一种微污染河流人工湿地治理系统

1.本实用新型涉及微污染河流的生态修复技术，具体涉及一种微污染河流人工湿地治理系统。


背景技术：

2.近年来，我国城市黑臭水体问题日益突出，人民反应日益强烈，黑臭水体不仅损害城市居民环境，也严重影响城市形象。因此，加强流域黑臭水体、水环境治理非常必要和迫切。
3.黑臭水体问题的产生，一方面来自于工业排污，另一方面来自生活污水的排放，还有部分来自于上游微污染河流污染量的累积。对于工业和生活污水的排放，目前有比较成熟的处理技术可以借鉴。但是对于微污染河流的治理，一直是一个难点。如果微污染河流能够通过自身净化得以恢复尚好。对于水质要求高，特别是重要河流的上游及上游的支流，仅仅依靠自身净化尚不足以实现水质改善，就需要人为治理。目前借助人工手段对污染河流进行治理的技术主要有：环保疏浚技术、原位覆盖技术、原位钝化技术、生物修复技术等，前三者主要对底泥较厚的湖泊、水库，重金属等污染严重的中大型水体进行治理，治理费用昂贵，生物修复技术借助水生动物、植物、微生物的净化分解能力去除水中的tn和tp，成本较低，而且有利于恢复和改善水体的自然生态。但是，以上处理技术都有一个共同的特点就是在水体原位进行处理，处理费用高、一旦系统崩溃、不易维护。且河流的上游及上游的支流，往往位于经济相对欠发达地区，甚至位于偏远的乡镇村落地带，即使有污染通常也只是微污染，过高的治理费用、运行成本往往难以实施。因此，目前对于微污染河流的治理一直没有较为理想的解决方案。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种微污染河流人工湿地治理系统，以较低成本实现微污染河流治理。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种微污染河流人工湿地治理系统，在河流中设置有拦河坝以将水流截断，拦河坝上游的河水通过水泵与沉淀池进水口衔接，以通过水泵将河流中的微污染水抽入沉淀池，沉淀池出水口与人工湿地进水口衔接，人工湿地出水口与氧化塘进水口衔接；氧化塘出水口与拦河坝下游河道衔接以将氧化塘出水引入河流下游；沉淀池、人工湿地、氧化塘按地势由高到低依次沿河流设置于河流同一侧。
7.进一步，所述人工湿地包括垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地，沉淀池出水口与垂直潜流人工湿地进水口衔接，垂直潜流人工湿地出水口与表面流人工湿地进水口衔接，表面流人工湿地出水口与氧化塘进水口衔接。
8.进一步，所述沉淀池和垂直潜流人工湿地之间设置有曝气池或推流式碎石床。
9.进一步，在垂直潜流人工湿地和表面流人工湿地之间设置有修饰塘。
10.进一步，所述垂直潜流人工湿地由下而上依次设置有排水层、过渡层、主体层、配水层、水生植物一；所述排水层底部设置有防渗膜一保护层；所述防渗膜一保护层底部为铺设于地基一上的防渗膜一，在配水层中设有若干布水管，所有布水管通过共同的布水管主管与布水渠连接；沉淀池的出水口与布水渠进水口衔接；排水层由若干集水管和集水管主管构成，所有集水管通过共同的集水管主管与集水渠连接；集水渠的出水口与表面流人工湿地进水口衔接。
11.进一步，所述垂直潜流人工湿地由四级构成，沉淀池的出水口与第一级垂直潜流人工湿地进水口衔接；第一级垂直潜流人工湿地两侧设有第二级垂直潜流人工湿地，第一级垂直潜流人工湿地两侧均设有出水口并与对应的第二级垂直潜流人工湿地进水口衔接；在两个第二级垂直潜流人工湿地前方分别衔接设置有第三级垂直潜流人工湿地，两个第三级垂直潜流人工湿地中间设有第四级垂直潜流人工湿地，第四级垂直潜流人工湿地位于第一级垂直潜流人工湿地前方且两侧各具有一个进水口，两个第三级垂直潜流人工湿地的出水口与第四级垂直潜流人工湿地对应侧的进水口连接；第四级垂直潜流人工湿地的出水口用于将净化后的水体输出。
12.进一步，所述表面流人工湿地由下而上依次设置有地基二、素土层、水生植物二。
13.进一步，氧化塘出水通过巴歇尔流量槽排入拦河坝下游河道。
14.相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
15.1、本实用新型通过在河道中设置拦河坝，对河流进行拦截断流，并将所有河水通过水泵抽入沉淀池中，并依次流经垂直潜流人工湿地、表面流人工湿地、氧化塘，成功的实现了微污染河流的治理，本系统具有操作简单，成本较低的优点，在解决微污染河流治理的同时，人工湿地上种植的植物还可以美化环境，增加绿地面积，改善人居环境。
