CN210974088U

CN210974088U - 一种地表水人工湿地净化系统

Info

Publication number: CN210974088U
Application number: CN201920246170.6U
Authority: CN
Inventors: 俞孔坚; 俞宏前; 周水明; 宋昱; 方渊; 张冰月; 陈昊; 刘云千
Original assignee: Beijing Earth Man City Planning Tsukito Design Inc
Current assignee: Beijing Earth Man City Planning Tsukito Design Inc
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2029-02-26

Abstract

一种地表水人工湿地净化系统，该系统包括沿水流方向依次设置的植物综合净化区、重金属净化区、病原体净化区和营养物净化区。该系统实现了污水过滤、沉淀、增氧、物理净化和生物净化，结合土壤过滤系统可将劣五类水净化为三类水。同时将设计和功能巧妙融合，净化水质的同时可作为供游人科普、观赏的景观。

Description

一种地表水人工湿地净化系统

技术领域

本发明涉及一种水处理净化系统，特别是一种地表水人工湿地净化系统。

背景技术

水是生命之源，是人类赖以生存的最重要的物质之一。自20世纪80年代以来，联合国水资源大会曾向世界各国多次警告，由于缺水，全球经济和社会的持续发展必然会受到制约，预计到2050年，全世界淡水需求量将增加40％，届时将有近一半人口生活在缺水地区。水资源短缺已成为关系到可持续发展甚至国家安全的重大问题。

我国是一个严重的缺水国家，以人均水资源为例，中国人均水资源仅为世界水平的1/4，美国的1/5，已成为全世界人均水资源最贫乏的国家之一。而近年来，我国水污染问题日趋严重，我们身边的水资源已是伤痕累累。

我国水质级别分五类，一到三类简单处理就能饮用，四类及以下则不能作为饮用水源。而据《2015中国环境状况公报》显示，我国七大水系中四类以下水质就占27.9％。作为北方重要水源的黄河，有38.7％基本丧失使用功能。截止2015年年底，全国废水排放总量达735.3亿吨，相当于一个青海湖。其中，生活污水占了七成，主要体现为洗涤水、粪便水以及各种生活垃圾，工业废水和农业污水也是重要污染源。现今的景观设计中，具有高效净化功能的低能耗景观水系处于起步阶段，需要进一步的实验与探索。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种地表水人工湿地净化系统。通过各种净化景观设施的综合配制，完成了污水过滤、沉淀、增氧、物理净化和生物净化，有效降低水体内有害污染物，实现自然无形的水质自净。同时将设计和功能巧妙融合，在提高整体水质的同时，可作为供游人科普、驻足观赏的景观。

为实现上述目的，本实用新型包括如下技术方案：

一种地表水人工湿地净化系统，包括沿水流方向依次设置的植物综合净化区1、重金属净化区2、病原体净化区3和营养物净化区4；其中，植物综合净化区1中混合种植挺水植物、浮水植物和沉水植物，重金属净化区2中种植沉水植物，病原体净化区3中种植挺水植物，营养物净化区4中种植浮水植物和挺水植物。

如上所述的地表水人工湿地净化系统，优选地，所述系统包括沿水流方向依次设置的植物综合净化区1、重金属净化区2、病原体净化区3、营养物净化区4和水质稳定控制区5；

植物综合净化区1中混合种植挺水植物、浮水植物和沉水植物；

重金属净化区2种植的植物包括沉水植物和少量浮水植物，沉水植物选自：红线草，金鱼藻，黑藻伊乐藻和菹草，浮水植物选自：凤眼莲、睡莲和浮萍；

病原体净化区3中种植的植物选自：芦苇、香蒲、水芹、菖蒲、黑三棱和灯心草；

营养物净化区4中种植的植物包括挺水植物和浮水植物，挺水植物选自：芦苇、伞草、美人蕉、香蒲、水烛和灯心草；浮水植物选自：浮萍、眼子菜、凤眼莲、睡莲、彩藕和槐叶萍；

水质稳定控制区5中挺水植物、沉水植物和浮水植物混合种植，同时投放食草鱼、虾和/或贝类，形成完整生物链；挺水植物选自：菖蒲、水葱、苦草、美人蕉和灯心草；沉水植物选自：金鱼藻、菹草和伊乐藻；浮水植物选自：睡莲、眼子菜和槐叶萍。

如上所述的地表水人工湿地净化系统，优选地，所述人工湿地还包括砾石净化区7和蓄水涵养区8；

砾石净化区7设置在植物综合净化区1上游和/或水质稳定控制区5下游，砾石净化区7由多层砾石堆砌而成；砾石层总厚度为500～800mm，砾石粒径为100～300mm；砾石上种植吸污力强、根系发达、固沙力强、耐淹的草本植物；

蓄水涵养区8为蓄水池，设置在营养物净化区4或水质稳定控制区5下游，经人工湿地净化后的水流入蓄水涵养区8，其中设有大量亲水平台，供人观赏休息。

本实用新型设置五个净水功能单元对河、湖等地表水进行综合净化，利用水生植物吸附重金属、吸收分解营养物、释放抗生素的作用对水体进行综合净化。根据不同植物的净化功效划分为至少三个功能区，依次为：重金属净化区、病原体净化区和营养物净化区，依次重点净化重金属、病原体和营养物。该步骤可去除大部分重金属、病原体和总氮，出水达到景观三类水标准。

