排放、现有污水处理厂尾水处理采用湿地工艺占地面积较大以及河道生态环境的技术问题，本发明提供一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法。

本发明采用的技术方案如下：一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，在靠近污水处理厂的位置构建依次连通的预处理区、湿地处理区和稳定区，将污水处理厂的尾水和河道的河水引流至预处理区，尾水和河水经预处理区、湿地处理区和稳定区处理后，引流到河道；

所述预处理区水力坡度为0.3-0.5%；种植水生植物；将污水处理厂尾水引入到预处理区的前端；

所述湿地处理区包括自然湿地、表面流湿地、水平潜流湿地；

所述自然湿地建设在预处理区后端，所述自然湿地水力坡度为0.2-0.4%；种植水生植物；

所述表面流湿地建设在自然湿地后端，水力坡度为0.1-0.2%；在表流湿地最末端建设生态溢流堰，种植水生植物；

所述水平潜流湿地建设在表面流湿地后端，所述水平潜流湿地前端设有进水渠，后端设有出水渠，通过进水渠内地漏、伸缩管、UPVC实壁管、UPVC穿孔管进行均匀布水；水力坡度为0-0.5%；池底铺设防渗土工布，再敷设砂垫层；湿地内填充碎石填料，湿地外墙采用砖砌墙，出水管由UPVC穿孔管收集汇至UPVC实壁管再进入到出水渠出水；湿地内种植挺水植物；

稳定区包括自然湿地和生态塘，所述生态塘建设在自然湿地后端，塘内种植水生植物。

所述湿地处理区修建高差三级湿地，重力流依次经过三级湿地，第一级湿地、第二级湿地、第三级湿地由“自然湿地+表面流湿地”或“水平潜流湿地+表面流湿地”组成，第一级湿地、第二级湿地、第三级湿地中至少有一组为“水平潜流湿地+表面流湿地”组成。

所述第一级湿地由一级自然湿地和一级表面流湿地组成；

所述一级自然湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择预处理后端作为一级自然湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物；

所述一级表面流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择一级自然湿地后端作为一级表面流湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.1-0.2%；

（2）在一级表面流湿地最末端建设生态溢流堰；

（3）种植水生植物。

所述第二级湿地由二级自然湿地和二级表面流湿地组成；

所述二级自然湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择一级表面流湿地后端作为二级自然湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物；

所述二级表面流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择二级自然湿地后端作为二级表面流湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.1-0.2%；

（2）在二级表流湿地最末端建设生态溢流堰，种植水生植物。

所述生态溢流堰主要由镀锌覆高耐磨有机涂层赛克格宾、聚酯长纤无纺布、挺水植物组成，在进行生态溢流堰实施时应对其基础进行处理，主要通过抛石挤淤和碎石碾压垫层夯实基础。

所述第三级湿地由三级水平潜流湿地和三级表面流湿地组成；

所述三级水平潜流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择二级表面流湿地后端作为三级水平潜流湿地的建设位置，构造池底微地形，水力坡度为0-0.5%；

（2）来水进入进水渠，通过进水渠内地漏、伸缩管、UPVC实壁管、UPVC穿孔管进行均匀布水；

（3）池底铺设500g/m²的复合型防渗土工布，再敷设15cm厚砂垫层；

（4）湿地内填充碎石填料，进水区和出水区周边位置碎石填料粒径为40mm,其他位置碎石粒径为20-30mm；

（5）湿地外墙采用砖砌墙，并将复合型防渗土工布压制其中；

（6）湿地靠近河岸侧则铺设复合型防渗土工布和砂垫层，在河岸顶部通过锚固沟固定复合型防渗土工布；

（7）出水管由UPVC穿孔管收集汇至UPVC实壁管再进入到出水渠出水；

（8）湿地内分区种植挺水植物；

所述三级表面流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择三级水平潜流湿地后端作为三级表面流湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度宜为0.1-0.2%；

（2）在三级表流湿地最末端建设生态溢流堰；

（3）种植水生植物。

所述稳定区的自然湿地为稳定区自然湿地，稳定区自然湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择三级表面流湿地后端作为稳定区自然湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物。

所述自然湿地水生植物的沉水植物选择苦草、金鱼藻中的一种或多种，沉水植物种植密度3株/m²；所述表面流湿地水生植物的沉水植物选择苦草、黑藻、微齿眼子菜、金鱼藻中的一种或多种，沉水植物种植密度6株/m²。