16.2、本实用新型为结合生物修复、物理过滤、自然氧化曝气于一体的异位人工污水净化系统，主要针对有机物污染且污染状况不是太严重的水体，充分利用河流边地形地势，具有占地少、土地利用效率高、工程量小、运行费用低、管护方便、景观美化等优点。且对河流污水中氨氮、总磷、总氮的去除效果明显，对河流污水处理效果好。
17.总之，本实用新型采取“预处理沉淀 垂直潜流人工湿地 表面流人工湿地 氧化塘”组合系统，使工艺单元之间互相弥补促进，从而更好的净化水质，且具有景观效果。特别适合水流量不大，对水质要求较高、位于乡镇村落地带的微污染河流的治理。
附图说明
18.图1为本实用新型微污染河流人工湿地治理系统示意图；
19.图2为本实用新型垂直潜流人工湿地剖面示意图；
20.图3为本实用新型表面流人工湿地剖面示意图；
21.图4为本实用新型氧化塘净化水质示意图；
22.图5为本实用新型某实施案例的水质检测结果部分截图；
23.图6为本实用新型微污染河流人工湿地治理系统某实施例总平面图；
24.图7为本实用新型垂直潜流人工湿地水流流向示意图；
25.图8为本实用新型第一和第二级垂直潜流湿地的上下层布水管示意图。
26.图中，1-沉淀池、2-垂直潜流人工湿地、3-表面流人工湿地、4-氧化塘、5-修饰塘、
2-1排水层、2-2过渡层、2-3主体层、2-4配水层 2-5 水生植物一、2-6 地基一、2-7 防渗膜一、2-8防渗膜一保护层、2-9 集水管主管、2-10布水管主管、2-11布水渠、2-12集水渠、3-1地基二、3-2防渗膜二、3-3素土层、3-4水生植物二。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
28.如图1所示，本实用新型公开了一种微污染河流人工湿地治理系统，在河流中设置有拦河坝以将水流截断，拦河坝上游的河水通过水泵与沉淀池1进水口衔接，以通过水泵将河流中的微污染水抽入沉淀池1，沉淀池1出水口与人工湿地进水口衔接，人工湿地出水口与氧化塘4进水口衔接；氧化塘4出水口与拦河坝下游河道衔接以将氧化塘4出水引入河流下游；沉淀池1、人工湿地、氧化塘4按地势由高到低依次沿河流设置于河流同一侧。
29.所述沉淀池1用于对河水进行预处理，去除粗的颗粒、悬浮物及少量污染物，并去除重金属、外源生物活性物质等特殊污染物，确保后端水质净化单元运行稳定性。其中颗粒物在沉淀池1的沉降过程中，会产生絮凝作用，形成粒径更大、有效密度更小的颗粒物絮体，提高颗粒物的沉降速率。
30.hrt（水力停留时间）是沉淀池设计的一个重要参数。hrt越长，沉降时间越多，且在沉淀池容积固定前提下，污水的平均流速更为缓慢，絮流程度更小，也有利于ss（悬浮物）的沉降。hrt过低不利于ss的充分有效沉降，而过高的hrt除了本身实施上的难度外，可能对提高ss的去除也不会有太大的促进作用，对于特定ss浓度的河水，根据实际需要、综合权衡确定一个较适宜hrt范围即可。
31.所述人工湿地用于降解水中有机物、除氮去磷。人工湿地净化河流水质具有投资低、操作简单、维护和运行费用较低等优点，在净化流域水质的同时，可以选择既有吸附作用又有经济价值的植物进行种植，在治污的同时，增加了绿地面积， 改善河流水质转化成湿地公园，可以美化周边生态环境，改善人居环境。
32.氧化塘进一步降解水中有机物、除氮去磷并起到人工湿地景观效果。
33.氧化塘出水进入巴歇尔流量槽排入河沟，巴歇尔流量槽处可定期进行水样采样监测，了解河沟人工湿地水质净化工程运行效果。
34.所述人工湿地包括垂直潜流人工湿地2和表面流人工湿地3，沉淀池1出水口与垂直潜流人工湿地2进水口衔接，垂直潜流人工湿地2出水口与表面流人工湿地3进水口衔接，表面流人工湿地3出水口与氧化塘4进水口衔接。
35.如图2所示，所述垂直潜流人工湿地2由下而上依次设置有排水层2-1、过渡层2-2、主体层2-3、配水层2-4、水生植物一2-5；所述排水层2-1底部设置有防渗膜保护层一2-8；所述防渗膜一保护层2-8底部为铺设于地基一2-6上的防渗膜一2-7，在配水层2-4中设有若干布水管，所有布水管通过共同的布水管主管2-10与布水渠2-11连接；沉淀池1的出水口与布水渠2-11进水口衔接；在排水层2-1中设有若干集水管，所有集水管通过共同的集水管主管2-9与集水渠2-12连接；（排水层由若干集水管和集水管主管2-9构成，所有集水管通过共同的集水管主管2-9与集水渠2-12连接）集水渠2-12的出水口与表面流人工湿地3进水口衔接。其中，集水管主管为dn200pe，集水管（即集水管支管）为dn100pe，两者共同构成排水管系统，也即排水层，dn100pe支管上间距200mm开设有孔径为10mm的孔洞用于排水；排水管系
