一种多单元岸坡型湿地水质净化系统

摘要

本发明提供了一种多单元岸坡型湿地水质净化系统。所述系统包括按照进水方向采用配水线路依次连通的植草沟、厌氧塘、仿自然湿地、缓冲塘和再生利用塘；所述植草沟、厌氧塘、仿自然湿地和缓冲塘设置在缓冲区，所述再生利用塘设置在岸坡区；所述厌氧塘的进水口设有滤网，出水口设有阀门；所述仿自然湿地包括连通至所述厌氧塘的上级湿地和连通至所述缓冲塘的下级湿地；所述缓冲塘安装有连通至所述上级湿地的回流管道；所述再生利用塘设有微孔曝气系统。该系统在污水排入河道前有效截留污染物质，并与其他生态修复措施结合起来，与河流廊道景观融合一体，将对河道生态系统景观、水生态环境有很大的现实意义。

权利要求

1.一种多单元岸坡型湿地水质净化系统，其特征在于，所述多单元岸坡型湿地水质净化系统包括按照进水方向采用配水线路依次连通的植草沟、厌氧塘、仿自然湿地、缓冲塘和再生利用塘，所述缓冲塘与再生利用塘设置溢流孔；

所述植草沟、厌氧塘、仿自然湿地和缓冲塘设置在缓冲区，所述再生利用塘设置在岸坡区；所述植草沟的植物配置为亲水硬质草，所述仿自然湿地的植物配置为水生植物芦苇；所述岸坡区包含植物纤维垫区和块石区，所述植物纤维垫区通过块石和土工布平缓过渡到所述块石区，所述缓冲区种植有植被；所述植物纤维垫区具有2 8mm的厚度，由单种或多种植~物纤维制成，用活木桩固定，表层覆盖含有草种的薄土层，且在所述植物纤维垫区中扦插活枝条；所述块石区的下层铺设土工布反滤层，上层采用粒径为30 50cm的块石，采用土壤填~实间隙，且扦插活枝条；所述活枝条长度为0.5 0.6m，直径为10 25mm，所述活木桩长度为~ ~

0.5 0.6m，直径为50 60mm；

~ ~

所述厌氧塘的进水口设有滤网，出水口设有阀门，所述滤网为扦插活枝条的编织网；

所述仿自然湿地包括连通至所述厌氧塘的上级湿地和连通至所述缓冲塘的下级湿地；

所述上级湿地包括并联的两个上级湿地植物床，所述下级湿地包括并联的两个下级湿地植物床；所述仿自然湿地的四个湿地植物床共同组成两两并联结构；所述上级湿地植物床包含除磷填料，所述下级湿地植物床包含除氮填料；所述除磷填料包括由下到上依次布置的高炉渣和煤灰渣混合层、混合土层和棕丝层；所述除氮填料包括由下到上依次布置的沸石和陶瓷滤料混合层、砂层和竹条层；所述高炉渣和煤灰渣混合层具有20cm的厚度、由粒径为

1 2cm的高炉渣和煤灰渣填充，所述混合土层具有30cm的厚度且由含钙量为2.0 2.5Kg/~ ~

100Kg的混合土铺设而成，所述棕丝层的厚度为8mm，所述沸石和陶瓷滤料混合层具有20cm的厚度且由粒径为1 1.5cm的沸石、陶瓷滤料铺成；所述砂层具有30cm的厚度且由粒径为1~ ~

5mm的粗砂铺成，所述竹条层的厚度为8mm；

所述缓冲塘安装有连通至所述上级湿地的回流管道；所述回流管道包括位于缓冲塘两侧的分别连通至所述两个上级湿地植物床的回流管道；

所述再生利用塘设有微孔曝气系统。

说明书

一种多单元岸坡型湿地水质净化系统

技术领域

[0001] 本发明涉及河流污水控制和治理技术领域，具体地涉及一种改善河流水质及岸坡生态环境的多单元岸坡型湿地水质净化系统。

背景技术

[0002] 天然的河道有一定的自净能力，可以通过自身微生物和水生植物的作用降解吸收污染物，使水体呈现健康的状态。但农村农田排水、初期暴雨径流等如果未经处理直接排入河流，把大量的有机质、氮、磷、病原菌等污染物质带进河流，远远大于河流的纳污能力，超过河流自净能力，引起河流富营养化，鱼类逐渐死亡，破坏水生态环境。所以有必要对农村河边污水加以处理，控制污染物质进入河流。

[0003] 农村河边污水远离城市，不具备污水入管网条件。因此，农村河边污水水质净化方案可以充分考虑生物－生态类治污技术，从原理上讲是利用和强化自然生态系统自净能力的功能，达到净化水体的目的，与其他污水处理技术相比，具有污水处理效率高、成本低、运行与维护简单等显著优势，是处理农村河边污水的适宜选择。