所述自然湿地水生植物的挺水植物选择水葱、千屈菜、黄花鸢尾中的一种或多种，挺水植物种植密度9株/m²；

表流湿地水生植物的挺水植物选择水葱、千屈菜、雨久花、黄花鸢尾、菖蒲、香蒲中的一种或多种，挺水植物种植密度16株/m²；

水平潜流湿地水生植物的挺水植物选择水葱、千屈菜、雨久花、黄花鸢尾、菖蒲中的一种或多种，挺水植物种植密度25株/m²。

所述碎石填料主要采用石灰岩碎石，在填料底部敷设20mm厚的粗砂，粗砂粒径5-10mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明将尾水湿地及河道生态修复结合，即解决了污水处理厂尾水不能达标排放的问题，又解决了污水处理厂尾水处理采用湿地工艺占地面积较大的问题，还解决了河道生态环境问题。将尾水处理及河道生态修复相结合，满足了尾水处理的水质要求，同时解决了河道生态功能退化，水土流失较为严重等问题，获得污水处理与生态效益的最佳化。其他污水处理厂尾水处理工艺如絮凝沉淀法+过滤法、臭氧氧化法+曝气生物滤池、膜分离法、催化氧化法等，此类深度处理方法运行费用高，管理较复杂。相对于以上几种工艺，湿地处理工艺投资较少，运营管理难度较小，同时本发明污水厂尾水进入河道湿地处理后水可回用于沿线农田灌溉、市政杂用，如灌溉生态护岸，冲洗巡护路、车辆、景观用水等。

一般河道周边有大面积的农田，农业种植过程中，大量地使用化肥、农药等，其残留物通过农田排水和地表径流等进入河道，同时周边未经处理的各类污废水也汇入到河流，水中含有大量的氮、磷，增加了河流的污染负荷，从而造成形成污染。若河流水量小、流动性差，则水体复氧能力较弱且无法保证生态系统功能正常运行，尤其在北部半干旱地区，生态基流不足是导致大部分河流水环境恶化的重要因素。同时由于常年河水流动性差，污染底泥淤积严重，底泥颜色偏黑黄浑浊，散发异味，进一步恶化了河道生态环境，在一定环境条件下，底泥中的这些物质重新释放出来，成为河流的内在污染源，容易引发富养化现象。这些都将导致河道存在生态环境差、排涝功能减弱等问题，缺失生物多样性，自然水生生态系统功能已基本丧失，面源污染降解和自净能力严重降低。

本发明利用引流河道河水和工厂尾水形成湿地，达到进一步降解污染物浓度，提升水质的要求。解决目前表面流湿地占地面积大，无合适位置建设的问题。

河道尾水湿地将部分河水和尾水中和净化处理后，再流回河道，让受损的城市河流生态系统重新恢复其必要的结构和功能，促进生物多样性恢复，发挥其自我恢复及净化水质功能。在河道两岸结合生态河岸构建湿地外墙，同时种植挺水植物、沉水植物，并结合固土效果较好的乔木、灌木植物，拦截外源污染、过滤水质的同时，对两侧裸露河岸起到一个稳固的作用，防止水土流失带来更严重的污染及生态破坏。

综上所述，本发明解决了现有污水处理厂尾水处理工艺投资较高、运营维护难度较大、占地面积较大的问题，将污水处理厂尾水处理与河道生态修复相结合，通过在河道内因地制宜种植处理效果好的挺水植物、沉水植物及浮叶植物，对污水处理厂尾水中的污染物质进行进一步降解，修建生态河岸，进行周边污染的拦截、径流污染的净化。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的工艺流程框图；

图2是本发明的工艺流程布置图；

图3是本发明的生态溢流堰结构示意图；

图4是本发明的水平潜流湿地平面图；

图5是本发明的水平潜流湿地竖向剖面图；

图6是本发明的水平潜流湿地横向剖面图；

图中标记为：1-预处理区，2-一级自然湿地，3-一级表面流湿地，4-二级自然湿地，5-二级表面流湿地，6-三级水平潜流湿地，7-三级表面流湿地，8-稳定区自然湿地，9-生态塘，10-镀锌覆高耐磨有机涂层赛克格宾，11-聚酯长纤无纺布，12-挺水植物，13-碎石碾压垫层，14-抛石挤淤，15-UPVC实壁管，16-UPVC穿孔管，17-湿地外墙，18-黄花鸢尾，19-千屈菜，20-水葱，21-菖蒲，22-雨久花，23-河岸原状坡，24-伸缩管，25-地漏，26-碎石填料，27-砂垫层，28-复合型防渗土工布，29-进水渠，30-出水渠，31-锚固沟。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例1

