CN1696068B - 一种快速建立人工湿地的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快速建立人工湿地的方法,属于环保工程技术领域。工艺过程为:首先进行人工湿地基础建设:在人工湿地洼地中设置集水、布水管网,选择人工湿地的基料并进行混配,在潜流湿地的底部铺设由陶粒和石料组成的混合基料;然后进行植物工程建设:筛选、快速培育污水净化适用植物,并将其配置和栽种在人工湿地中;最后启动人工湿地并进行运行管理,对湿地的植物进行养护及合理采收与利用,维护湿地的基料。本技术同时综合了表面人工湿地和潜流人工湿地的优点,在满足湿地净化效果的前提下,可促使人工湿地系统快速发育,大大缩短建设湿地系统周期,并可长期正常稳定运行,达到工程化应用水平的理想效果。

Description

一种快速建立人工湿地的方法
[0001] 技术领域:本发明涉及一种快速建立人工湿地的方法,属于环保工程技术领域,尤其是用于各类型面源污水、点源污水处理的人工湿地的快速建立的技术。
[0002] 背景技术:人工湿地是近年来迅速发展的生物——生态治污技术,可处理多种废水,包括化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水,后又推广应用为雨水处理,和湖滨带的生态恢复。这种技术已经成为提高大型水体水质的有效方法。现有人工湿地有氧化塘、表面流湿地、潜流湿地三类;氧化塘利用水中池塘水中微生物的代谢活动来降解污水中的有机污染物,但容易产生大量污泥需要经常清除处理,处理污水的能力受气候影响大;表面流湿地在池塘中种有植物,利用池中植物水下茎、杆上的生物膜来去除污水中的有机物,但占地面积大、水利负荷小、净化能力有限、系统运行受气候影响大、夏季容易孽生蚊蝇等;潜流湿地在池塘中填有填料床并种有植物,水在填料里面渗流,充分利用填料层内及植物根系上生物膜、以及其他各种作用来处理污水,少有恶臭及蚊蝇现象,但不能保持较高的氨氮去除率,尤其受冬季气候限制。申请号为00114693. 9,名称为“一种污水处理方法及装置”公开号为1333190A的发明专利申请也公开了一种利用人工湿地技术进行污水处理的方法及装置,利用现有湿地建设技术虽然可以将湿地系统建立起来并投入运行,但是存在湿地建设、系统充分发育周期长和系统运行不稳定的问题。
[0003] 发明内容:本发明的目的在于解决现有技术中人工湿地建设、湿地系统发育周期长以及人工湿地系统运行不稳定的问题,而提供一种快速建设用于各类型面源和点源污水处理人工湿地系统的技术。
[0004] 本发明的技术方案是:该快速建立人工湿地的方法,包括选址、设计与施工、植物种植与运行,其工艺过程为:
[0005] 1、进行人工湿地基础建设:先在人工湿地系统中设置集水、布水管网;设置集水、 布水管网是针对人工湿地建设区域或地理位置,设置系统的集水和布水沟渠、管道,控制水流方向,使水流均勻;集水、布水管网包括在人工湿地入口处的配水槽、人工湿地出口处的集水沟、人工湿地中的布水管、以及连接配水槽与布水管的配水管网,根据人工湿地的实际大小,布水管道的间距在1-2米之间进行选择。然后选择人工湿地填充基料并进行混配,在潜流湿地内铺设由陶粒和石料组成的混合基料;混合基料为陶粒、卵石、沸石或砾石等中的一种或几种的混合物,其大小为20-60mm,针对不同污染负荷的水源,对基料进行选择与混配。人工湿地为同时包含有表面流湿地和潜流型湿地的组合式人工湿地,潜流湿地为与水流方向成垂直的潜流带,其宽幅为1-2米,并间隔铺设混合基料;潜流带为6-10条(根据实际需要确定),且为偶数条。
