一種快速建立人工溼地的方法
2023-05-29 19:56:01 2
專利名稱：一種快速建立人工溼地的方法
技術領域：
本發明涉及一種快速建立人工溼地的方法，屬於環保工程技術領域，尤其是用於各類型面源汙水、點源汙水處理的人工溼地的快速建立的技術。
背景技術：
人工溼地是近年來迅速發展的生物——生態治汙技術，可處理多種廢水，包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，後又推廣應用為雨水處理，和湖濱帶的生態恢復。這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。現有人工溼地有氧化塘、表面流溼地、潛流溼地三類；氧化塘利用水中池塘水中微生物的代謝活動來降解汙水中的有機汙染物，但容易產生大量汙泥需要經常清除處理，處理汙水的能力受氣候影響大；表面流溼地在池塘中種有植物，利用池中植物水下莖、杆上的生物膜來去除汙水中的有機物，但佔地面積大、水利負荷小、淨化能力有限、系統運行受氣候影響大、夏季容易孽生蚊蠅等；潛流溼地在池塘中填有填料床並種有植物，水在填料裡面滲流，充分利用填料層內及植物根系上生物膜、以及其他各種作用來處理汙水，少有惡臭及蚊蠅現象，但不能保持較高的氨氮去除率，尤其受冬季氣候限制。申請號為00114693.9，名稱為「一種汙水處理方法及裝置」公開號為1333190A的發明專利申請也公開了一種利用人工溼地技術進行汙水處理的方法及裝置，利用現有溼地建設技術雖然可以將溼地系統建立起來並投入運行，但是存在溼地建設、系統充分發育周期長和系統運行不穩定的問題。
發明內容
本發明的目的在於解決現有技術中人工溼地建設、溼地系統發育周期長以及人工溼地系統運行不穩定的問題，而提供一種快速建設用於各類型面源和點源汙水處理人工溼地系統的技術。
本發明的技術方案是該快速建立人工溼地的方法，包括選址、設計與施工、植物種植與運行，其工藝過程為1、進行人工溼地基礎建設先在人工溼地系統中設置集水、布水管網；設置集水、布水管網是針對人工溼地建設區域或地理位置，設置系統的集水和布水溝渠、管道，控制水流方向，使水流均勻；集水、布水管網包括在人工溼地入口處的配水槽、人工溼地出口處的集水溝、人工溼地中的布水管、以及連接配水槽與布水管的配水管網，根據人工溼地的實際大小，布水管道的間距在1-2米之間進行選擇。然後選擇人工溼地填充基料並進行混配，在潛流溼地內鋪設由陶粒和石料組成的混合基料；混合基料為陶粒、卵石、沸石或礫石等中的一種或幾種的混合物，其大小為20-60mm，針對不同汙染負荷的水源，對基料進行選擇與混配。人工溼地為同時包含有表面流溼地和潛流型溼地的組合式人工溼地，潛流溼地為與水流方向成垂直的潛流帶，其寬幅為1-2米，並間隔鋪設混合基料；潛流帶為6-10條(根據實際需要確定)，且為偶數條。
2、進行植物工程建設篩選並培育汙水淨化適用植物，然後將其配置和栽種在人工溼地中。汙水淨化適用植物的篩選與快速培育技術，是針對不同汙染負荷下的汙水水質，篩選不同的適宜植物並前期極性耐汙育苗，這些植物是香蒲屬、禾本屬、莎草屬、苔草屬、傘形花屬植物，如蘆葦、燈芯草、香蒲、菖蒲、莎草、荊三稜、茭草、旱傘竹、水蔥、水芹菜等。然後採用傳統植物多樣性配置和栽種技術(多品種混植、單品種種植或者種植多種植物帶等，種植方式包括裸根苗直接種植、帶土球叢植等方式)，進行溼地植物的配置和栽種，使植物種植工程在最短的時間內完成並促使系統快速發育。
3、啟動人工溼地並進行運行管理，對溼地的植物進行養護及合理採收與利用，維護溼地的基料。人工溼地的啟動與運行管理，是在系統啟動時通過間歇布水及定量布水，並添加適量的活性汙泥(活性汙泥包含眾多的硝化細菌、厭氧細菌、好氧細菌等，可以是常規汙水處理廠廣泛應用的活性汙泥等)，促使人工溼地系統的快速發育；在人工溼地運行過程中避免長時間超負荷運行，保證極端條件下人工溼地系統能正常運行。人工溼地植物的養護，是利用各類型天敵和控制水量，綜合利用各自然要素以及通過正常收割來防治植物病蟲害。人工溼地植物的合理採收與利用，是根據植物生長規律和溼地系統運行情況，有計劃、有步驟地分批次採收不同種植物，並對採收植物體進行綜合利用，減少植物殘體的產生和降低植物殘體對溼地系統的影響，提高人工溼地系統的穩定。對潛流溼地基料進行維護是針對不同基料設置高壓水流和反衝洗水流裝置(如高壓水泵、具孔布水管網等)，形成高壓水流和反衝洗水流，將系統內的堵塞物衝洗掉，減少基料堵塞現象，達到系統暢通的目的，增加系統生態環境的穩定；或者可以逐步將潛流溼地帶採取人工或機械的方式將其翻作，清除雜物及植物，以防止基料由於汙水懸浮物太多和植物根系的過度生長而導致的混合基料堵塞嚴重、水流緩慢，或者使潛流溼地大部分區域不能發揮作用，達到清除有效降低運行成本、維持系統穩定的目的。