如图1-6所示，本实施例提供一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，在靠近污水处理厂的位置构建依次连通的预处理区1、湿地处理区和稳定区；将污水处理厂的尾水和河道的河水引流至预处理区，尾水和河水经预处理区、湿地处理区和稳定区处理后，引流到河道；

所述预处理区1水力坡度为0.3-0.5%；水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12；将污水处理厂尾水引入到预处理区1的前端；

所述湿地处理区包括自然湿地、表面流湿地、水平潜流湿地；

所述自然湿地建设在预处理区1后端，所述自然湿地水力坡度宜为0.2-0.4%；水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12；

所述表面流湿地建设在自然湿地后端，沿水流方向平均分为三段，水力坡度为0.1-0.2%；在表流湿地最末端建设生态溢流堰，对其进行分区及充氧；水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12；

所述水平潜流湿地建设在表面流湿地后端，所述水平潜流湿地前端设有进水渠29，后端设有出水渠30，通过进水渠29内地漏25、伸缩管24、UPVC实壁管15、UPVC穿孔管16进行均匀布水；水力坡度宜选取0-0.5%；池底铺设500g/m²的复合型防渗土工布28，再敷设15cm厚砂垫层27；湿地内填充碎石填料26，进水区和出水区周边位置碎石填料26粒径为40mm,其他位置碎石粒径为20-30mm；湿地外墙17采用砖砌墙，并将复合型防渗土工布28压制其中；湿地靠近河岸侧则铺设复合型防渗土工布28和砂垫层27，在河岸顶部通过锚固沟31固定复合型防渗土工布28；出水管由UPVC穿孔管16收集汇至UPVC实壁管15再进入到出水渠30出水；湿地内分区种植挺水植物12；

稳定区包括自然湿地和生态塘9，所述生态塘9建设在自然湿地后端，塘内深水区水位一般大于2m；塘内水深2.0-2.5m范围内种植沉水植物水深超过2.5m则不种植，保持自然状态。

具体来说，本发明河道湿地主要分为预处理区1+三级湿地+稳定区，湿地根据生态溢流堰建设情况，分为三级串联，一级、二级湿地由“自然湿地+表面流湿地”组成，三级湿地由“水平潜流湿地+表面流湿地”组成。一级、二级和三级表面流湿地7按照自然地形隔开为三格。整个系统水平潜流湿地属于水质净化的核心部位。根据水深不同在不同区域种植挺水植物12，沉水植物和浮水植物，构建自然湿地、表面流湿地、水平潜流表面流湿地。

原理，污水厂尾水通过管道输送经过预处理区1后，流至一级自然湿地2，然后流至一级表面流湿地3，分别经过表面流湿地Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3，表面流湿地主要通过表面水流和浅层填料形成的好氧环境条件，在微生物的作用下好氧降解去除污水中的有机物和氨氮，并在水生植物的作用下吸收去除水体中的氮和磷；再经过生态溢流堰进入二级自然湿地4处理后，分别经过表面流湿地Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3，然后经进水渠29进入三级水平潜流湿地6，采用UPVC管进行前端布水和末端集水，中间设置碎石填料26层，水平潜流湿地采用水流自流推流布水，在不同填料层形成的好氧、兼氧、厌氧区对水体污染物进行降解和硝化、反硝化，除去水体中的有机物、总氮和磷，同时利用植物的吸收去除氮磷；再经过三级表面流湿地7，分别经过表面流湿地Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3，最后进入稳定区自然湿地8、生态塘9后出水。从尽量减少清淤深度的角度考虑，利用生态塘9，在塘内种植一些纤维管束水生植物，比如千屈菜19、黄花鸢尾18、睡莲等，能够有效地去除水中的污染物，尤其是对氮磷有较好的去除效果。

水生植物，（1）沉水植物，沉水植物是全部位于水层下面营固着生存的大型水生植物，它们的根有时不发达或退化，植物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，利于在水中缺乏空气时进行气体交换，这类植物的叶子多为带状或丝。沉水植物因其完全水生的特点使得其在水生植物各生活型中对环境胁迫的反应最为敏感，因此它的规模化分布对水域生态系统中的结构和功能的稳定性起着强大支撑作用。自然湿地选择苦草、金鱼藻作为沉水植物先锋物种。沉水植物种植密度3株/m²。表流湿地选择苦草、黑藻、微齿眼子菜、金鱼藻作为沉水植物先锋物种。沉水植物种植密度6株/m²。

