[发明专利]一种全地形潜流人工湿地组合系统及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及一种潜流人工湿地组合系统及其应用。

背景技术

由于占地面积小、净化效率高，潜流型人工湿地近年来已得到广泛应用。潜流湿地主要借助湿地基质、植物和微生物，在各种物理、化学和生物的作用下，对受污染水体进行处理。湿地单元内装填不同粒径、不同品种的基质，可以吸附和截留水体中悬浮物、氨氮、磷等；基质上种植各种湿生植物，通过收割地上部分，转移植物生长过程中吸收的氮、磷、有机物、重金属等污染物；基质和植物根系表面附着微生物，可对水体中各种污染物进行降解与转化。

现有潜流湿地在基质选用和氧化还原状态调控等方面仍然存在一些问题。湿地基质填充方式一般采用正向级配(基质粒径从上层到下层逐渐增加)，经过长时间运行后，在水流冲刷下不同粒径的基质会出现混合，影响湿地渗透性能，当基质发生堵塞时无法选择性的换装。采用无纺布分隔不同粒径基质，虽然能解决基质混合的问题，但无纺布可能增加湿地出现堵塞问题的概率，有必要进一步创新湿地基质选用与配置方法。潜流湿地内部多为厌氧状态，主要依靠植物根系泌氧，或借助间歇式配水、人工充氧等方式对内部氧化还原状态进行调控。湿地氧化还原状态的调控有利于污染物去除效率的进一步提升，以脱氮过程为例，受污染水体在人工湿地中依次经过好氧-厌氧状态有利于对水体中氮素的去除，好氧环境有利于硝化细菌生长繁殖，促进水体中氨氮向硝态氮和亚硝态氮转化，在碳源充足条件下，后续厌氧环境则有利于反硝化细菌的脱氮进程。但是，目前大多数潜流湿地尚不能较好地提供相对独立的好氧与厌氧环境，需要对湿地内部氧化还原状态的调控进行创新。

河道水体修复的首要任务是截断外源污染物输入，然而截污工程实施后，河道水源补给主要依靠降雨带来的地表径流、污水处理厂尾水、以及临时调水等，缺乏稳定清洁水源补给。此外，河道两岸仍然可能出现排污口污水漫流、雨水排口旱流污水排放等问题。针对水源补给问题，从水量上来看，污水处理厂排放的尾水能作为城市河道景观水体有效补充水源。然而，从水质保障上来看，若尾水不进行深度处理就作为补充水源排入景观河道，这将使得已经富营养化的河道水质进一步恶化。按照城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)中关于一级A排放标准的规定，出水中总氮、氨氮和总磷最高允许排放浓度分别为15mg/L、5mg/L和0.5mg/L。在污水处理厂尾水进入景观河道水体前，应该通过相关水处理技术对尾水进行深度脱氮除磷处理。全地形潜流人工湿地组合系统基建费用低，运行维护方便，对污染物净化效率高，还能与景观构建相结合，可以用于尾水处理。对于河道两岸零散分布的排污口与雨水排口，也可运用全地形潜流人工湿地组合系统，充分利用河道两岸有限地块，将水处理系统融入两岸景观建设之中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供一种适用于在河道两岸复杂地形构建的潜流人工湿地组合系统及其应用。

通过本发明，使得人工湿地技术能广泛应用于富营养化河流生态治理，对排入河道水体的污水处理厂尾水进行深度脱氮除磷处理，对河道两岸零散分布的排污口与雨水排口流出的漫流污水和旱季污水进行分散处理，充分利用河道两岸有限地块，将水处理系统融入两岸景观建设之中，从源头截断外源污染输入，保障河道水体水质的逐步提升。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种潜流人工湿地组合系统，包括三个湿地单元，所述的湿地单元包括湿地单元框架、布水管、集水管、进水管、连接管、出水阀、出水竖管和虹吸管，所述的湿地单元间通过集水管或布水管相连，所述湿地单元内填充有基质，所述的三个湿地单元垂直分布呈逐级落差状。

所述的相邻的两个湿地单元间，后面的湿地单元上表面与前面的湿地单元上表面的高度差大于零且小于或等于前面的湿地单元的高度。

所述的第一湿地单元内设置有湿地单元框架，第一湿地单元内填充有基质，所述的进水管与布水管相连，布水管设置在第一湿地单元上部，所述的集水管设置在第一湿地单元底部；

所述的第二湿地单元内设置有湿地单元框架，第二湿地单元内充填所述的基质，所述的连接管连接集水管和布水管，所述的布水管设置在第二湿地单元底部，所述的集水管设置在第二湿地单元上部；

所述的第三湿地单元内设置有湿地单元框架，第三湿地单元内充填所述的基质，所述的连接管连接集水管和布水管，所述的布水管设置在第三湿地单元上部，所述的集水管设置在第三湿地单元底部；所述的出水阀以及所述的出水竖管与集水管相连，所述的出水竖管末端连有虹吸管。