一種復(fù)合人工濕地的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種針對(duì)雨水和微污染河水的復(fù)合人工濕地，所述復(fù)合人工濕地處理系統(tǒng)包括雙通道進(jìn)水單元、調(diào)蓄沉淀池單元、一個(gè)或多個(gè)垂直潛流濕地單元、一個(gè)或多個(gè)水平潛流濕地單元以及表面流濕地單元，在各個(gè)單元之間設(shè)置多個(gè)插板閘和配水渠，通過插板閘的開啟和關(guān)閉來調(diào)整不同的運(yùn)行模式，不同濕地單元采用不同的填料鋪裝。本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地以處理初期雨水和微污染河水為目的，初期雨水中懸浮物(SS)含量高，微污染河水中有機(jī)物含量低，易被去除。
【專利說明】
一種復(fù)合人工濕地
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于處理雨水或污染河水的復(fù)合人工濕地。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)城市化水平的加快，城市透水路面面積比例越來越小，由地表徑流產(chǎn)生的突發(fā)性的、沖擊性強(qiáng)的初期雨水已成為受納水體水環(huán)境污染的主要來源之一。城市初期雨水含有大量的污染物，污染負(fù)荷遠(yuǎn)高于城市生活污水，初期雨水引起的水環(huán)境污染已成為當(dāng)前城市水環(huán)境綜合治理中亟待解決的主要問題之一。同時(shí)，我國(guó)很多城市河湖由于氮磷的營(yíng)養(yǎng)元素的排入，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)整個(gè)景觀造成了嚴(yán)重影響。因此，處理受污染水體，去除有機(jī)質(zhì)、氮、磷等物質(zhì)，凈化水質(zhì)恢復(fù)河湖水體功能要求，已成為迫切需求。
[0003]人工濕地是指通過模擬自然濕地的功能和特點(diǎn)，人為設(shè)計(jì)和建造的由基質(zhì)、植物、微生物和水體組成的一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大功能的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，通過基質(zhì)過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解轉(zhuǎn)化等過程來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化，它具有污水處理效果穩(wěn)定可靠、處理過程能耗低、景觀效應(yīng)良好、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、可持續(xù)的社會(huì)效益等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]人工濕地根據(jù)布水方式的不同和污水在濕地中的流動(dòng)方式的不同，可以分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地。各種類型人工濕地雖然各有優(yōu)點(diǎn)，但也均存在一些不足，比如表面流人工濕地存在夏季易滋生蚊蠅，冬季易結(jié)冰，去污能力有限，硝化能力不高的缺點(diǎn)；水平潛流人工濕地存在易堵塞、脫氮除磷效果相對(duì)較差的缺點(diǎn)；垂直潛流人工濕地存在易堵塞、建設(shè)成本高和管理維護(hù)復(fù)雜的缺點(diǎn)。
[0005]以上人工濕地處理系統(tǒng)主要是單一處理初期雨水或微污染水體，而利用復(fù)合人工濕地組合工藝同時(shí)處理初期雨水和微污染河水的相關(guān)研究較少，本實(shí)用新型主要針對(duì)初期雨水污染物濃度高以及河水富營(yíng)養(yǎng)化等問題，以去除初期雨水和微污染河水中的懸浮物、有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為目標(biāo)，對(duì)人工濕地進(jìn)行了全方面系統(tǒng)的研究。為了解決人工濕地易堵塞的問題、人工濕地單獨(dú)處理初期雨水不能保證植物對(duì)水的需求、人工濕地對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除率不高等不足，以及如何提高人工濕地景觀效果，盡量減少人工化的痕跡，與周邊景觀相協(xié)調(diào)等問題，對(duì)普通人工濕地進(jìn)行了技術(shù)集成設(shè)計(jì)。