（2）挺水植物12，挺水植物12的根、根茎生长在底泥中，茎、叶挺出水面，这类植物在空气中的部分，具陆生植物特征；生长在水中的部分（根或地下茎），具水生植物特征。因此挺水植物12能通过吸收水和底泥中N、P等营养物质改善水质，并且通过对水体中营养元素的竞争抑制藻类的繁殖，起到克藻的作用。挺水植物12能通过植株的阻拦作用和植物根际微生物分泌粘液的凝聚作用使水体中的悬浮物及高分子有机物沉降，生态净化从而降低水的浑浊度，由此可见挺水植物12的形态指标可影响水体水动力过程、流速、流向等，其分布情况对水质动态过程的影响十分重要。自然湿地选择水葱20、千屈菜19、黄花鸢尾18作为挺水植物12先锋物种。挺水植物12种植密度9株/m²。表流湿地选择水葱20、千屈菜19、雨久花22、黄花鸢尾18、菖蒲21、香蒲作为挺水植物12先锋物种。挺水植物12种植密度16株/m²。水平潜流湿地选择水葱20、千屈菜19、雨久花22、黄花鸢尾18、菖蒲21作为挺水植物12先锋物种。挺水植物12种植密度25株/m²。

（3）浮水植物，浮水植物也称浮叶植物，生于浅水中，叶浮于水面，根长在水下底泥中的植物，浮叶植物根一般因缺乏氧气，由于无氧呼吸可以产生醇类物质，通过叶柄也能由叶供给氧气，叶柄与水深相适应可伸得很长，还有一些水中叶和浮叶具显著不同形态的植物。浮叶植物除了可以增加水生态系统的自净能力，控制浮游植物发展等功能外，许多种类还是价值较高的观赏植物。由于浮叶植物叶子浮在水面进行光合作用，因此对水体的透明度要求较低，常作为富营养化水体水生植物构建的先锋种，降低光照辐射，限制浮游植物增殖，改善水体透明度，为其它水生植物恢复创造条件。湿地浮水植物均选择具较强观赏价值的睡莲和荇菜。自然湿地浮水植物种植密度2株/m²。表流湿地浮水植物种植密度3株/m²。

基质填料，基质(又称填料、滤料等)作为表面流湿地不可或缺的部分，是表面流湿地的环境主体，一般由砾石、沙子、土壤等构成，根据来源一般分为天然基质、人工基质、工业基质。表面流湿地基质，是植物和微生物赖以生存的基础，既可以为微生物的生长提供稳定的附着表面，同时也可以为湿地植物提供生长支持。并且基质还能够为大部分的物理、化学和生物反应提供反应场所，在调控有机质降解和脱氮除磷过程中发挥着不可替代的作用。基质作为表面流湿地的载体，是表面流湿地的核心。自身可以吸收、吸附、过滤、离子交换、络合反应去除各种污染物，为植物和微生物去除污染物提供物理、化学和生物转化环境，为水生植物和微生物的生长发育提供载体，也可以改善湿地中水体流动的水力条件。基质使植物和微生物能够更好地发挥其去除污染物的功效。在选择表面流湿地基质时，不仅要考虑基质自身的理化特性，同时也要考虑污染物的类型、湿地构建方式、气候条件和经济成本。这可能会影响其对污染物的处理效果，基质一般选择具有较大比表面积，可以改善湿地的水力学条件，为微生物提供较好的生存环境，增强系统对污染物的去除能力。土壤、砂、碎石等是表面流湿地常见的基质材料。设计采用碎石作为湿地填料，同时为提高湿地脱磷效果，采用石灰岩碎石。根据进水水质和各工艺段结构要求的不同，填料粒径分为3种规格，分别为30-40mm、20-30mm及10-15mm，为防止填料对土工布的破坏，在填料底部敷设20mm厚的粗砂，粗砂粒径5-10mm。

水平潜流湿地，为了保证水平潜流湿地的处理效率，需要对湿地的进水水位进行控制，为有效地控制湿地水位，进水管采用可伸缩UPVC管。水平潜流湿地采用UPVC穿孔管16进行布水和集水，开孔间距为0.08m，其水流为上进下出式，UPVC管采用承插式橡胶圈连接，其中水平潜流湿地进水立管需做成可活动形式，便于水位的调节和控制。在进水管设置地漏25拦渣，布水管开孔在管道底部30°范围内开孔，防止泥沙进入。出水口设溢流堰进行均匀出水。水平潜流湿地水生植物的种植采用分片区种植，配置结合蜿蜒曲折的地形讲究艺术构图，利用不同种类、不同颜色的挺水植物12，通过造型的配置方式，形成带状花海。

