三堤兩道強化表流人工濕地及其運行方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于凈化污水的表流人工濕地及其運行方法，屬于污水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]人工濕地是仿照自然濕地，由人工建造、控制和運行的綜合生態系統。污水在有控制地排放到人工濕地之后，在物理、化學、生物三重協同作用下，被濕地中的介質、植物和微生物吸附、過濾、分解，達到污水處理與資源化。由于人工濕地具有投資及運行、維護成本低，適用范圍廣泛，耐沖擊和負荷強等諸多優點。表流濕地由于構筑簡單，便于控制運行，有較好的景觀效果，目前已經得到了較廣泛的應用。
[0003]然而，傳統表流人工濕地占地面積大，效率低，出水渾濁，容易產生飽和現象，隨著污水處理的進行，濕地的處理能力下降。微生物和植物長期處于水性環境中，活性降低，生物的多樣性受到限制，使污水處理效率降低。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有表流人工濕地存在的凈水效率低、難維護、占地面積大等不足，提供一種接觸面積大、生物多樣性好、能夠顯著提高污水處理效率的三堤兩道強化表流人工濕地，同時提供一種該濕地的運行方法。
[0005]本發明的三堤兩道強化人工濕地，采用下述技術方案:
[0006]該人工濕地，包括床體和基質，基質填充在床體內，床體的截面呈長方形，寬度和高度之比為1.8:1-2.0:1 ;基質內設置有兩道溝槽，形成左側堤岸、中間堤岸和右側堤岸三個堤岸，三個堤岸的側面坡度均為40° -45° ;床體在長度方向上由進水端向出水端傾斜，兩道溝槽底面沿長度方向的坡度為3% -4%;在床體的進水端設置有布水堰和進水管，出水端設置有排水管。
[0007]所述基質為土壤。
[0008]所述三個堤岸的側面坡上鋪設有護坡磚。
[0009]所述兩道溝槽底部的基質深度為30-40cm。
[0010]所述中間堤岸的高度低于左側堤岸和右側堤岸。
[0011]所述中間堤岸的尚度尚于左側堤岸和右側堤岸。
[0012]所述中間堤岸的高度與左側堤岸和右側堤岸相同。
[0013]上述三堤兩道強化人工濕地的運行方法，是:
[0014](I)當中間堤岸的高度低于左側堤岸和右側堤岸時，采用淹沒運行:在兩道溝槽的底部種植挺水植物，中間堤岸上種植沉水植物，并于三個堤岸的斜坡上投放底棲動物(螺螄、河蜆或水蚯蚓等)；通過控制進出水的速度，調節水位，淹沒中間堤岸，形成暗島冰流經基質、動植物及微生物的多重過濾，實現充分凈化，由排水管排出；
[0015](2)當中間堤岸的高度高于左側堤岸和右側堤岸時，采用非淹沒運行:在兩道溝槽的底部種植挺水植物，中間堤岸上種植沉水植物，并于三個堤岸的斜坡上投放底棲動物；通過控制進出水的速度，調節兩道溝槽的水位，中間堤岸不被淹沒；水流經基質、動植物及微生物的多重過濾，實現充分凈化，由排水管排出；
[0016](3)中間堤岸的高度與左側堤岸和右側堤岸相同時，采用干濕交替運行:在兩道溝槽的底部種植挺水植物，中間堤岸上種植沉水植物，并于三個堤岸的斜坡上投放底棲動物；使兩道溝槽處于干涸與進水的交替運行，提供充足的氧氣使植物和微生物進行有氧呼吸，有氧呼吸和無氧呼吸的切換，最大限度地保持植物和微生物的活性；通過控制進出水速度，調節溝槽內的水位。
