[发明专利]复合式水流表面流湿地水质净化系统及水质净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面流湿地系统，尤其涉及一种复合式水流表面流湿地水质净化系统及水质净化方法。

背景技术

表面流湿地系统作为一种新型生态污水净化系统，是在湿地填料上种植好水植物，利用土壤、人工介质、植物及微生物的物理、化学、生物三重协同作用去除水中污染物和营养物的水质净化技术；水力路径以地表推流为主，水流缓慢，利于污水与布满生物膜的介质表面和溶解氧充分接触而获得净化，流动过程中，植物水下茎杆及根系的生物膜吸收和吸附绝大部分的有机物，水中不溶性物质通过湿地的沉淀、过滤作用，可以较快的截流而去除或被微生物利用，可溶性物质则可通过植物吸附、吸收及生物代谢过程而被分解去除。表面流湿地投资少，操作和运行管理简单，处理效果好，在处理污水的同时还具有良好的景观效果和经济效益，所以广泛应用于水污染治理，如城市和工业废水的二级处理，农田径流的处理等。

表面流湿地系统作为一种人工模拟的生态系统，湿地中的氧气来源于水面扩散与根系传输，系统受气候影响较大，季节变化和温度波动会影响植物根系的供养能力和系统的生物活性，温度降低，处理效果随之下降，影响湿地水质净化效果。表面流湿地占地面积大，水力负荷小，净化能力有限，夏季还易孳生蚊子，有恶臭气味；如果长时间运行，湿地系统参数设置和运行不当，植物凋落物或腐烂的根系处理不当还会影响水质和景观，甚至成为污染源；表面流湿地水质净化效果不但与工艺选择相关，植物的选择与应用也很关键，选择合适的处理介质和水生植物会提高湿地系统的水质处理效果和经济价值。

已优化的表面流湿地性能优化单一，还不能保证湿地系统的长期运行，表面流湿地与垂直流、潜流湿地或其他处理工艺的结合虽然可以提高系统复氧能力，提高水质处理效果，但是成本较高，特别是生物调节池等处理工艺，操作维护费用也比较高，且不易控制；折流式湿地与导流梗等工程措施结合可以保证水流呈均匀推流状态，使进水充分与湿地植物和湿地土壤接触，减少表面流湿地经常存在的死水区，避免短流状况的发生。

发明内容

本发明的主要目的在于解决上述表面流湿地系统运行中存在的问题，提供一种复合式水流表面流湿地水质净化系统及水质净化方法。

本发明的目的是有效利用湿地面积和水生植物，提高表面流人工湿地水质净化效率，尤其是保证气温较低时的出水水质，缓和气候变化对表面流湿地的负面影响，将挺水植物、沉水植物和人工水草设置在不同生态位置的有机结合，交错布局，充分利用不同植被和介质的污染物吸附偏好，处理不同的污染物，提高系统的综合去污能力。通过控制不同植物及人工水草的株间距，改变水流方向，增加停留时间，提高表流湿地净化效果，在表流湿地一侧种植挺水植物，挺水植物另一侧栽种人工水草，其余空间种植不同生态位的沉水植物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

由表流湿地、导流株群、调流株群、交错导流株群和交错调流株群组成，表流湿地整体呈矩形，表流湿地的一端部为进水端，表流湿地的另一端部为出水端，导流株群、调流株群、交错导流株群和交错调流株群构成一个单元，在表流湿地内至少设置1个单元，排列设置在表流湿地内的导流株群、调流株群、交错导流株群和交错调流株群的面积相等，表流湿地的进水端设置水流缓冲区，水流缓冲区设计成带有坡度的缓坡面，减少进水对表流湿地的水底和植物的冲击。

本发明将挺水植物、沉水植物和人工水草三种作为介质处理污水，通过合理布局和不同生态位的植物替换，构成导流株群、调流株群、交错导流株群和交错调流株群，充分发挥各种植物和介质的优势，在不同气候条件下均可高效去除水流中各类污染物。进水处设计成具有一定坡度的缓坡面，减少进水对湿地河道和植物的冲击负荷。在水流要素基本稳定的区域，去除缓坡，从进水处开始，直接进入表流湿地，将整个河流分成多个表流湿地的河段。表面流湿地的水位一般控制在0.1-0.6m，为了便于表流湿地在冬季较寒冷地区能够运行，河道的表流湿地的深度尽量在0.6m以上。在一个河段内，河道一侧种植挺水植物，另一侧栽种人工水草，两者占河道横截宽度的比值大于2:1，在相邻两边河段全部种植沉水植物，再下一个河段仍种植挺水植物和人工水草，但两者所在河道侧面与前一个相隔河段相反，挺水植物和人工水草面积比仍保证大于2:1，下一河段种植沉水植物，四个河段形成一个单元，整条河道内可以分布多个单元，在整个表流湿地采用当地的土壤。表流湿地的河底由河床、防渗层和种植层构成，在河床上制作防渗层，防渗层采用土工植物或防渗毯，防渗层上制作种植层，种植层可直接采用当地的土壤铺覆。