生态溢流堰，本发明生态溢流堰由镀锌覆高耐磨有机涂层赛克格宾10内填以碎石等自然材料构建而成。生态溢流堰所造成的跌水可以增加原河流的水流活力、提高水流流场的多样性，在水流经过跌水措施时可以增加水体的氧气含量，改善水生生物生存环境质量。生态溢流堰内的碎石在河道尾水湿地运行一段时间后，碎石填料26表面和种植在溢流堰上的植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。水流流经生态溢流堰时，SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除，而实现对水体的净化。

实施例2

在实施例1的基础上，所述湿地处理区包括修建地势高差三级湿地，重力流依次经过三级湿地，第一级湿地、第二级湿地、第三级湿地由“自然湿地+表面流湿地”或“水平潜流湿地+表面流湿地”组成，第一级湿地、第二级湿地、第三级湿地中至少有一组为“水平潜流湿地+表面流湿地”组成。

实施例3

在实施例2的基础上，所述第一级湿地由一级自然湿地2和一级表面流湿地3组成；

所述一级自然湿地2的具体构建步骤如下：

（1）选择预处理后端作为一级自然湿地2的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度宜为0.2-0.4%

（2）种植水生植物，水深大于2.5m范围内不适宜水生植物的生长，保持自然状态，不种植水生植物，水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12；

所述一级表面流湿地3的具体构建步骤如下：

（1）选择一级自然湿地2后端作为一级表面流湿地3的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度宜为0.1-0.2%；

（2）分为三段，每段面积按一级表面流湿地总面积均匀分布；

（3）在一级表面流湿地最末端建设生态溢流堰，对其进行分区及充氧；

（4）种植水生植物，水深大于2.5m范围内不适宜水生植物的生长，保持自然状态，不种植水生植物，水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12。

所述第二级湿地由二级自然湿地4和二级表面流湿地5组成；

所述二级自然湿地4的具体构建步骤如下：

（1）选择一级表面流湿地3后端作为二级自然湿地4的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度宜为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物，水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12；

所述二级表面流湿地5的具体构建步骤如下：

（1）选择二级自然湿地4后端作为二级表面流湿地5的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度宜为0.1-0.2%；（2）分为三段，每段面积按二级表面流湿地总面积均匀分布；

（3）在二级表流湿地最末端建设生态溢流堰，对其进行分区及充氧；

（4）种植水生植物，水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12。

所述生态溢流堰主要由镀锌覆高耐磨有机涂层赛克格宾10、聚酯长纤无纺布11、挺水植物12组成，在进行生态溢流堰实施时应对其基础进行处理，主要通过抛石挤淤14和碎石碾压垫层13夯实基础。

所述第三级湿地由三级水平潜流湿地6和三级表面流湿地7组成；

所述三级水平潜流湿地6的具体构建步骤如下：

（1）选择二级表面流湿地5后端作为三级水平潜流湿地6的建设位置，构造池底微地形，水力坡度宜选取0-0.5%；

（3）来水进入进水渠29，通过进水渠29内地漏25、伸缩管24、UPVC实壁管15、UPVC穿孔管16进行均匀布水；

（4）池底铺设500g/m²的复合型防渗土工布28，再敷设15cm厚砂垫层27；

（5）湿地内填充碎石填料26，进水区和出水区周边位置碎石填料26粒径为40mm,其他位置碎石粒径为20-30mm；

（6）湿地外墙17采用砖砌墙，并将复合型防渗土工布28压制其中；

（7）湿地靠近河岸侧铺设复合型防渗土工布28和砂垫层27，在河岸顶部通过锚固沟31固定复合型防渗土工布28；

（8）出水管由UPVC穿孔管16收集汇至UPVC实壁管15再进入到出水渠30出水；

（9）湿地内分区种植挺水植物12；

所述三级表面流湿地7的具体构建步骤如下：

（1）选择三级水平潜流湿地6后端作为三级表面流湿地7的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.1-0.2%；（2）分为三段，每段面积按三级表面流湿地总面积均匀分布；