工藝上考慮了防堵塞設(shè)計(jì)，并且把處理初期雨水和微污染河水相結(jié)合，同時(shí)綜合考慮易于操作運(yùn)行管理和景觀要求，開發(fā)了一種初期雨水和微污染河水的復(fù)合人工濕地處理系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種針對(duì)雨水和微污染河水的復(fù)合人工濕地，所述復(fù)合人工濕地包括雙通道進(jìn)水單元、調(diào)蓄沉淀池單元、一個(gè)或多個(gè)垂直潛流濕地單元、一個(gè)或多個(gè)水平潛流濕地單元以及表面流濕地單元，在各個(gè)單元之間設(shè)置多個(gè)插板閘和配水渠，通過插板閘的開啟和關(guān)閉來調(diào)整不同的運(yùn)行模式，不同濕地單元采用不同的填料鋪裝。
[0007]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所述雙通道進(jìn)水單元包括雨水進(jìn)水管和微污染河水進(jìn)水管。
[0008]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，設(shè)置8個(gè)插板閘和5個(gè)配水渠。
[0009]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所述調(diào)蓄沉淀池根據(jù)地形情況在其中設(shè)置豎向?qū)Я鲏蚒型導(dǎo)流墻，以控制水流方向。
[0010]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所述垂直潛流濕地單元由四個(gè)處理單元組成，分別為垂直潛流濕地I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)和IV區(qū)，四個(gè)處理單元中的填充填料分為底中表三層，垂直潛流濕地I和III的底層、中層和表層中的填料依次為礫石、鋼渣和沙子，垂直潛流濕地II和IV的底層、中層和表層中的填料依次為礫石、沸石和沙子。
[0011]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所述垂直潛流濕地1、I1、III和IV的填料中爍石粒徑為30-60mm，沸石粒徑為6-15_，鋼渣粒徑為5-10_;垂直潛流濕地1區(qū)中石樂石、鋼渣和沙子的厚度分別為30-60cm、30cm和20cm，垂直潛流濕地11區(qū)中爍石、沸石和沙子的厚度分別為30-60cm、30cm和20 cm，垂直潛流濕地III區(qū)中礫石、鋼渣和沙子的厚度分別為30-40cm、30cm和20cm，垂直潛流濕地IV區(qū)中礫石、沸石和沙子的厚度分別為30-40cm、30cm和20cm。
[0012]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所述水平潛流濕地由兩個(gè)處理單元組成，分別為水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)，所述水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)中的填充填料分為底表兩層，水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)填料布設(shè)相同，底層依次為碎石、沸石、頁(yè)巖和細(xì)沙，表層覆蓋種植土。
[0013]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所述水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)中的填充填料碎石、沸石、頁(yè)巖和細(xì)沙的粒徑分別為30-60111111、8-151]1111、5-101111]1和3-61]1111，不同填料層之間需要用透水無紡布隔開。
[0014]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所述表面流人工濕地為普通表面流人工濕地，出水口設(shè)置溢流口。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，通過不同的配水渠與插板閘、穿孔墻和布管方式等的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水流形態(tài)的控制，減少了處理系統(tǒng)的死角，提高了處理效率，管道穿越池壁處均需預(yù)埋防水套管，各人工濕地單元底部都做防滲。
[0016]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的所述復(fù)合人工濕地中，所有潛流濕地區(qū)域無明顯蓄水，水涵養(yǎng)在底層、中層、表層的過濾層之中，因此不予栽植挺水植物、浮水植物和沉水植物，適合栽植抗性強(qiáng)的濕生植物。