发明内容

[0004] 为解决或缓解上述问题，本发明提供了一种多单元岸坡型湿地水质净化系统，在污水排入河道前有效截留污染物质，并与其他生态修复措施结合起来，与河流廊道景观融合一体，将对河道生态系统景观、水生态环境有很大的现实意义。

[0005] 所述多单元岸坡型湿地水质净化系统包括按照进水方向采用配水线路依次连通的植草沟、厌氧塘、仿自然湿地、缓冲塘和再生利用塘；所述植草沟、厌氧塘、仿自然湿地和缓冲塘设置在缓冲区，所述再生利用塘设置在岸坡区；所述厌氧塘的进水口设有滤网，出水口设有阀门；所述仿自然湿地包括连通至所述厌氧塘的上级湿地和连通至所述缓冲塘的下级湿地；所述缓冲塘安装有连通至所述上级湿地的回流管道；所述再生利用塘设有微孔曝气系统。

[0006] 优选地，所述上级湿地包括并联的两个上级湿地植物床，所述下级湿地包括并联的两个下级湿地植物床；所述仿自然湿地的四个湿地植物床共同组成两两并联结构；所述回流管道包括位于缓冲塘两侧的分别连通至所述两个上级湿地植物床的回流管道。

[0007] 优选地，所述上级湿地植物床包含除磷填料，所述上级湿地植物床包含除氮填料。

[0008] 优选地，所述除磷填料包括由下到上依次布置的高炉渣和煤灰渣混合层、混合土层和棕丝层；所述除氮填料包括由下到上依次布置的沸石和陶瓷滤料混合层、砂层和竹条层。

[0009] 优选地，所述高炉渣和煤灰渣混合层具有20cm的厚度、由粒径为1 2cm的高炉渣和~煤灰渣填充；所述混合土层具有30cm的厚度且由含钙量为2.0 2.5Kg/100Kg的混合土铺设~
而成；所述棕丝层的厚度为8mm；

[0010] 所述沸石和陶瓷滤料混合层具有20cm的厚度且由粒径为1 1.5cm的沸石、陶瓷滤~料铺成；所述砂层具有30cm的厚度且由粒径为1 5mm的粗砂铺成；所述竹条层的厚度为8mm。
~

[0011] 优选地，所述植草沟的植物配置为亲水硬质草；所述仿自然湿地的植物配置为水生植物芦苇；所述滤网为扦插活枝条的编织网；所述缓冲塘与再生利用塘设置溢流孔。

[0012] 优选地，所述岸坡区包含植物纤维垫区和块石区；所述植物纤维垫区通过块石和土工布平缓过渡到所述块石区；所述缓冲区种植有植被。

[0013] 优选地，所述植物纤维垫区具有2 8mm的厚度，由单种或多种植物纤维制成，用活~木桩固定，表层覆盖含有草种的薄土层，且在所述植物纤维垫区中扦插活枝条；所述块石区的下层铺设土工布反滤层，上层采用粒径为30 50cm的块石，采用土壤填实间隙，且扦插活~
枝条。

[0014] 优选地，所述活枝条长度为0.5 0.6m，直径为10 25mm；所述活木桩长度为0.5~ ~ ~0.6m，直径为50 60mm。
~

[0015] 优选地，所述岸坡区的块石区种植有水生植物和开花植物；所述岸坡区的植物纤维垫区种植有灌木植物和草本植物；所述缓冲区种植有林木植物、灌本植物和草本植物。

[0016] 根据本发明中的多单元岸坡型湿地水质净化系统，可获得的有益效果至少在于：

[0017] 利用多单元岸坡型湿地水质净化系统净，在污水入河前截留污染物质，依靠岸坡地势特点，流入河流，是一种低投资、低能耗、脱氮除磷效果好的新型污水处理技术。

[0018] 应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

[0019] 参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

[0020] 图1为本发明中多单元岸坡型湿地水质净化系统的工艺流程示意图；

[0021] 图2为本发明中多单元岸坡型湿地水质净化系统的纵断面示意图。

具体实施方式

[0022] 通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

[0023] 在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

[0024] 本发明针对农村面源污染情况，从改善河流水质及岸坡生态环境的角度出发，设计了一种多单元岸坡型湿地水质净化系统，在污水排入河道前有效截留污染物质，并与其他生态修复措施结合起来，与河流廊道景观融合一体，将对河道生态系统景观、水生态环境有很大的现实意义。