（3）在三级表流湿地最末端建设生态溢流堰，对其进行分区及充氧；

（4）种植水生植物，水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12。

所述稳定区的自然湿地为稳定区自然湿地8，稳定区自然湿地8的具体构建步骤如下：

（1）选择三级表面流湿地7后端作为稳定区自然湿地8的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度宜为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物，水深0.5-2.5m范围内种植沉水植物，水深0-0.5m范围内种植挺水植物12。

所述自然湿地的沉水植物选择苦草、金鱼藻中的一种或多种，沉水植物种植密度3株/m²；所述表面流湿地的沉水植物选择苦草、黑藻、微齿眼子菜、金鱼藻中的一种或多种，沉水植物种植密度6株/m²。

所述自然湿地的挺水植物12选择水葱20、千屈菜19、黄花鸢尾18中的一种或多种，挺水植物12种植密度9株/m²；

表流湿地的挺水植物12选择水葱20、千屈菜19、雨久花22、黄花鸢尾18、菖蒲21、香蒲中的一种或多种，挺水植物12种植密度16株/m²；

水平潜流湿地的挺水植物12选择水葱20、千屈菜19、雨久花22、黄花鸢尾18、菖蒲21中的一种或多种，挺水植物12种植密度25株/m²。

所述碎石填料26主要采用石灰岩碎石，在填料底部敷设20mm的粗砂，粗砂粒径5-10mm。

具体来说，预处理区1：污水处理厂尾水排入该区域，进行水质混合，尾水进入河道湿地前端，先将尾水导入预处理区1进行均和调节处理，使其水量、水质和水压都比较稳定，这样就可为后续的湿地系统提供一个稳定和优化的水质条件。

一级自然湿地2：由于一级自然湿地修建的比较窄，流速较快，故一级自然湿地2内仅种植少量的沉水、挺水及浮叶植物，对尾水进行初步的处理。

一级表面流湿地3：尾水流至一级表面流湿地3，分别经过表面流湿地Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3，表面流湿地主要通过表面水流和浅层填料形成的好氧环境条件，在微生物的作用下好氧降解去除污水中的有机物和氨氮，并在水生植物的作用下吸收去除水体中的氮和磷。

二级自然湿地4：经一级湿地处理的尾水经过生态溢流堰充氧后进入二级自然湿地4处理后，再次对水质进行简单净化。

二级表面流湿地5：出水分别经过表面流湿地Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3，功能同3一级表面流湿地3。

三级水平潜流湿地6：整个系统的关键部位，经进水渠29进入三级水平潜流湿地6，采用UPVC管进行前端布水和末端集水，中间设置碎石填料26层，水平潜流湿地采用水流自流推流布水，在不同填料层形成的好氧、兼氧、厌氧区对水体污染物进行降解和硝化、反硝化，除去水体中的有机物、总氮和磷，同时利用植物的吸收去除氮磷，利用出水渠30溢流出水，这是整个系统的最重要处理段。

三级表面流湿地7：分别经过表面流湿地Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3，对水平潜流湿地出水进行再次净化。

稳定区自然湿地8：最后进入稳定区自然湿地8进行处理。

生态塘9：从尽量减少清淤深度的角度考虑，修建生态塘9。塘内存在不同的区域，从塘面到一定深度，阳光能透入，沉水植物的光合作用旺盛，溶解氧充足，呈好氧状态；塘底为沉淀淤泥，处于厌氧状态，进行厌氧发酵；介于厌氧和好氧之间为兼性区，存在大量的兼性微生物。兼性塘的污水净化是由好氧、厌氧、兼性微生物协同完成的。在塘周边种植一些挺水植物12，比如千屈菜19、黄花鸢尾18等，也能够有效地去除水中的污染物，尤其是对氮磷有较好的去除效果，保证出水水质。

生态溢流堰主要由镀锌覆高耐磨有机涂层赛克格宾10、聚酯长纤无纺布11、挺水植物12组成，在进行生态溢流堰实施时应对其基础进行处理，主要通过抛石挤淤14、碎石碾压垫层13量部分，抛石挤淤14的底部宽度基本为2m，深度根据淤泥的实际深度确定，碎石碾压垫层13为0.20m。镀锌覆高耐磨有机涂层赛克格宾10距离池底高度为该段河道设计水位+0.3m，赛克格宾内填充的石料以卵石、块石为主，其粒径在150-300mm，孔隙率≤30%，外部用200g/m²聚酯长纤无纺布11包裹，聚酯长纤无纺布11具有较好的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度高、滲透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀，与赛克格宾协作，防止内部石料被水流带出，同时对赛克格宾起到保护作用。