[0017]本發明采用三堤兩道式結構，改變了人工濕地的構造，變一道為兩道，增大污水處理面積及生物多樣性，克服人工濕地占地面積大而效率低的缺點；同時在變為兩道后，可以實現處理過程的干濕交替進行，實現生物多樣性，顯著提高污水處理效率；具有以下特點:
[0018](I)三堤、兩道和斜坡上可分別投放不同底棲動物，系統內生物多樣性增加。
[0019](2)中間堤岸可淹沒運行，形成暗島，更適宜生物生存。
[0020](3)基質與污水的接觸面積增加，處理效率增加，相對占地面積減小。
[0021 ] (4)實現干濕交替，可保證系統連續運行，保證微生物活性。
[0022](5)運行維護管理方便，投資及運行費用低。
【附圖說明】
[0023]圖1是實施例1中的三堤兩道人工濕地的截面結構示意圖。
[0024]圖2是圖1的俯視圖。
[0025]圖3是實施例2中的三堤兩道人工濕地的截面結構示意圖。
[0026]圖4是實施例3中的三堤兩道人工濕地的截面結構示意圖。
[0027]圖中:1、床體，2、基質，3、護坡磚，4、挺水植物，5、沉水植物，6、布水堰，7、擋板，8、排水管，9、進水管。
【具體實施方式】
[0028]實施例1
[0029]本實施例的三堤兩道人工濕地，如圖1和圖2所示，包括床體I (由砼體構成)和基質2。床體I內填充基質2，基質2為土壤。床體I的進水端設有布水堰6和進水管9，出水端設有排水管8，兩端均有擋板7使兩進水管或排水管相隔。可在進水管9和排水管8上設置控制閥，以調節進水量和出水量。布水堰6為由粒徑12-20cm的礫石或石子堆砌的高為0.4-0.45m的三角堰。床體I的截面呈長方形，床體I的寬度和高度之比為1.8:1_2.0:1。床體I在長度方向上由進水端向出水端傾斜，兩道溝槽底面沿長度方向的坡度為3% -4%,保證表面流運行。基質2內設置有兩道溝槽，形成左側堤岸、中間堤岸和右側堤岸三個堤岸，三個堤岸的側面坡度均為40° -45°，三個堤岸的側面坡上鋪設有護坡磚3。本實施例的中間堤岸的尚度低于左側堤岸和右側堤岸，左側堤岸和右側堤岸的尚度可以是50_60cm，中間堤岸的高度為30-40cm。兩道溝槽底部的基質深度為30-40cm。
[0030]本實施例采用淹沒運行方式:
[0031]兩道溝槽的底部種植挺水植物4，中間堤岸上種植沉水植物5，并于三個堤岸的斜坡上投放螺螄、河蜆或水蚯蚓等底棲動物。通過控制進出水的速度，調節水位，淹沒中間堤岸，形成暗島；水流經基質、動植物及微生物的多重過濾，實現充分凈化，由排水管排出。
[0032]實施例2
[0033]如圖3所示，本實施例與實施例1的不同之處是，中間堤岸的高度高于左側堤岸和右側堤岸20cm-30cm，采取非淹沒運行方式:
[0034]通過控制進出水的速度，調節兩道溝槽的水位，中間堤岸不被淹沒；水流經基質、動植物及微生物的多重過濾，實現充分凈化，由排水管排出。
[0035]本實施例中由于中間堤岸高于左側堤岸和右側堤岸，系統實現濕生植物與水生植物共生，使系統對自然的還原度增大，進而使系統內生物多樣性增加。斜坡設計使基質與污水的接觸面積大大增加，提高了處理污水的效率。該系統實現了干濕交替，最大限度的保持了基質中植物和微生物的活性。
[0036]實施例3
[0037]如圖4所示，本實施例與實施例1的不同之處是，中間堤岸的高度與左側堤岸和右側堤岸的高度相同，采用干濕交替運行方式:
[0038]使兩道溝槽處于干涸與進水的交替運行，提供充足的氧氣使植物和微生物進行有氧呼吸，有氧呼吸和無氧呼吸的切換，最大限度地保持植物和微生物的活性；通過控制進出水速度，調節溝槽內的水位。