[0006] 2、进行植物工程建设:筛选并培育污水净化适用植物,然后将其配置和栽种在人工湿地中。污水净化适用植物的筛选与快速培育技术,是针对不同污染负荷下的污水水质, 筛选不同的适宜植物并前期极性耐污育苗,这些植物是香蒲属、禾本属、莎草属、苔草属、伞形花属植物,如芦苇、灯芯草、香蒲、菖蒲、莎草、荆三棱、茭草、旱伞竹、水葱、水芹菜等。然后采用传统植物多样性配置和栽种技术(多品种混植、单品种种植或者种植多种植物带等, 种植方式包括裸根苗直接种植、带土球丛植等方式),进行湿地植物的配置和栽种,使植物
3种植工程在最短的时间内完成并促使系统快速发育。
[0007] 3、启动人工湿地并进行运行管理,对湿地的植物进行养护及合理采收与利用,维护湿地的基料。人工湿地的启动与运行管理,是在系统启动时通过间歇布水及定量布水, 并添加适量的活性污泥(活性污泥包含众多的硝化细菌、厌氧细菌、好氧细菌等,可以是常规污水处理厂广泛应用的活性污泥等),促使人工湿地系统的快速发育;在人工湿地运行过程中避免长时间超负荷运行,保证极端条件下人工湿地系统能正常运行。人工湿地植物的养护,是利用各类型天敌和控制水量,综合利用各自然要素以及通过正常收割来防治植物病虫害。人工湿地植物的合理采收与利用,是根据植物生长规律和湿地系统运行情况,有计划、有步骤地分批次采收不同种植物,并对采收植物体进行综合利用,减少植物残体的产生和降低植物残体对湿地系统的影响,提高人工湿地系统的稳定。对潜流湿地基料进行维护是针对不同基料设置高压水流和反冲洗水流装置(如高压水泵、具孔布水管网等),形成高压水流和反冲洗水流,将系统内的堵塞物冲洗掉,减少基料堵塞现象,达到系统畅通的目的,增加系统生态环境的稳定;或者可以逐步将潜流湿地带采取人工或机械的方式将其翻作,清除杂物及植物,以防止基料由于污水悬浮物太多和植物根系的过度生长而导致的混合基料堵塞严重、水流缓慢,或者使潜流湿地大部分区域不能发挥作用,达到清除有效降低运行成本、维持系统稳定的目的。
[0008] 本人工湿地快速建设技术建设的湿地系统可根据需要,设计为包括氧化塘、强化塘、稳定塘的组合式人工湿地,还可设计为并联两级或两级以上表面流湿地和潜流湿地等。
[0009] 本发明同时综合了表面人工湿地和潜流人工湿地的优点,从工程建设和植物培植角度,对不同类型人工湿地建设土建工程、植物工程以及配套设施的设置提出系统实施规程,并应用了专有的污水净化适用植物的筛选与快速培育技术以及其种苗的规模化种植技术,与现有人工湿地建设技术相比,在满足湿地净化效果的前提下,可促使人工湿地系统快速发育,大大缩短了人工湿地建设和湿地系统发育周期,可提前使人工湿地进入正常运行阶段并实现长期稳定运行,将建设湿地系统充分发育周期由一般情况下的1-2年缩短到8 个月。在满足湿地净化效果的前提下,还能长期正常稳定运行,达到工程化应用水平的理想效果。
[0010] 附图说明:下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0011] 图1为本发明工艺流程图;
[0012] 图2为本发明潜流湿地系统断面图。
[0013] 图3为本发明实施例三组合式人工湿地系统断面示意图;图中,1为预处理单元, 2为输水管道、3为一级氧化池、4为洄水管道、5为一级表面流人工湿地、6为二级强化池、7 布水管道、8为潜流人工湿地、9为二级表面流人工湿地、10为稳定塘。
[0014] 具体实施方式:例一:一种快速建立表面流湿地和潜流型湿地的组合式人工湿地的方法,包括选址、设计与施工、植物种植与运行,其工艺过程为:
[0015] 1、进行人工湿地基础建设:表面流湿地和潜流型湿地的组合形式,并按与水流方向成垂直的、宽幅为2米的间距在洼地中设计10条潜流带,然后在人工湿地中设置集水、布水管网,然后在洼地中设置集水、布水管网,再选择人工湿地填充基料并进行混配,在人工湿地底部铺设由陶粒和石料组成的混合基料(潜流带底部间隔铺设)。针对人工湿地建设地理位置,设置系统的集水和布水沟渠、管道。集水、布水管网包括在人工湿地入口处的配水槽、人工湿地出口处的集水沟、人工湿地中的布水管、以及连接配水槽与布水管的配水管网,布水管道的间距为1米,混合基料中的石料为卵石,其大小为20mm,配水槽及集水沟中也填有石料;。
[0016] 2、进行植物工程建设:筛选并培育污水净化适用植物,然后将其配置和栽种在人工湿地中。筛选芦苇、灯芯草、水葱、水芹菜等作为净水植物,并进行前期极性耐污育苗,然后采用传统多品种植物、裸根苗直接混植技术,进行湿地植物的配置和栽种,栽种植物的时间选在使所栽的植物有一个完全的生长期,以确保植物生长快速和茂盛。全部种植快速生长的植物,以加速湿地的发育,使植物种植工程在最短的时间内完成并促使系统快速发育。
[0017] 3、启动人工湿地并进行运行管理,对湿地的植物进行养护及合理采收与利用,维护湿地的基料。人工湿地的启动与运行管理,是在系统启动时通过间歇布水及定量布水, 并添加适量污水处理厂广泛应用的活性污泥,促使人工湿地系统的快速发育;在人工湿地运行过程中避免长时间超负荷运行,保证极端条件下人工湿地系统能正常运行。人工湿地植物的养护,是利用各类型天敌和控制水量,综合利用各自然要素以及通过正常收割来防治植物病虫害。人工湿地植物的合理采收与利用,是根据植物生长规律和湿地系统运行情况,有计划、有步骤地分批次采收不同种植物,并对采收植物体进行综合利用,减少植物残体的产生和降低植物残体对湿地系统的影响,提高人工湿地系统的稳定。对人工湿地基料进行维护是针对不同基料设置高压水流和反冲洗水流装置(由高压水泵与具孔布水管网组成),形成高压水流和反冲洗水流,减少基料堵塞现象、增加系统生态环境的稳定。
[0018] 运行结果表明:该人工湿地处理水体中T-N的去除率最高可以达到75%,高锰酸盐指数去除率达到80%,B0D5的去除率最高可以达到75%。一般的人工湿地从建设到运行最少需要1-2年的时间,而本项目快速建设的人工湿地从建设到正常运行只用了 8个月的时间,且取得了达到工程化应用水平的理想效果。
[0019] 例二: 一种快速建立潜流型人工湿地的方法,包括选址、设计与施工、植物种植与运行,其工艺过程为:
[0020] 1、进行人工湿地基础建设:先在洼地中设计表面流湿地和潜流型湿地的组合形式,并按与水流方向成垂直的、宽幅为1米的间距在洼地中设计6条潜流带,然后在人工湿地中设置集水、布水管网,然后在洼地中设置集水、布水管网,再选择人工湿地填充基料并进行混配,在人工湿地底部铺设由陶粒和石料组成的混合基料(潜流带底部间隔铺设)。针对人工湿地建设地理位置,设置系统的集水和布水沟渠、管道。集水、布水管网包括在人工湿地入口处的配水槽、人工湿地出口处的集水沟、人工湿地中的布水管、以及连接配水槽与布水管的配水管网,布水管道的间距为2米,混合基料中的石料为砾石,其大小为60mm,配水槽及集水沟中也填有石料。
[0021] 2、进行植物工程建设:筛选并培育污水净化适用植物,然后将其配置和栽种在人工湿地中。筛选芦苇、香蒲、茭草、水芹菜作为净水植物,并进行前期极性耐污育苗,然后采用传统多品种植物、带土球丛植混植技术,进行湿地植物的配置和栽种,栽种植物的时间选在使所栽的植物有一个完全的生长期,以确保植物生长快速和茂盛。全部种植快速生长的植物,以加速湿地的发育,使植物种植工程在最短的时间内完成并促使系统快速发育。
[0022] 3、启动人工湿地并进行运行管理,对湿地的植物进行养护及合理采收与利用,维护湿地的基料。人工湿地的启动与运行管理,是在系统启动时通过间歇布水及定量布水,并