人工湿地还可包括水质稳定控制区，该区域的功能是保持水质稳定。植物综合净化区中合理配置挺水植物、沉水植物和浮水植物，同时投放食草鱼、虾、贝类，形成完整生物链。内河的水通过以上所述的净化系统净化后，水质已达到净化要求，注入蓄水涵养区的蓄水池中，可供游人驻足游憩。

本实用新型的有益效果在于，该将多种不同功能的污水净化区域合理配置，实现了污水过滤、沉淀、增氧、物理净化和生物净化，有效降低水体内有害污染物，同时将净化功能和景观设计巧妙融合，在提高整体水质的同时，可作为供游人科普、驻足观赏的景观。

附图说明

图1为实施例1的地表水人工湿地净化系统结构示意图。

具体实施方式

实施例1地表水人工湿地净化系统(某滨江绿地)

该净化系统沿一侧江岸设置。如图1所示，地表水人工湿地净化系统包括沿水流方向依次设置的七个功能区域：砾石净化区7、植物综合净化区1、重金属净化区2、病原体净化区3、营养物净化区4、水质稳定控制区5和蓄水涵养区8。各功能区域间通过墙体隔离，污水通过溢流方式进入下一功能区。

1.砾石净化区

砾石净化区7由多层砾石堆砌而成，面积为810m²，入水口和出水口位于砾石净化区的两端；砾石层总厚度为0.6m，砾石粒径为100～300mm。地表水通过多层砾石再次进行过滤，滤去各种湿地生物材料，从而输出可供游人嬉戏及灌溉全园的内河净水。砾石上种植吸污力强、根系发达、固沙力强、耐淹的草本植物。挺水植物如：芦苇、菰、荻、水芹，湿生植物如：苔草、莎草、镳草。

2.植物综合净化区

经过砾石滩过滤后，去除较大颗粒的悬浮物及少部分化学污染物，进入内湿地的水质仍较差。为保证水与植被接触的面积尽可能大，植物综合净化区1以挺水、漂浮、沉水植物混合种植对水中各污染物进行综合净化，该区域面积为2460m²。

受潮汐影响，一般水位变化在2.2m(最低水位)至3.29m(平均高潮位)之间，选择植物耐淹性有永久性和间歇性水淹。选择种植对各种污染物有综合吸收能力的植物，或各种植物交错种植。挺水植物：芦苇、菰、荻、水芹、泽泻、菖蒲、千屈菜；漂浮植物：凤眼莲、浮萍、槐叶萍；沉水植物：眼子菜、金鱼藻。

3.重金属净化区

植物能吸附、富集一些有毒有害物质，如重金属铅、镉、汞、砷等，其吸收积累能力为：沉水植物＞漂浮植物＞挺水植物，不同部位浓缩作用也不同，一般为：根＞茎＞叶。因此重金属净化区2以种植沉水植物为主，以漂浮植物为辅。沉水植物如：红线草，金鱼藻，黑藻、伊乐藻和菹草等。漂浮和浮叶植物如：凤眼莲、睡莲、浮萍等。少量种植挺水植物，如：灯心草、风车草、香蒲、芦苇、鸢尾等，该区域面积为1855m²。

4.病原体净化区

一些水生植物可以从根部释放抗生素，当污水经过这些水生植物时，一系列病原体如大肠杆菌、沙门氏菌属和肠球菌等被去除。病原体净化区3的植物主要以挺水植物为主，如：芦苇、香蒲、水芹、菖蒲、黑三棱、灯心草等。该区域面积为3025m²。

5.营养物净化区

营养物净化区4的植物在受污江水中吸收大量的无机氮、磷等营养物质，供其生长发育。水中无机磷、氨氮被植物直接摄取，转化为植物的蛋白质、有机氮、ATP、PNA等有机成分，通过植物收割得以去除。其它不易被植物吸收的大部分氮通过水和土壤中微生物的降解，一部分释放空气中，一部分被植物吸收。生根植物直接从土壤中去除氮磷等营养物质，而浮水植物则在水中去除营养物质。挺水植物如：芦苇、伞草、美人蕉、香蒲、水烛、灯心草等；浮水植物如：浮萍、眼子菜、凤眼莲、睡莲、彩藕、槐叶萍等，该区域面积为2970m²。

6.水质稳定控制区

经过上述设施过滤净化后的江水，水质可以达到使用要求。为保持水质稳定，水质稳定控制区5可在水体中增设曝气增氧设施，提高水体含氧量，为动植物提供良好生存环境，维护水体内生态系统稳定，保持水质不变质。植物配置原则为挺水植物、沉水植物和浮水植物混合种植，协同净化。挺水植物如：菖蒲、水葱、苦草、美人蕉、灯心草等；沉水植物如：金鱼藻、菹草、伊乐藻等；浮水植物如：睡莲、眼子菜、槐叶萍等。同时投放食草鱼、虾、贝类，形成完整生物链，该区域面积为2480m²。

