CN210150807U - 一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造 - Google Patents

一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造 Download PDF

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Abstract

一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其依次包括由墙体分隔形成的沉淀区、水平潜流人工湿地区及出水区；其中，所述沉淀区包括由墙体砌成的沉淀池；所述水平潜流人工湿地区自下向上依次包括隔离承重层、防水层、种植层、挺水水生植物；水平潜流人工湿地区内与沉淀区及出水区的交界处分别设置至少一进水过滤层、一出水过滤层，并分别设置进水管及与其连接的进水布水管和出水管及与其连接的出水集水管，进水布水管埋设于进水过滤层内中部或上部，出水集水管埋设于出水过滤层内中部或下部。本实用新型可以建在待处理的河道、湖泊、湿地或水库岸边，处理水为低污染的水体；在净化处理低污染水体的同时，对湿地周边景观也起到了提升的作用。

Description

一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造
技术领域
本实用新型涉及低污染水体生态处理技术，特别涉及一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造。
背景技术
低污染水是一类总氮、总磷等特征污染物未达到污水处理厂处理标准但又高于地表水环境质量标准V类水标准值的水，如劣V类地表水、污水厂尾水、农田径流排水等，被认为是引起水体低污染的主要污染源之一，成为我国水污染防治及地表水低污染治理的突出难题。
当前，对于低污染水的处理，主要采用人工湿地、生态砾石床、植物净化塘等生态工程方法。其中，水平潜流人工湿地作为人工湿地的一种类型，具有保温效果好、处理效果不受季节限制和气候的影响、不易滋生蚊蝇等特点，成为国内外应用较多的污水处理技术。
水平潜流人工湿地常作为生物强化措施用于处理中、高污染的工业废水和生活污水，植物选择时常考虑其对高污染环境的耐受能力和净化效果。但当其用于处理低污染水时，氮磷等营养物质也会成为植物生长的主要限制因子，影响人工湿地的景观效果。因此，关于处理低污染水的植物选择也成为水平潜流人工湿地的应用关键。
挺水植物可以通过吸收、吸附、过滤和富集氮磷等营养物质，并定期收割来移除湿地系统的污染物质，选择的植物往往要求无性繁殖能力强、根系发达、生长迅速、生物量大且能耐受水平潜流人工湿地的环境条件。选择适当的挺水植物是构建人工湿地和恢复自然湿地的关键措施，一直是水平潜流人工湿地领域研究的焦点。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，可以建在待处理的河道、湖泊、湿地或水库岸边，处理水为低污染的水体；具有保温效果好、处理效果不受季节限制和气候的影响、不易滋生蚊蝇等特点，在净化处理低污染水体的同时，对湿地周边景观也起到了提升的作用。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其依次包括由墙体分隔形成的沉淀区、水平潜流人工湿地区及出水区；其中，所述沉淀区包括由墙体砌成的沉淀池；所述水平潜流人工湿地区自下向上依次包括隔离承重层、防水层、种植层、挺水水生植物；且，所述水平潜流人工湿地区内与所述沉淀区及出水区的交界处分别设置至少一进水过滤层、一出水过滤层，并分别设置一进水管及与其连接的进水布水管和一出水管及与其连接的出水集水管，所述进水管的出水端穿过所述沉淀区与水平潜流人工湿地区之间的墙体，所述进水布水管埋设于所述进水过滤层内中部或上部；所述出水管的进水端穿过水平潜流人工湿地区与所述出水区之间的墙体，出水集水管埋设于所述出水过滤层内中部或下部；所述进水布水管和出水集水管上沿轴向间隔设置若干排水孔。
优选的，所述防水层为土工布防水层。
优选的，所述的种植层由粒径4～10mm的砾石构成，其厚度为 0.6～0.8m。
优选的，所述的墙体均设有土工布防水层。
优选的，所述进水过滤层沿进水方向依次设置粗砾石过滤层、细砾石过滤层；所述粗砾石过滤层由粒径20～32mm的砾石构成，厚度为0.3～0.5m；所述细砾石过滤层由粒径15～20mm的砾石构成，厚度为0.2～0.3m。
优选的，所述出水过滤层沿出水方向依次设置细砾石过滤层、粗砾石过滤层；所述粗砾石过滤层由粒径20～32mm的砾石构成，厚度为0.3～0.5m，细砾石过滤层由粒径15～20mm的砾石构成，厚度为0.2～0.3m。
优选的，所述的进水管、出水管、进水布水管、出水集水管为PVC 管。
优选的，所述的挺水水生植物为香蒲、再力花、芦苇、花叶芦竹或旱伞草中一种，或者再力花、芦苇和香蒲组合。