5添加适量的污水处理厂使用的活性污泥,促使人工湿地系统的快速发育;在人工湿地运行过程中避免长时间超负荷运行,保证极端条件下人工湿地系统能正常运行。人工湿地植物的养护,是利用各类型天敌和控制水量,综合利用各自然要素以及通过正常收割来防治植物病虫害。人工湿地植物的合理采收与利用,是根据植物生长规律和湿地系统运行情况,有计划、有步骤地分批次采收不同种植物,并对采收植物体进行综合利用,减少植物残体的产生和降低植物残体对湿地系统的影响,提高人工湿地系统的稳定。对人工湿地基料进行维护是逐步将潜流湿地带采取人工的方式将其翻作,达到清除杂物及植物的目的,同时可以有效降低运行成本,维持系统稳定。
[0023] 运行结果表明:处理水体中T-N的去除率最高可以达到76%,高锰酸盐指数去除率达到81%,B0D5的去除率最高可以达到76%。一般的人工湿地从建设到运行最少需要 1-2年的时间,而本项目快速建设的人工湿地从建设到正常运行只用了 8个月的时间,且取得了达到工程化应用水平的理想效果。
[0024] 例三:一种快速建立氧化塘、表面流人工湿地、强化塘、潜流湿地、稳定塘组合式人工湿地的方法,包括选址、设计与施工、植物种植与运行,其工艺过程为:
[0025] 1、进行人工湿地基础建设:先按一级氧化池、一级表面流人工湿地、二级强化池、 潜流人工湿地、二级表面流人工湿地、稳定塘的组合形式设计人工湿地,该人工湿地为上下重叠结构,氧化池为地下构造,位于表面流人工湿及潜流人工湿地的下面,减少了湿地占地面积的同时利于湿地系统运行稳定;其中的潜流湿地为与水流方向成垂直的、宽幅为1. 5 米间距的8条潜流带。然后在人工湿地中设置集水、布水管网,再选择人工湿地填充基料并进行混配,在人工湿地的底部铺设由陶粒和石料组成的混合基料(潜流带底部间隔铺设)。 针对人工湿地建设地理位置,设置系统的集水和布水沟渠、管道。集水、布水管网包括在人工湿地入口处的配水槽、人工湿地出口处的集水沟、人工湿地中的布水管、以及连接配水槽与布水管的配水管网,布水管道的间距为1.5米,混合基料中的石料为卵石与砾石,其大小为 40mmο
[0026] 2、进行植物工程建设:筛选并培育污水净化适用植物,然后将其配置和栽种在人工湿地中。筛选芦苇、茭草、旱伞竹、水葱等作为净水植物,并进行前期极性耐污育苗,然后采用单品种水生植物裸根苗直接种植或者单品种水生植物带基质栽种技术,进行湿地植物的配置和栽种,使芦苇、茭草、旱伞竹、水葱等种植工程在最短的时间内完成并促使系统快速发育。
[0027] 3、启动人工湿地并进行运行管理,对湿地的植物进行养护及合理采收与利用,维护湿地的基料。人工湿地的启动与运行管理,是在系统启动时通过间歇布水及定量布水,并添加适量的污水处理厂使用的活性污泥,促使人工湿地系统的快速发育;在人工湿地运行过程中避免长时间超负荷运行,保证极端条件下人工湿地系统能正常运行。人工湿地植物的养护,是利用各类型天敌和控制水量,综合利用各自然要素以及通过正常收割来防治植物病虫害。人工湿地植物的合理采收与利用,是根据植物生长规律和湿地系统运行情况,有计划、有步骤地分批次采收不同种植物,并对采收植物体进行综合利用,减少植物残体的产生和降低植物残体对湿地系统的影响,提高人工湿地系统的稳定。对人工湿地基料进行维护是针对不同基料设置高压水流和反冲洗水流装置(高压水泵),形成高压水流和反冲洗水流,减少基料堵塞现象、增加系统生态环境的稳定。[0028] 该湿地从建成到运行,经过近1年的时间后,已显示出其明显治理功效。虽与处于国际领先水平的深圳洪湖人工湿地系统水质净化效果相比(见下表),还有一定的差距,但是本发明的快速人工湿地从建成到正常稳定运行只用了 8个月的时间。