本人工溼地快速建設技術建設的溼地系統可根據需要，設計為包括氧化塘、強化塘、穩定塘的組合式人工溼地，還可設計為並聯兩級或兩級以上表面流溼地和潛流溼地等。
本發明同時綜合了表面人工溼地和潛流人工溼地的優點，從工程建設和植物培植角度，對不同類型人工溼地建設土建工程、植物工程以及配套設施的設置提出系統實施規程，並應用了專有的汙水淨化適用植物的篩選與快速培育技術以及其種苗的規模化種植技術，與現有人工溼地建設技術相比，在滿足溼地淨化效果的前提下，可促使人工溼地系統快速發育，大大縮短了人工溼地建設和溼地系統發育周期，可提前使人工溼地進入正常運行階段並實現長期穩定運行，將建設溼地系統充分發育周期由一般情況下的1-2年縮短到8個月。在滿足溼地淨化效果的前提下，還能長期正常穩定運行，達到工程化應用水平的理想效果。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1為本發明工藝流程圖；圖2為本發明潛流溼地系統斷面圖。
圖3為本發明實施例三組合式人工溼地系統斷面示意圖；圖中，1為預處理單元，2為輸水管道、3為一級氧化池、4為洄水管道、5為一級表面流人工溼地、6為二級強化池、7布水管道、8為潛流人工溼地、9為二級表面流人工溼地、10為穩定塘。
具體實施例方式例一一種快速建立表面流溼地和潛流型溼地的組合式人工溼地的方法，包括選址、設計與施工、植物種植與運行，其工藝過程為1、進行人工溼地基礎建設表面流溼地和潛流型溼地的組合形式，並按與水流方向成垂直的、寬幅為2米的間距在窪地中設計10條潛流帶，然後在人工溼地中設置集水、布水管網，然後在窪地中設置集水、布水管網，再選擇人工溼地填充基料並進行混配，在人工溼地底部鋪設由陶粒和石料組成的混合基料(潛流帶底部間隔鋪設)。針對人工溼地建設地理位置，設置系統的集水和布水溝渠、管道。集水、布水管網包括在人工溼地入口處的配水槽、人工溼地出口處的集水溝、人工溼地中的布水管、以及連接配水槽與布水管的配水管網，布水管道的間距為1米，混合基料中的石料為卵石，其大小為20mm，配水槽及集水溝中也填有石料；。
2、進行植物工程建設篩選並培育汙水淨化適用植物，然後將其配置和栽種在人工溼地中。篩選蘆葦、燈芯草、水蔥、水芹菜等作為淨水植物，並進行前期極性耐汙育苗，然後採用傳統多品種植物、裸根苗直接混植技術，進行溼地植物的配置和栽種，栽種植物的時間選在使所栽的植物有一個完全的生長期，以確保植物生長快速和茂盛。全部種植快速生長的植物，以加速溼地的發育，使植物種植工程在最短的時間內完成並促使系統快速發育。
3、啟動人工溼地並進行運行管理，對溼地的植物進行養護及合理採收與利用，維護溼地的基料。人工溼地的啟動與運行管理，是在系統啟動時通過間歇布水及定量布水，並添加適量汙水處理廠廣泛應用的活性汙泥，促使人工溼地系統的快速發育；在人工溼地運行過程中避免長時間超負荷運行，保證極端條件下人工溼地系統能正常運行。人工溼地植物的養護，是利用各類型天敵和控制水量，綜合利用各自然要素以及通過正常收割來防治植物病蟲害。人工溼地植物的合理採收與利用，是根據植物生長規律和溼地系統運行情況，有計劃、有步驟地分批次採收不同種植物，並對採收植物體進行綜合利用，減少植物殘體的產生和降低植物殘體對溼地系統的影響，提高人工溼地系統的穩定。對人工溼地基料進行維護是針對不同基料設置高壓水流和反衝洗水流裝置(由高壓水泵與具孔布水管網組成)，形成高壓水流和反衝洗水流，減少基料堵塞現象、增加系統生態環境的穩定。
運行結果表明該人工溼地處理水體中T-N的去除率最高可以達到75％，高錳酸鹽指數去除率達到80％，BOD5的去除率最高可以達到75％。一般的人工溼地從建設到運行最少需要1-2年的時間，而本項目快速建設的人工溼地從建設到正常運行只用了8個月的時間，且取得了達到工程化應用水平的理想效果。