[0017]本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地處理系統(tǒng)中，為保證景觀效果良好，并兼顧具有高的耐鹽性，可選擇性地種植春夏季觀賞蘆葦、菖蒲、千屈菜，夏秋季觀賞蘆葦、鹽角草、千屈菜、眼子菜等。春夏秋三季可觀賞大米草，做到三季有景、季季有綠。人工濕地兩側(cè)可以種植觀賞蘆葦、菖蒲等較高的抗性極強(qiáng)的濕生植物，形成郁閉效果良好的濕地景觀空間。其余區(qū)域可以輔以中低層抗性極強(qiáng)的濕生地被，如鹽角草、千屈菜等，既不遮擋如葉脈一般的配水渠，同時(shí)又輔以植物打破單調(diào)的硬質(zhì)水池邊。通過插板閘的開啟和關(guān)閉來調(diào)整不同的運(yùn)行模式，雨水模式下采用串聯(lián)方式運(yùn)行，微污染河水模式下采用并聯(lián)方式運(yùn)行。
[0018]有益效果
[0019]以處理初期雨水和微污染河水為目的，初期雨水中懸浮物(SS)含量高，微污染河水中有機(jī)物含量低，易被去除。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地系統(tǒng)可建于城市河邊，進(jìn)水收集系統(tǒng)由兩部分組成，用于處理初期雨水和微污染河水，交替處理兩部分水，降雨時(shí)，該系統(tǒng)主要處理初期雨水，當(dāng)沒有降雨時(shí)，處理微污染河水，可以防止沒有初期雨水導(dǎo)致的植物干枯，同時(shí)也降低養(yǎng)管費(fèi)用。
[0021]調(diào)蓄沉淀池調(diào)節(jié)初期雨水進(jìn)入人工濕地單元的流量，去除進(jìn)水中的SS，降低水力負(fù)荷;垂直潛流人工濕地I和II單元同時(shí)具有對(duì)整個(gè)復(fù)合人工濕地預(yù)處理的作用，防止垂直潛流人工濕地III和IV單元以及水平潛流人工濕地填料堵塞，便于后期的管理維護(hù);水平潛流人工濕地單元經(jīng)過合理布管設(shè)計(jì)和填料選擇，可以有效防止水平潛流濕地“短流”現(xiàn)象，有效防止了填料堵塞，提高了營(yíng)養(yǎng)鹽的去除。
[0022]觀賞蘆葦、菖蒲、千屈菜、大米草等濕生植物，不僅對(duì)SS、有機(jī)物、氮有很好的去除效果，同時(shí)通過合理的設(shè)計(jì)還有很高的景觀效果。
【附圖說明】
:
[0023]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地的平面布置圖；
[0024]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地的雨水處理運(yùn)行模式的示意圖；
[0025]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地的微污染河水運(yùn)行模式示意圖；
[0026]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地的節(jié)點(diǎn)I和2的詳圖；
[0027]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地中沉淀調(diào)蓄池剖面圖。
[0028]附圖標(biāo)記:
[0029]1:雨水栗站進(jìn)水管
[0030]2:河水進(jìn)水管
[0031]3:調(diào)蓄沉淀池
[0032]4:垂直潛流濕地I區(qū)域
[0033]5:垂直潛流濕地II區(qū)域
[0034]6:垂直潛流濕地III區(qū)域
[0035]7:垂直潛流濕地IV區(qū)域
[0036]8:水平潛流濕地I區(qū)域
[0037]9:水平潛流濕地II區(qū)域
[0038]10:表面流濕地
[0039]I，至8，:插板閘I，至8，
[0040]1〃至5〃:配水渠1〃至5〃
[0041]A:節(jié)點(diǎn)A
[0042]B:節(jié)點(diǎn) B
[0043]C:溢流口。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下，參照附圖詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。
[0045]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地的平面布置圖。如圖1所示，本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地系統(tǒng)包括雙通道進(jìn)水單元，雨水栗站進(jìn)水管1、河水進(jìn)水管2、調(diào)蓄沉淀池3、垂直潛流濕地I區(qū)域4、垂直潛流濕地II區(qū)域5、垂直潛流濕地III區(qū)域6、垂直潛流濕地IV區(qū)域