水平潜流湿地：作为整个系统内净化水质的核心部位，污染物去除能力最强的部位，其合理的设计尤为重要。水流进入进水渠29，通过进水渠29内地漏25、伸缩管24、UPVC实壁管15、UPVC穿孔管16进行均匀布水。地漏25主要是防止水中漂浮物、枯叶、石块及较大泥土等杂质进入UPVC实壁管15、UPVC穿孔管16及碎石填料26内，防止管道及填料堵塞，伸缩管24主要是用于控制进水水位，湿地水位较高可能导致植物根系缺氧腐烂，水位较低可能导致植物枯萎。碎石填料26进出区和出水区周边位置碎石填料26粒径为40mm,其他位置碎石粒径为20-30mm。UPVC穿孔管16开孔在管道底部30°范围内开孔，防止泥沙进入。湿地外墙17采用砖砌墙，并将复合型防渗土工布28压制其中；湿地靠近河岸侧铺设500g/m²的复合型防渗土工布28，再敷设15cm厚砂垫层27，在河岸顶部通过锚固沟31固定复合型防渗土工布28。湿地内植物黄花鸢尾18；千屈菜19；水葱20；菖蒲21；雨久花22配置结合蜿蜒曲折的地形讲究艺术构图，利用不同种类、不同颜色的挺水植物12，通过造型的配置方式，形成带状花海。

本发明根据预处理区1水力负荷取0.040m³/（m²•d），自然湿地、生态塘9水力负荷取0.045 m³/（m²•d），表面流湿地水力负荷取0.080 m³/（m²•d），水平潜流湿地水力负荷取0.250 m³/（m²•d），以一条自然河流作为计算模型，构建河道尾水湿地，河道常水位总水域面积52910 m²，其中构建预处理区11900m²，一级自然湿地22000m²，一级表面流湿地7250 m²，二级自然湿地414680 m²，二级表流湿地8230m²，三级水平潜流湿地61990 m²，三级表流湿地5380 m²，稳定区自然湿地84790 m²，生态塘96690 m²，共处理水量为3509.5 m³/d。若采用直接新征地构建表面流湿地，水力负荷取值0.1 m³/（m²/d），处理水量同样为3509.5 m³/d，则需征地35095m²，即52.64亩地，水力负荷的控制可通过引流的河水多少来控制。

以上述案例进行COD削减负荷计算，自然湿地、生态塘9取值0.09g/（m²•d）；表面流湿地取值0.60g/（m²•d）；水平潜流人工湿地取值3.00g/（m²•d）；平均COD负荷取0.59 g/（m²•d），项目进水COD浓度为36 mg/L时，出水COD浓度为29.96mg/L，COD去除率16.77%。

本发明整个系统采用重力流，无电耗，与其他深度工艺相比，例如采用处理规模3500 m³ /d 的污水处理厂吨水电耗为 0.5kW•h/m³ ，深度处理段若占比20，则采用本发明作为深度处理，则每年节省用电63.88万kW•h。

故按本案例进行计算，本发明不但节省征地52.64亩，同时降低了污水处理厂尾水中污染物浓度，以COD计，去除COD6.04mg/L，节省电耗63.88万kW•h/a。

将河道生态修复与尾水湿地结合，节省了尾水湿地的建设费用，同时提高了对河道生态修复的要求。但本发明在实际使用过程中，需对其进行验算，是否满足污水处理厂尾水湿地建设的水质及水量要求，在不满足的情况下，可通过建设小型尾水湿地后再排入河道进行生态处理，以保证处理效果，同时节省投资。

Claims (10)

1.一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，在靠近污水处理厂尾水排放的河道内构建依次连通的预处理区、湿地处理区和稳定区，将污水处理厂的尾水和河道的河水引流至预处理区，尾水和河水经预处理区、湿地处理区和稳定区处理后，引流到河道；

所述预处理区水力坡度为0.3-0.5%；种植水生植物；将污水处理厂尾水引入到预处理区的前端；

所述湿地处理区包括自然湿地、表面流湿地、水平潜流湿地；

所述自然湿地建设在预处理区后端，所述自然湿地水力坡度为0.2-0.4%；种植水生植物；

所述表面流湿地建设在自然湿地后端，水力坡度为0.1-0.2%；在表流湿地最末端建设生态溢流堰，种植水生植物；

所述水平潜流湿地建设在表面流湿地后端，所述水平潜流湿地前端设有进水渠，后端设有出水渠，通过进水渠内地漏、伸缩管、UPVC实壁管、UPVC穿孔管进行均匀布水；水力坡度为0-0.5%；池底铺设防渗土工布，再敷设砂垫层；湿地内填充碎石填料，湿地外墙采用砖砌墙，出水管由UPVC穿孔管收集汇至UPVC实壁管再进入到出水渠出水；湿地内种植挺水植物；