在本实用新型水平潜流人工湿地构造中：
沉降池的主要作用有两点：一调节进水流量的波动，保证水能连续均匀的流入，防止对处理系统造成冲击负荷。二调节进水的水质，使水质更加适应湿地净化功能，防止由于水中的固体颗粒、悬浮物、油类物质等含量过高造成填料堵塞、湿地维护费用高、出水水质差等问题。
水平潜流人工湿地区：包括挺水水生植物和人工湿地种植层。挺水植物为香蒲、再力花、芦苇、花叶芦竹、和旱伞草的单一种植和再力花、芦苇和香蒲的混植。水平潜流人工湿地种植层全部由水平潜流人工湿地砾石层填充。所述水平潜流人工湿地单元的底层铺设和四周隔墙有土工布防水层。
出水区，设置在水平潜流人工湿地出水端，其设置目的主要是对水平潜流人工湿地出水进行收集，使出水水质和水量保持稳定。
低污染水通过水泵抽取或自流经进水管进入进水布水管，经进水布水管均匀布水后下渗流入水平潜流人工湿地区，经水平潜流人工湿地水生挺水植物净化后，由出水集水管收集流入出水管，最后经排水区排出。
本实用新型的优点在于：
1.由于湿地中的氧气分布状态是以根系为中心，不同距离处形成好养-缺氧-厌氧状态，相当于在湿地中存在许多A2/O(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 处理反应器，从而使硝化和反硝化作用在湿地同时发生，而本实用新型水平潜流人工湿地水位正好位于这一层次所以大大提高了脱氮效率。
2.与表面流人工湿地相比，本实用新型水平水平潜流人工湿地的水力负荷较大，对、CODCr、BOD5、重金属等污染指标去除效果较好。
3.由于入水口粗细卵石的双层过滤作用，大大减缓和有效防止了下层砾石床净水过程中发生堵塞的几率、确保整个系统长期稳定高效地运行，同时较慢的污水的流动速度，为水生植物和微生物创造良好生长环境的同时保证。
4.本实用新型装置结构紧凑、建造成本低、水力负荷高、运行稳定性强，有效解决了湿地系统堵塞问题，能提高湿地稳定运行时限，同时减少了二次污染问题，很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，对周围环境影响小。
5.本实用新型人工湿地构造采用全地下式，减少了人工化痕迹，同时，人工湿地营造了多样性的湿地植被景观，提高了该复合人工湿地处理装置与周边景观的协调性。
6.本实用新型的水平潜流人工湿地由于污水在地表以下流动，保温性好，减少了气候对湿地处理效果的影响。
7.本实用新型的水平潜流人工湿地可用于净化具有一定预处理措施的生活污水与工业废水。
附图说明
图1为本实用新型实施例的剖面示意图。
图2为本实用新型实施例的平面示意图。
具体实施方式
参见图1、图2，本实用新型所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其依次包括由墙体1、1’分隔砌成的沉淀区A、水平潜流人工湿地区B及出水区C；其中，
所述沉淀区A包括由墙体砌成的沉淀池；
所述水平潜流人工湿地区B自下向上依次包括隔离承重层2、防水层 3、种植层4、挺水水生植物5；且，所述水平潜流人工湿地区B内与所述沉淀区A及出水区C的交界处分别设置至少一进水过滤层6、一出水过滤层7，并分别设置一进水管8及与其连接的进水布水管9和一出水管10及与其连接的出水集水管11，所述进水管8的出水端穿过所述沉淀区A与水平潜流人工湿地区B之间的墙体1，所述进水布水管9埋设于所述进水过滤层6内中部或上部；所述出水管10的进水端穿过水平潜流人工湿地区B所述与出水区C之间的墙体1’，出水集水管11埋设于所述出水过滤层7内中部或下部；所述进水布水管9和出水集水管11上沿轴向间隔设置若干排水孔。
优选的，所述防水层3为土工布防水层。
优选的，所述的种植层4由粒径4～10mm的砾石构成，其厚度为 0.6～0.8m。
优选的，所述的墙体均设有土工布防水层。
优选的，所述进水过滤层6沿进水方向依次设置粗砾石过滤层61、细砾石过滤层62；所述粗砾石过滤层61由粒径20～32mm的砾石构成，厚度为0.3～0.5m；所述细砾石过滤层62由粒径15～20mm的砾石构成，厚度为 0.2～0.3m。
优选的，所述出水过滤层7沿出水方向依次设置细砾石过滤层71、粗砾石过滤层72；所述粗砾石过滤层72由粒径20～32mm的砾石构成，厚度为0.3～0.5m，细砾石过滤层71由粒径15～20mm的砾石构成，厚度为 0.2～0.3m。
优选的，所述的进水管、出水管、进水布水管、出水集水管为PVC 管。
优选的，所述的挺水水生植物5为香蒲、再力花、芦苇、花叶芦竹或旱伞草中一种，或者再力花、芦苇和香蒲组合。
本实用新型工作过程：
首先，污水经过沉淀池由进水管进入进水布水管，经过进水布水管均匀布水，然后经过进水过滤层的粗砾石过滤层和进水口细砾石过滤层，沉淀池和进水过滤层对低污染水中的大部分悬浮物进行截留、吸附；