[0039]實施例4
[0040]本實施例中的床體I為人工開挖，而不是由砼體構成，接近自然濕地，結構與實施例I 一致。
【主權項】
1.一種三堤兩道強化表流人工濕地，包括床體和基質，基質填充在床體內，其特征是，床體的截面呈長方形，寬度和高度之比為1.8:1-2.0:1 ;基質內設置有兩道溝槽，形成左側堤岸、中間堤岸和右側堤岸二個堤岸，二個堤岸的側面坡度均為40° -45° ;床體在長度方向上由進水端向出水端傾斜，兩道溝槽底面沿長度方向的坡度為3 % -4 %;在床體的進水端設置有布水堰和進水管，出水端設置有排水管。2.根據權利要求1所述三堤兩道強化表流人工濕地，其特征是，所述基質為土壤。3.根據權利要求1所述三堤兩道強化表流人工濕地，其特征是，所述三個堤岸的側面坡上鋪設有護坡磚。4.根據權利要求1所述三堤兩道強化表流人工濕地，其特征是，所述兩道溝槽底部的基質深度為30-40cm。5.根據權利要求1所述三堤兩道強化表流人工濕地，其特征是，所述中間堤岸的高度低于左側堤岸和右側堤岸。6.根據權利要求1所述三堤兩道強化表流人工濕地，其特征是，所述中間堤岸的高度尚于左側堤岸和右側堤岸。7.根據權利要求1所述三堤兩道強化表流人工濕地，其特征是，所述中間堤岸的高度與左側堤岸和右側堤岸相同。8.—種權利要求1所述三堤兩道強化表流人工濕地的運行方法，，其特征是: (1)當中間堤岸的高度低于左側堤岸和右側堤岸時，采用淹沒運行:在兩道溝槽的底部種植挺水植物，中間堤岸上種植沉水植物，并于三個堤岸的斜坡上投放底棲動物；通過控制進出水的速度，調節水位，淹沒中間堤岸，形成暗島；水流經基質、動植物及微生物的多重過濾，實現充分凈化，由排水管排出； (2)當中間堤岸的高度高于左側堤岸和右側堤岸時，采用非淹沒運行:在兩道溝槽的底部種植挺水植物，中間堤岸上種植沉水植物，并于三個堤岸的斜坡上投放底棲動物；通過控制進出水的速度，調節兩道溝槽的水位，中間堤岸不被淹沒；水流經基質、動植物及微生物的多重過濾，實現充分凈化，由排水管排出； (3)中間堤岸的高度與左側堤岸和右側堤岸相同時，采用干濕交替運行:在兩道溝槽的底部種植挺水植物，中間堤岸上種植沉水植物，并于三個堤岸的斜坡上投放底棲動物；使兩道溝槽處于干涸與進水的交替運行，提供充足的氧氣使植物和微生物進行有氧呼吸，有氧呼吸和無氧呼吸的切換，最大限度地保持植物和微生物的活性；通過控制進出水速度，調節溝槽內的水位。
【專利摘要】一種三堤兩道強化表流人工濕地及其運行方法，該人工濕地包括床體和基質，基質填充在床體內，床體的截面呈長方形，床體在長度方向上由進水端向出水端傾斜；基質內設置有兩道溝槽，形成左側堤岸、中間堤岸和右側堤岸三個堤岸；其運行方法是：(1)當中間堤岸的高度低于左側堤岸和右側堤岸時，采用淹沒運行；(2)當中間堤岸的高度高于左側堤岸和右側堤岸時，采用非淹沒運行；(3)中間堤岸的高度與左側堤岸和右側堤岸相同時，采用干濕交替運行。本發明改變了人工濕地的構造，增大污水處理面積及生物多樣性，克服人工濕地占地面積大而效率低的缺點；同時在變為兩道后，可以實現處理過程的干濕交替進行，實現生物多樣性，顯著提高污水處理效率。
【IPC分類】C02F3/02, C02F3/34, C02F3/32
【公開號】CN105174482
【申請號】
【發明人】張建, 李盛結, 張成祿, 鐘文, 李旭陽, 韓松霖
【申請人】山東大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月16日