稳定区包括自然湿地和生态塘，所述生态塘建设在自然湿地后端，塘内种植水生植物。

2.根据权利要求1所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述湿地处理区修建高差三级湿地，重力流依次经过三级湿地，第一级湿地、第二级湿地、第三级湿地由“自然湿地+表面流湿地”或“水平潜流湿地+表面流湿地”组成，第一级湿地、第二级湿地、第三级湿地中至少有一组为“水平潜流湿地+表面流湿地”组成。

3.根据权利要求2所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述第一级湿地由一级自然湿地和一级表面流湿地组成；

所述一级自然湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择预处理后端作为一级自然湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物；

所述一级表面流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择一级自然湿地后端作为一级表面流湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.1-0.2%；

（2）在一级表面流湿地最末端建设生态溢流堰；

（3）种植水生植物。

4.根据权利要求3所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述第二级湿地由二级自然湿地和二级表面流湿地组成；

所述二级自然湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择一级表面流湿地后端作为二级自然湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物；

所述二级表面流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择二级自然湿地后端作为二级表面流湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.1-0.2%；

（2）在二级表流湿地最末端建设生态溢流堰，种植水生植物。

5.根据权利要求4所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述生态溢流堰主要由镀锌覆高耐磨有机涂层赛克格宾、聚酯长纤无纺布、挺水植物组成，在进行生态溢流堰实施时应对其基础进行处理，主要通过抛石挤淤和碎石碾压垫层夯实基础。

6.根据权利要求4所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述第三级湿地由三级水平潜流湿地和三级表面流湿地组成；

所述三级水平潜流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择二级表面流湿地后端作为三级水平潜流湿地的建设位置，构造池底微地形，水力坡度为0-0.5%；

（2）来水进入进水渠，通过进水渠内地漏、伸缩管、UPVC实壁管、UPVC穿孔管进行均匀布水；

（3）池底铺设500g/m²的复合型防渗土工布，再敷设15cm厚砂垫层；

（4）湿地内填充碎石填料，进水区和出水区周边位置碎石填料粒径为40mm,其他位置碎石粒径为20-30mm；

（5）湿地外墙采用砖砌墙，并将复合型防渗土工布压制其中；

（6）湿地靠近河岸侧则铺设复合型防渗土工布和砂垫层，在河岸顶部通过锚固沟固定复合型防渗土工布；

（7）出水管由UPVC穿孔管收集汇至UPVC实壁管再进入到出水渠出水；

（8）湿地内分区种植挺水植物；

所述三级表面流湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择三级水平潜流湿地后端作为三级表面流湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度宜为0.1-0.2%；

（2）在三级表流湿地最末端建设生态溢流堰；

（3）种植水生植物。

7.根据权利要求6所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述稳定区的自然湿地为稳定区自然湿地，稳定区自然湿地的具体构建步骤如下：

（1）选择三级表面流湿地后端作为稳定区自然湿地的建设位置，构造池底微地形，使其水力坡度为0.2-0.4%；

（2）种植水生植物。

8.根据权利要求1所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述自然湿地水生植物的沉水植物选择苦草、金鱼藻中的一种或多种，沉水植物种植密度3株/m²；所述表面流湿地水生植物的沉水植物选择苦草、黑藻、微齿眼子菜、金鱼藻中的一种或多种，沉水植物种植密度6株/m²。

9.根据权利要求1所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述自然湿地水生植物的挺水植物选择水葱、千屈菜、黄花鸢尾中的一种或多种，挺水植物种植密度9株/m²；

表流湿地水生植物的挺水植物选择水葱、千屈菜、雨久花、黄花鸢尾、菖蒲、香蒲中的一种或多种，挺水植物种植密度16株/m²；

水平潜流湿地水生植物的挺水植物选择水葱、千屈菜、雨久花、黄花鸢尾、菖蒲中的一种或多种，挺水植物种植密度25株/m²。

10.根据权利要求6所述的一种利用河道构建污水处理厂尾水湿地的方法，其特征在于，所述碎石填料主要采用石灰岩碎石，在填料底部敷设20mm厚的粗砂，粗砂粒径5-10mm。

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