统周边由2-4cm直径卵石包裹，构成过渡层，厚度约400mm。主体层由下往上依次是200mm厚粒径1-3cm卵石，200mm后粒径0.5-2cm陶粒，200mm厚粒径0.2-0.6cm矿砂。
36.如图7所示，在一个具体实施例中，所述垂直潜流人工湿地2由四级构成，沉淀池1的出水口与第一级垂直潜流人工湿地进水口衔接；第一级垂直潜流人工湿地两侧设有第二级垂直潜流人工湿地，第一级垂直潜流人工湿地两侧均设有出水口并与对应的第二级垂直潜流人工湿地进水口衔接；在两个第二级垂直潜流人工湿地前方分别衔接设置有第三级垂直潜流人工湿地，两个第三级垂直潜流人工湿地中间设有第四级垂直潜流人工湿地，第四级垂直潜流人工湿地位于第一级垂直潜流人工湿地前方且两侧各具有一个进水口，两个第三级垂直潜流人工湿地的出水口与第四级垂直潜流人工湿地对应侧的进水口连接；第四级垂直潜流人工湿地的出水口用于将净化后的水体输出至修饰塘5。根据治理需要，修饰塘出水还可以进入下一组如前所述的四级垂直潜流人工湿地进行处理，再通过修饰塘5出来。第一和第二级垂直潜流湿地的上下层布水管如图8所示。本实用新型四级垂直潜流人工湿地共六个（一、四级各一个，二、三级各两个），每三个毗邻在一起为一排，共毗邻的两排，形成类似于2*3紧靠布置的矩阵，这样不但可以节省占地面积，而且可以有效缩减纵向布置长度，使治理后的河水尽快流入河道，以最大程度减小因治理对河道的改变，同时实施起来更灵活。
37.所述垂直潜流人工湿地2，具有独特的结构和水流模式，其占地面积相对较小、出水水质更好，并能长期稳定运行。其主要处理单位为上行或下行垂直流人工湿地，其级数和规模视水质而定。在垂直流人工湿地之后表面流人工湿地之前视水质也可以设置修饰塘5，修饰塘5中种植各种植物，可以进一步净化水质。
38.如图3所示，所述表面流人工湿地3由下而上依次设置有地基二3-1、素土层3-2、水生植物二3-4。具体实施时，也可在地基二3-1和素土层3-2之间铺设防渗膜二3-3。
39.在表面流人工湿地3中，水以较慢的速度从湿地表面流过，污水中有机物的去除主要依靠生长在水下的植物的茎和杆上的生物膜来完成，湿地中的氧主要来自于水体表面扩散、植物根系的传输和植物的光合作用。这种类型的湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点。
40.如图4所示，所述氧化塘4主要通过综合利用（种植水生植物，养殖鱼、鸭、鹅等）形成食物链和人工生态系统。其中有分解者生物细菌和真菌，生产者生物藻类和其他水生植物，消费者如鱼、虾、贝、鸭、鹅等，三者分工协作，更有效地净化水质。污水进入氧化塘4后，有机污染物被细菌和真菌降解，降解的最终产物及一些无机化合物作为碳源、氮源和磷源，在太阳供应的最初能量下，在食物网生态系统中参与新陈代谢的过程，并从低营养级往高营养级逐级转化，最后变成水生作物、鱼、虾、蚌、鸭、鹅等必需的基础营养物。
41.进一步地，还可以视污水水质状况，在所述沉淀池1和垂直潜流人工湿地之间设置曝气池或推流式碎石床。这样可以保证水中具有足够的氧气，利于微生物的繁殖生长，从而利于有机物的降解。
42.为验证本治理系统的可行性，在四川省泸州市龙马潭区螯河沟水生生态治理工程中采用了本实用新型，图6为本实用新型微污染河流人工湿地治理系统在该实施例的总平面图。其中沉淀池面积约1055m2，垂直潜流人工湿地设置有两组，每组又由四级（六个）人工湿地构成，每组后设有一个修饰塘，共两个修饰塘，所有修饰塘和垂直潜流人工湿地总面积
约3040m2；表面流人工湿地面积约660m2，氧化塘设有两个，总面积约655m2。最后对螯河沟水生生态治理工程的进出水水质进行了采样分析，结果如表1所示，对应的检测报告如图5。
43.表1
[0044][0045]
由表1可知，采用本实用新型微污染河流人工湿地治理系统，能够有效减少河流污水中氨氮、总磷、总氮的量，河流污水处理效果明显，不仅解决了微污染河流水体黑臭的问题，且种植的植物还可以起到美化环境的作用。
[0046]
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。