然后，污染水下渗人工湿地种植层，以潜流的形式经过种有挺水水生植物的人工湿地种植层；污水中一部分有机物被微生物和植物根系吸收利用，一部分氮磷作为营养物质被微生物和植物吸收，一部分则通过硝化和反硝化作用被去除；同时人工湿地砾石表面生长了大量微生物，并形成了生物膜，固形物被砾石填料阻拦截留，有机物被生物膜吸附降解从而进一步去除，污水中的N、P也由于微生物的作用而进一步净化；
最后，处理水经过出水口粗砾石过滤层和出水口细砾石过滤层，由集水管收集从出水管流出。
水平潜流人工湿地区中种植植物选择，对BOD5较高的水体可以种植花叶芦竹和芦苇。对COD较高的水体可以选择再力花和旱伞草。对NH3-N 较高的水体可以选择芦苇。对TN较高的水体可以花叶芦竹。对TP较高的水体，选择再力花和旱伞草。
本实施例中，所述处理低污染水的水平潜流人工湿地面积为48.5m2，总深度1.6m，同时应保证潜流湿地单元湿地墙体墙顶种植层超高(墙顶比种植层面高)不小于0.4m。水平潜流人工湿地砾石层厚800mm，砾石粒径为15～25mm。
所述沉淀池墙体、人工湿地底部的隔离承重层及出水区墙体均设有土工布防水层，要求防渗系数≤1.0×10cm/s，其中单层土工布厚度1～3mm。所述隔离承重层采用C20混凝土即可满足承重需求。
所述挺水水生植物为香蒲、再力花、芦苇、花叶芦竹、和旱伞草种植密度分别为5株/m2、2株/m2、15株/m2、5株/m2、1株/m2。
本实用新型应用于上海辰山植物园一低污染湖泊水质净化处理工程，单位面积日处理水量58L/m2。
运行方式：连续运行，水力停留时间为5d。
本实用新型复合人工湿地运行1年后，处理效果如表1所示。
表1复合人工湿地处理装置水质运行状况对比表(年平均)
水质 DO NTU pH EC COD BOD NH<sub>3</sub> TN TP
进水 7.21 3.63 7.99 652.84 15.70 6.13 11.03 11.80 2.75
出水 2.38 3.01 8.35 747.63 10.70 0.61 1.24 3.78 0.66
本实用新型处理低污染水的水平潜流人工湿地构造可以建在待处理的河道、湖泊、湿地或水库岸边，处理水为低污染的水体。本实用新型具有保温效果好、处理效果不受季节限制和气候的影响、不易滋生蚊蝇等特点，在净化处理低污染水体的同时，对湿地周边景观也起到了提升的作用。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于，依次包括由墙体分隔形成的沉淀区、水平潜流人工湿地区及出水区；其中，所述沉淀区包括由墙体砌成的沉淀池；
所述水平潜流人工湿地区自下向上依次包括隔离承重层、防水层、种植层、挺水水生植物；且，所述水平潜流人工湿地区内与所述沉淀区及出水区的交界处分别设置至少一进水过滤层、一出水过滤层，并分别设置一进水管及与其连接的进水布水管和一出水管及与其连接的出水集水管，所述进水管的出水端穿过所述沉淀区与水平潜流人工湿地区之间的墙体，所述进水布水管埋设于所述进水过滤层内中部或上部；所述出水管的进水端穿过水平潜流人工湿地区与所述出水区之间的墙体，出水集水管埋设于所述出水过滤层内中部或下部；所述进水布水管和出水集水管上沿轴向间隔设置若干排水孔。
2.如权利要求1所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于：所述防水层为土工布防水层。
3.如权利要求1所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于：所述种植层由粒径4～10mm的砾石构成，其厚度为0.6～0.8m。
4.如权利要求1所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于：所述的墙体均设有土工布防水层。
5.如权利要求1所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于：所述进水过滤层沿进水方向依次设置粗砾石过滤层、细砾石过滤层；所述粗砾石过滤层由粒径20～32mm的砾石构成，厚度为0.3～0.5m；所述细砾石过滤层由粒径15～20mm的砾石构成，厚度为0.2～0.3m。
6.如权利要求1所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于：所述出水过滤层沿出水方向依次设置细砾石过滤层、粗砾石过滤层；所述粗砾石过滤层由粒径20～32mm的砾石构成，厚度为0.3～0.5m，细砾石过滤层由粒径15～20mm的砾石构成，厚度为0.2～0.3m。
7.如权利要求1所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于：所述的进水管、出水管、进水布水管、出水集水管为PVC管。
8.如权利要求1所述的处理低污染水的水平潜流人工湿地构造，其特征在于：所述的挺水水生植物为香蒲、再力花、芦苇、花叶芦竹或旱伞草中的一种或多种。
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