[0025] 如图1和图2所示，本发明中的多单元岸坡型湿地水质净化系统，依靠岸坡地势建造，外围为河流8。该系统包括按照进水方向采用配水线路依次连通的植草沟1、厌氧塘2、仿自然湿地3、缓冲塘4和再生利用塘5。所述植草沟1、厌氧塘2、仿自然湿地3、缓冲塘设置4在缓冲区，所述再生利用塘5设置在岸坡区。本发明中系统的具体水质净化工艺流程为：污水→植草沟→厌氧塘→仿自然湿地→缓冲塘→再生利用塘→入河。

[0026] 植草沟1优选配置亲水硬质草。污水通过植草沟1，借助河道内的植物可降低流速，将一些颗粒态污染物过滤拦截，还可以削减氮磷污染物。之后进入厌氧塘2进行厌氧处理。

[0027] 厌氧塘2的进水口设滤网21，出水口设阀门22。滤网21优选为扦插活枝条的编织网，阀门22用以调节进入仿自然湿地3的水量，保证配水的均匀性。

[0028] 仿自然湿地3包括连通至厌氧塘2的上级湿地31, 32和连通至所述缓冲塘的下级湿地33, 34。缓冲塘4安装有连通至上级湿地31, 32的回流管道。在本发明中的一较佳实施方式中，如图1所示，上级湿地包括并联的两个上级湿地植物床31, 32，下级湿地包括并联的两个下级湿地植物床33, 34。仿自然湿地3的四个湿地植物床31至34共同组成两两并联结构。

[0029] 仿自然湿地3也种植有耐污力强的水生植物，比如采用耐污力强、生长周期长、具有经济价值的水生植物芦苇，形成芦苇床生态系统。仿自然湿地3通过物理、化学、生物的三重协同作用，净化处理污水中的氮、磷、病原菌等污染物质。

[0030] 缓冲塘4安装有连通至仿自然湿地3的回流管道。优选地，回流管道包括位于缓冲塘4两侧的分别连通至两个上级湿地植物床31, 32的回流管道。回流管道可设有阀门等控制装置，回流管道和控制装置共同构成可控循环系统。这样利用有限的湿地面积，增强仿自然湿地3对污染物的去除效能。此外，缓冲塘4还有缓冲作用，预防仿自然湿地3水量上涨影响湿地生态平衡。

[0031] 净化后的水进入再生利用塘5，可种植观赏植物和养水产，最后流入河流。再生利用塘5可设有微孔曝气系统，再生利用塘5的末端可连通河流。

[0032] 为防止水位上升对上级的生物塘漫流，缓冲塘4与再生利用塘5可在一定高度设置溢流孔。

[0033] 在本发明一方面，由于岸坡区具有一定的坡度，易发生水土流失等，可在岸坡区建造岸坡防护工程。岸坡防护工程采用块石植被和植物纤维垫7结合技术。如图2所示，岸坡区可布置有植物纤维垫区7和块石区61；所述植物纤维垫区7末端使用块石和土工布平缓过渡到所述块石区61。下方岸坡防护结构采用块石，块石层61下面设土工布反滤层；岸坡区铺设植物纤维垫7，植物纤维垫7末端使用块石平缓过渡到下面块石防护结构；缓冲区种植适生植被，如乔灌草植被62。

[0034] 所述植物纤维垫区7由单种或多种植物纤维制成，用活木桩固定，表层覆盖含有草种的薄土层，在植物纤维垫区7扦插活枝条。在本发明中的一实施方式中，所述的纤维垫由椰壳、棕、黄麻、木棉、小麦、玉米秸秆等天然植物纤维制成，厚度为2 8mm，用活木桩固定，并~根据现场情况放置直径为10 15cm的块石压重。表层覆盖一层薄土，撒播草种，并穿过纤维~
垫扦插活枝条。

[0035] 基础坡面整平后，沿河床在块石区61的下层铺设土工布反滤层，在上层铺设粒径为30 50cm的块石，块石间隙可用土壤填实，扦插活枝条。优选地，活枝条长度约0.5 0.6m、~ ~直径10 25mm；活木桩长度约0.5 0.6m，直径50 60mm。进一步优选地，缓冲区适生植被优选~ ~ ~
抗旱性能的植物，如乔灌草植被62，可以林、灌、草结合，多层次、多物种植物合理搭配。

[0036] 以下说明本发明中的系统的土壤配置。

[0037] 上级湿地31, 32的除磷填料包括由下到上依次布置的高炉渣和煤灰渣混合层、混合土层和棕丝层；下级湿地33, 34的除氮填料包括由下到上依次布置的沸石和陶瓷滤料混合层、砂层和竹条层。