例二一種快速建立潛流型人工溼地的方法，包括選址、設計與施工、植物種植與運行，其工藝過程為1、進行人工溼地基礎建設先在窪地中設計表面流溼地和潛流型溼地的組合形式，並按與水流方向成垂直的、寬幅為1米的間距在窪地中設計6條潛流帶，然後在人工溼地中設置集水、布水管網，然後在窪地中設置集水、布水管網，再選擇人工溼地填充基料並進行混配，在人工溼地底部鋪設由陶粒和石料組成的混合基料(潛流帶底部間隔鋪設)。針對人工溼地建設地理位置，設置系統的集水和布水溝渠、管道。集水、布水管網包括在人工溼地入口處的配水槽、人工溼地出口處的集水溝、人工溼地中的布水管、以及連接配水槽與布水管的配水管網，布水管道的間距為2米，混合基料中的石料為礫石，其大小為60mm，配水槽及集水溝中也填有石料。
2、進行植物工程建設篩選並培育汙水淨化適用植物，然後將其配置和栽種在人工溼地中。篩選蘆葦、香蒲、茭草、水芹菜作為淨水植物，並進行前期極性耐汙育苗，然後採用傳統多品種植物、帶土球叢植混植技術，進行溼地植物的配置和栽種，栽種植物的時間選在使所栽的植物有一個完全的生長期，以確保植物生長快速和茂盛。全部種植快速生長的植物，以加速溼地的發育，使植物種植工程在最短的時間內完成並促使系統快速發育。
3、啟動人工溼地並進行運行管理，對溼地的植物進行養護及合理採收與利用，維護溼地的基料。人工溼地的啟動與運行管理，是在系統啟動時通過間歇布水及定量布水，並添加適量的汙水處理廠使用的活性汙泥，促使人工溼地系統的快速發育；在人工溼地運行過程中避免長時間超負荷運行，保證極端條件下人工溼地系統能正常運行。人工溼地植物的養護，是利用各類型天敵和控制水量，綜合利用各自然要素以及通過正常收割來防治植物病蟲害。人工溼地植物的合理採收與利用，是根據植物生長規律和溼地系統運行情況，有計劃、有步驟地分批次採收不同種植物，並對採收植物體進行綜合利用，減少植物殘體的產生和降低植物殘體對溼地系統的影響，提高人工溼地系統的穩定。對人工溼地基料進行維護是逐步將潛流溼地帶採取人工的方式將其翻作，達到清除雜物及植物的目的，同時可以有效降低運行成本，維持系統穩定。
運行結果表明處理水體中T-N的去除率最高可以達到76％，高錳酸鹽指數去除率達到81％，BOD5的去除率最高可以達到76％。一般的人工溼地從建設到運行最少需要1-2年的時間，而本項目快速建設的人工溼地從建設到正常運行只用了8個月的時間，且取得了達到工程化應用水平的理想效果。
例三一種快速建立氧化塘、表面流人工溼地、強化塘、潛流溼地、穩定塘組合式人工溼地的方法，包括選址、設計與施工、植物種植與運行，其工藝過程為1、進行人工溼地基礎建設先按一級氧化池、一級表面流人工溼地、二級強化池、潛流人工溼地、二級表面流人工溼地、穩定塘的組合形式設計人工溼地，該人工溼地為上下重疊結構，氧化池為地下構造，位於表面流人工溼及潛流人工溼地的下面，減少了溼地佔地面積的同時利於溼地系統運行穩定；其中的潛流溼地為與水流方向成垂直的、寬幅為1.5米間距的8條潛流帶。然後在人工溼地中設置集水、布水管網，再選擇人工溼地填充基料並進行混配，在人工溼地的底部鋪設由陶粒和石料組成的混合基料(潛流帶底部間隔鋪設)。針對人工溼地建設地理位置，設置系統的集水和布水溝渠、管道。集水、布水管網包括在人工溼地入口處的配水槽、人工溼地出口處的集水溝、人工溼地中的布水管、以及連接配水槽與布水管的配水管網，布水管道的間距為1.5米，混合基料中的石料為卵石與礫石，其大小為40mm。
2、進行植物工程建設篩選並培育汙水淨化適用植物，然後將其配置和栽種在人工溼地中。篩選蘆葦、茭草、旱傘竹、水蔥等作為淨水植物，並進行前期極性耐汙育苗，然後採用單品種水生植物裸根苗直接種植或者單品種水生植物帶基質栽種技術，進行溼地植物的配置和栽種，使蘆葦、茭草、旱傘竹、水蔥等種植工程在最短的時間內完成並促使系統快速發育。