7、水平潛流濕地I區(qū)域8、水平潛流濕地II區(qū)域9和表面流濕地10組成，附屬有插板閘I’至8’、配水渠1〃至5〃和排水溢流口C。
[0046]本實(shí)用新型雙通道單元進(jìn)水管包括雨水進(jìn)水管和河水進(jìn)水管，初期雨水采用時(shí)間和流量控制器共同控制進(jìn)水，規(guī)定時(shí)間之前的初期雨水進(jìn)入復(fù)合人工濕地系統(tǒng)，規(guī)定時(shí)間以后的雨水可以直接排入故道河。處理初期雨水過程中停止處理微污染河水，不下雨時(shí)再切換到處理微污染河水單元，微污染河水利用提升栗控制進(jìn)水流量，可以防止沒有初期雨水導(dǎo)致的植物干枯。兩個(gè)進(jìn)水通道當(dāng)一個(gè)工作時(shí)另一個(gè)停止，并且通過不同插板閘的開啟和關(guān)閉，調(diào)整不同的運(yùn)行方式。
[0047]初期雨水或微污染河水通過雙通道進(jìn)水單元收集進(jìn)入調(diào)蓄沉淀池單元，經(jīng)過沉淀預(yù)處理之后進(jìn)入人工濕地處理單元，初期雨水中懸浮物、有機(jī)物、氮、磷等污染物在此單元進(jìn)一步去除，處理后的水經(jīng)過溢流口排入河道。
[0048]垂直潛流濕地I區(qū)和II區(qū)內(nèi)種植的耐鹽抗性強(qiáng)的濕生植物(如蘆葦和香蒲)起到一定攔截大的懸浮物的作用，垂直潛流人工濕地中上層小粒徑的沙子有利于植物扎根和微生物生長(zhǎng)，下層大粒徑的礫石有利用底部過水，避免填料堵塞。
[0049]水平潛流人工濕地I和II中，經(jīng)過合理的配水渠和布管方式設(shè)計(jì)，防止了水平潛流濕地中的水只在表面流動(dòng)而造成填料不能發(fā)揮其本身的效果，水流只在表面流動(dòng)不經(jīng)過下部填料的方式叫做“短流”，根據(jù)本領(lǐng)域中常規(guī)的合理設(shè)計(jì)后可以防止水平潛流濕地“短流”，增加了水平潛流濕地單元的水力停留時(shí)間，從而有效的提高了氮磷的去除效果。
[0050]圖2和圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地的兩種運(yùn)行模式的示意圖。如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地同時(shí)具有凈化處理雨水栗站排放的初期雨水和微污染河水的功能。針對(duì)這兩個(gè)目的，該人工濕地的運(yùn)行模式也分為兩種:
[0051 ] (I)雨水處理運(yùn)行模式
[0052]如圖2所示，首先迅速排空沉淀池調(diào)蓄池里的水，開啟插板閘I’、5’、6’，關(guān)閉插板閘2 ’、3 ’、4 ’、7 ’、8 ’，使垂直潛流人工濕地、水平潛流人工濕地和表面流人工濕地呈串聯(lián)方式運(yùn)行，水力停留時(shí)間設(shè)置為17h，主要去除初期雨水中的含氮物質(zhì)、含磷物質(zhì)、重金屬等。
[0053](2)微污染河水運(yùn)行模式
[0054]如圖3所示，開啟插板閘I’、3 ’、4 ’、5 ’、7 ’，關(guān)閉插板閘2 ’、6 ’、8 ’，使垂直潛流人工濕地、水平潛流人工濕地和表面流人工濕地呈并聯(lián)方式運(yùn)行，水力停留時(shí)間設(shè)置為24h，主要去除微污染河水中的B0D5、含氮物質(zhì)、含磷物質(zhì)、懸浮物等。
[0055]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地的節(jié)點(diǎn)A和B的詳圖；如圖4所示，節(jié)點(diǎn)A中包含三個(gè)插板閘，分別為插板閘2’、3’和4’，節(jié)點(diǎn)B中包含兩個(gè)插板閘，分別為插板閘7’和8’。啟用雨水處理運(yùn)行模式時(shí)，節(jié)點(diǎn)A中的插板閘2’、3’、4’和節(jié)點(diǎn)B中的插板閘7’、8’全部關(guān)閉，使人工濕地單元形成兩套獨(dú)立運(yùn)行，分別為垂直潛流濕地1-垂直潛流濕地II1-水平潛流濕地V-表面流復(fù)合人工濕地系統(tǒng)和垂直潛流濕地I1-垂直潛流濕地IV-水平潛流濕地V1-表面流復(fù)合人工濕地系統(tǒng)。當(dāng)啟用水系旁路凈化運(yùn)行模式時(shí)，開啟節(jié)點(diǎn)A插板閘3’和4’，關(guān)閉插板閘2’，同時(shí)開啟節(jié)點(diǎn)B中的插板閘7’，關(guān)閉插板閘8’，使人工濕地單元形成一套串聯(lián)的運(yùn)行方式，為垂直潛流濕地I1-垂直潛流濕地IV-垂直潛流濕地1-垂直潛流濕地II 1-水平潛流濕地V-表面流復(fù)合人工濕地系統(tǒng)。