7.蓄水涵养区

蓄水涵养区8为蓄水池，经人工湿地净化后的水流入蓄水涵养区8，其中设有大量亲水平台，供人观赏休息，该区域面积为2580m²。

实施例2应用地表水人工湿地净化系统净化地表水实例

应用实施例1的净化系统对江水进行净化，进水水质如表1所示。具体净化步骤如下：

江水经取水口进入取水井，取水口中的过滤网和砾石将水中漂浮物过滤。提水风车利用风力将取水井中的水提到地面的沉水池中，江水在沉水池中进行沉淀，减少水中的泥沙和沉淀物。

过滤沉淀后的水依次通过砾石净化区7、植物综合净化区1、重金属净化区2、病原体净化区3、营养物净化区4、水质稳定控制区5和蓄水涵养区8。

地表水经砾石净化区过滤后，去除较大颗粒的悬浮物及少部分化学污染物，进入人工湿地的水质仍较差。砾石净化区的水力负荷为0.4～0.6m³/m² _人工湿地·天。

为保证水与植被接触的面积尽可能大。植物综合净化区以挺水、漂浮、沉水植物混合种植对水中各污染物进行综合净化。植物综合净化区的水力负荷为0.1～0.2m³/m² _人工湿地·天。

随后，地表水依次重点净化重金属、病原体和营养物，从而达到整体水质的净化。重金属净化区的水力负荷为0.15～0.26m³/m² _人工湿地·天，病原体净化区的水力负荷为0.1～0.16m³/m² _人工湿地·天，营养物净化区的水力负荷为0.1～0.16m³/m² _人工湿地·天。

此时的水质已达到使用要求，江水进入水质稳定控制区5，在该区域内具有完整的生物链和稳定的生态系统，可保持水质不变。水质稳定控制区的水力负荷为0.15～0.2m³/m² _人工湿地·天。

以上生物净化区水体总的停留时间为14天。

蓄水涵养区8：经人工湿地净化后的水流入蓄水涵养区8的蓄水池中，蓄水池中设有大量亲水平台，供人观赏休息。

应用上述步骤对江水进行净化处理，总体水体停留时间：不小于14天，污染物的去除结果如表1所示，目标出水水质：III类(总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐均满足)。

表1

指标	COD<sub>Mn</sub>	NH<sub>3</sub>-N	TP	TN
					进水水质	≤21.9mg/L	≤0.83mg/L	≤0.12mg/L	≤3.25mg/L
出水水质	≤9.9mg/L	≤0.23mg/L	≤0.06mg/L	≤0.75mg/L
					污染去除率	55％	72％	50％	77％

该低能耗地表水净化景观水系共1.5公顷的水域面积，每天能将1000吨劣四类水净化为景观三类水；水体透明度从0.1米到1.2米以上。

生物栖息鸟类从3种自然演化至30多种。该项生态净化设施通过水质生态净化技术，能够截留江面源污染、吸附吸收水体营养物质，从而达到保障、改善水质的目的。该项目的推广对我国水质改善具有重要的作用。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种地表水人工湿地净化系统，其特征在于，其包括沿水流方向依次设置的植物综合净化区(1)、重金属净化区(2)、病原体净化区(3)、营养物净化区(4)、水质稳定控制区(5)和蓄水涵养区(8)，还包括砾石净化区(7)；

其中，植物综合净化区(1)中混合种植挺水植物、浮水植物和沉水植物，重金属净化区(2)中种植沉水植物，病原体净化区(3)中种植挺水植物，营养物净化区(4)中种植浮水植物和挺水植物；

砾石净化区(7)设置在植物综合净化区(1)上游和/或水质稳定控制区(5)下游，砾石净化区(7)由多层砾石堆砌而成；砾石层总厚度为500～800mm，砾石粒径为100～300mm；砾石上种植吸污力强、根系发达、固沙力强、耐淹的草本植物；

蓄水涵养区(8)中设有大量亲水平台，供人观赏休息。

2.根据权利要求1所述的地表水人工湿地净化系统，其特征在于，所述重金属净化区(2)种植的植物包括沉水植物和少量浮水植物，沉水植物选自：红线草，金鱼藻，黑藻伊乐藻和菹草，浮水植物选自：凤眼莲、睡莲和浮萍；

病原体净化区(3)中种植的植物选自：芦苇、香蒲、水芹、菖蒲、黑三棱和灯心草；

营养物净化区(4)中种植的植物包括挺水植物和浮水植物，挺水植物选自：芦苇、伞草、美人蕉、香蒲、水烛和灯心草；浮水植物选自：浮萍、眼子菜、凤眼莲、睡莲、彩藕和槐叶萍；

水质稳定控制区(5)中挺水植物、沉水植物和浮水植物混合种植，同时投放食草鱼、虾和/或贝类，形成完整生物链；挺水植物选自：菖蒲、水葱、苦草、美人蕉和灯心草；沉水植物选自：金鱼藻、菹草和伊乐藻；浮水植物选自：睡莲、眼子菜和槐叶萍。