[0038] 在本发明中的一方面，农村农田排水、初期暴雨径流等主要含有氮、磷等污染物质，因此优选脱氮除磷效果好的湿地床填料。仿自然湿地的上级湿地植物床31, 32优选除磷效果好的湿地床填料；下级湿地植物床33, 34采用脱氮效果有优势的填料。

[0039] 所述的除磷效果好的填料包括由下到上依次为高炉渣和煤灰渣混合层、混合土层和棕丝层。所述的脱氮效果有优势的填料包括由下到上依次为沸石和陶瓷滤料混合层、砂层和竹条层。

[0040] 所述的高炉渣和煤灰渣混合层由厚度为20cm、粒径为1 2cm的高炉渣、煤灰渣填~充；所述的混合土层由厚度为30cm、含钙量2.0 2.5Kg/100Kg的混合土铺设而成；所述的棕~
丝层厚度为8mm。所述的沸石和陶瓷滤料混合层厚度为20cm，由粒径为1 1.5cm的沸石、陶瓷~
滤料铺成；所述的砂层厚度为30cm，由粒径为1 5mm的粗砂铺成；所述的竹条层厚度为8mm。
~
上述材料可以收集当地工业副产品，废物利用，节约成本。

[0041] 在本发明中的一方面，湿地水质净化系统也配置相应的植物群落。

[0042] 植被群落配置可包括植草沟、湿地植物配置和生态护坡植物配置，湿地为仿自然湿地的简称。

[0043] ①植草沟植物配置：优选亲水硬质草。

[0044] ②湿地植物配置：优选耐污力强的水生植物。

[0045] 湿地植物床采用耐污力强、生长周期长、具有经济价值的水生植物芦苇，形成芦苇床生态系统。

[0046] ③生态护坡植物配置：优选水质净化作用的水生植物。

[0047] 块石防护结构区优选根系发达、抗水性强、有水质净化作用的水生植物香蒲、黄香蒲等作为优势种，同时搭配睡莲、慈姑等开花植物，美化河道景观。

[0048] 岸坡区植物配置：优选水土保持作用的植物。

[0049] 主要发挥水土保持作用。植物纤维垫主要起到固岸护坡和美化堤岸的作用，优选根系发达、抗冲性强的灌木和草本植物，如紫花苜蓿、芦苇、美人蕉、结缕草、美丽胡枝子和木槿等。

[0050] 缓冲区土壤含水量相对较低，优选抗旱性能的植物，可以林、灌、草结合，多层次、多物种植物合理搭配。灌木植物可优选石榴、紫荆等；乔木植物可优选合欢、枫香、柿树和火棘等。

[0051] 此外，不同地区环境条件差异性较大，尽量选择乡土植物，以更好地适应当地环境条件，与周围景观融为一体。谨慎选择外来植被物种，以免对本土植物构成危害。还应考虑经济适用性，统筹前期建设与后期养护费用，尽可能降低费用。

[0052] 根据本发明中的多单元岸坡型湿地水质净化系统，可获得的有益效果包括以下几点。

[0053] 利用多单元岸坡型湿地水质净化系统净，在污水入河前截留污染物质，依靠岸坡地势特点，流入河流，是一种低投资、低能耗、脱氮除磷效果好的新型污水处理技术。此外，再生利用塘还可以收获鱼、水禽等水产品，将污水中的有机物最终转化为可供人们利用的肉食品，是经济效益、环境效益和社会效益的最佳结合。

[0054] 与单一湿地处理工艺比较，多单元岸坡型湿地水质净化系统结合生物塘、生态护坡和生态调水等设施的集成技术，充分发挥各级处理单元的协同互补作用，增强对污水的净化效果，有效控制入河污染。其中一关键技术为设置有可控循环系统，利用有限湿地面积，循环处理污水，大大提高污染物质的去除率。

[0055] 湿地、生物塘、生态护坡、植草沟等完美结合，既兼顾了水质净化，又确保了景观改造和生态护岸功能。湿地、生物塘、生态护坡、植草沟等构成多样性的生态系统，与河流廊道融为一体，形成滨岸区域一道自然风景线。此外，还可以调节微气候，为生物提供丰富复杂的生境，增加物种多样性，维护河道生态系统平衡健康。

[0056] 生态护坡的草种、插条生长繁殖，形成植被覆盖层，有护岸缓冲带的作用。植被覆盖层通过降雨截留，削减强降雨对岸坡的击溅与冲刷侵蚀，根系有土体加筋作用，稳固岸坡；植被覆盖层可以过滤截留雨期径流中氮、磷等污染物质，削减氮、磷等污染物质的入河量。

[0057] 结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。