[0029] 快速人工湿地与洪湖人工湿地净化效果比较表
项目 D0(mg/L) C0DMn去除率(% ) Bfffi5去除率(% ) T-P去除率(% )洪湖人工湿地 6. 82 82. 6 85. 8 86. 2快速人工湿地 8. 95 80. 1 81. 2 79. 8

Claims (9)

1. 一种快速建立人工湿地的方法,包括选址、设计与施工、植物种植与运行,特征在于该方法的工艺过程为:1.1进行人工湿地基础建设:先在人工湿地中设置集水、布水管网,选择人工湿地的基料并进行混配,然后在人工湿地的底部铺设由石料、陶粒组成的混合基料;1. 2进行植物工程建设:筛选并快速培育污水净化适用植物,然后将其配置和栽种在人工湿地中;1. 3启动人工湿地并进行运行管理,对湿地的植物进行养护及合理采收与利用,维护湿地的混合基料;所述污水净化适用植物是针对不同污染负荷下的污水水质,筛选不同的适宜植物并前期极性耐污育苗,这些植物是香蒲属、禾本属、莎草属、苔草属、伞形花属植物。
2.根据权利要求1所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于人工湿地为同时包含有表面流湿地和潜流型湿地的组合式人工湿地,潜流湿地为与水流方向成垂直的潜流带, 其宽幅为1-2米,并间隔铺设混合基料。
3.根据权利要求1或2所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于潜流带为6-10 条,且为偶数条。
4.根据权利要求1或2所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于石料可为卵石、沸石、或砾石中的一种或几种的混合物,其大小为20-60mm。
5.根据权利要求1或2所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于集水、布水管网是针对人工湿地建设区域或地理位置,在人工湿地中设置的、便于系统管理和维护的系统集水沟渠、管道和布水管道。
6.根据权利要求1或2所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于集水、布水管网包括在人工湿地入口处的配水槽、人工湿地出口处的集水沟、人工湿地中的布水管、以及连接配水槽与布水管的配水管网,布水管之间的间距为1-2米,配水槽及集水沟中也填有石料。
7.根据权利要求1或2所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于对人工湿地基料的维护是针对不同基料设置高压水流和反冲洗水流装置,或者可以逐步将潜流湿地带采取人工或机械的方式将其翻作,清除杂物及植物。
8.根据权利要求1或2所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于人工湿地的启动与运行管理,是在系统启动时间歇布水及定量布水,同时添加适量的活性污泥,在人工湿地运行过程中避免长时间超负荷运行,保证极端条件下人工湿地系统的正常运行。
9.根据权利要求1或2所述的快速建立人工湿地的方法,其特征在于人工湿地植物的合理采收与利用,是根据植物生长规律和湿地系统运行情况,有计划、有步骤地分批次采收不同种植物,并对采收植物体进行综合利用,减少植物残体的产生和降低植物残体对湿地系统的影响;人工湿地植物的养护,是利用各类型天敌和控制水量,综合利用各自然要素并通过正常收割来防治植物病虫害。
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