[0056]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合人工濕地中沉淀調(diào)蓄池剖面圖。如圖5所示，所述調(diào)蓄沉淀池中間設(shè)置一個(gè)豎向?qū)Я鲏鸵粋€(gè)U型導(dǎo)流墻，以控制水流方向，使來水在調(diào)蓄沉淀池中有足夠的停留時(shí)間，主要去除污水中的SS，可以去除少量的有機(jī)物、氮和磷。
[0057]以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合人工濕地，針對(duì)雨水和微污染河水的處理，其特征在于，所述復(fù)合人工濕地包括雙通道進(jìn)水單元、調(diào)蓄沉淀池單元、一個(gè)或多個(gè)垂直潛流濕地單元、一個(gè)或多個(gè)水平潛流濕地單元以及表面流濕地單元，在各個(gè)單元之間設(shè)置多個(gè)插板閘和配水渠，用于調(diào)整不同的運(yùn)行模式，所述運(yùn)行模式包括雨水模式和微污染河水模式；不同濕地單元采用不同的填料鋪裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述雙通道進(jìn)水單元包括雨水進(jìn)水管和微污染河水進(jìn)水管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述復(fù)合人工濕地中設(shè)置8個(gè)插板閘和5個(gè)配水渠。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述調(diào)蓄沉淀池單元根據(jù)地形情況在其中設(shè)置豎向?qū)Я鲏蚒型導(dǎo)流墻，以控制水流方向。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述垂直潛流濕地單元由四個(gè)處理單元組成，分別為垂直潛流濕地I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)和IV區(qū)，四個(gè)處理單元中的填充填料分為底中表三層，垂直潛流濕地I和III的底層、中層和表層中的填料依次為礫石、鋼渣和沙子，垂直潛流濕地II和IV的底層、中層和表層中的填料依次為礫石、沸石和沙子。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述垂直潛流濕地1、I1、III和IV的填料中爍石粒徑為30-60_，沸石粒徑為6-15_，鋼渣粒徑為5-10_ ；垂直潛流濕地I區(qū)中石樂石、鋼渣和沙子的厚度分別為30-60cm、30cm和20cm，垂直潛流濕地II區(qū)中爍石、沸石和沙子的厚度分別為30-60Cm、30Cm和20cm，垂直潛流濕地III區(qū)中礫石、鋼渣和沙子的厚度分別為30-40cm、30cm和20cm，垂直潛流濕地1￥區(qū)中爍石、沸石和沙子的厚度分別為30_40(:111、30cm和20cm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述水平潛流濕地單元由兩個(gè)處理單元組成，分別為水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)，所述水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)中的填充填料分為底表兩層，水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)填料布設(shè)相同，底層依次為碎石、沸石、頁(yè)巖和細(xì)沙，表層覆蓋種植土。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述水平潛流濕地I區(qū)和II區(qū)中的填充填料碎石、沸石、頁(yè)巖和細(xì)沙的粒徑分別為30-60111111、8-151]1111、5-101111]1和3-61]1111，不同填料層之間用透水無紡布隔開。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合人工濕地，其特征在于，所述表面流人工濕地單元的出水口設(shè)置溢流口。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK205556241SQ201620262400
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】徐志強(qiáng), 秦忠強(qiáng), 杜浩為, 蘇曉, 李忠峰, 張勇, 劉瑋, 周國(guó)華
【申請(qǐng)人】天津生態(tài)城投資開發(fā)有限公司