3、啟動人工溼地並進行運行管理，對溼地的植物進行養護及合理採收與利用，維護溼地的基料。人工溼地的啟動與運行管理，是在系統啟動時通過間歇布水及定量布水，並添加適量的汙水處理廠使用的活性汙泥，促使人工溼地系統的快速發育；在人工溼地運行過程中避免長時間超負荷運行，保證極端條件下人工溼地系統能正常運行。人工溼地植物的養護，是利用各類型天敵和控制水量，綜合利用各自然要素以及通過正常收割來防治植物病蟲害。人工溼地植物的合理採收與利用，是根據植物生長規律和溼地系統運行情況，有計劃、有步驟地分批次採收不同種植物，並對採收植物體進行綜合利用，減少植物殘體的產生和降低植物殘體對溼地系統的影響，提高人工溼地系統的穩定。對人工溼地基料進行維護是針對不同基料設置高壓水流和反衝洗水流裝置(高壓水泵)，形成高壓水流和反衝洗水流，減少基料堵塞現象、增加系統生態環境的穩定。
該溼地從建成到運行，經過近1年的時間後，已顯示出其明顯治理功效。雖與處於國際領先水平的深圳洪湖人工溼地系統水質淨化效果相比(見下表)，還有一定的差距，但是本發明的快速人工溼地從建成到正常穩定運行只用了8個月的時間。
快速人工溼地與洪湖人工溼地淨化效果比較表
權利要求
1.一種快速建立人工溼地的方法，包括選址、設計與施工、植物種植與運行，特徵在於該方法的工藝過程為1.1進行人工溼地基礎建設先在人工溼地中設置集水、布水管網，選擇人工溼地的基料並進行混配，然後在人工溼地的底部鋪設由石料、陶粒等組成的混合基料；1.2進行植物工程建設篩選並快速培育汙水淨化適用植物，然後將其配置和栽種在人工溼地中；1.3啟動人工溼地並進行運行管理，對溼地的植物進行養護及合理採收與利用，維護溼地的混合基料。
2.根據權利要求1所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於人工溼地為同時包含有表面流溼地和潛流型溼地的組合式人工溼地，潛流溼地為與水流方向成垂直的潛流帶，其寬幅為1-2米，並間隔鋪設混合基料。
3.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於潛流帶為6-10條，且為偶數條。
4.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於石料可為卵石、沸石、或礫石中的一種或幾種的混合物，其大小為20-60mm。
5.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於集水、布水管網是針對人工溼地建設區域或地理位置，在人工溼地中設置的、便於系統管理和維護的系統集水溝渠、管道和布水管道。
6.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於集水、布水管網包括在人工溼地入口處的配水槽、人工溼地出口處的集水溝、人工溼地中的布水管、以及連接配水槽與布水管的配水管網，布水管之間的間距為1-2米，配水槽及集水溝中也填有石料。
7.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於對人工溼地基料的維護是針對不同基料設置高壓水流和反衝洗水流裝置，或者可以逐步將潛流溼地帶採取人工或機械的方式將其翻作，清除雜物及植物。
8.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於汙水淨化適用植物的篩選與快速培育技術，是針對不同汙染負荷下的汙水水質，篩選不同的適宜植物並進行前期極性耐汙育苗，然後採用植物多樣性配置和栽種技術，進行溼地植物的配置和栽種，促使人工溼地系統快速發育，將建設溼地系統充分發育周期由一般情況下的1-2年縮短到8個月，並確保溼地出水水質達到設計要求，並能長期正常穩定運行。
9.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於汙水淨化適用植物為香蒲屬、禾本屬、莎草屬、苔草屬、傘形花屬植物。
10.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於人工溼地的啟動與運行管理，是在系統啟動時間歇布水及定量布水，同時添加適量的活性汙泥，在人工溼地運行過程中避免長時間超負荷運行，保證極端條件下人工溼地系統的正常運行。
11.根據權利要求1或2所述的快速建立人工溼地的方法，其特徵在於人工溼地植物的合理採收與利用，是根據植物生長規律和溼地系統運行情況，有計劃、有步驟地分批次採收不同種植物，並對採收植物體進行綜合利用，減少植物殘體的產生和降低植物殘體對溼地系統的影響；人工溼地植物的養護，是利用各類型天敵和控制水量，綜合利用各自然要素並通過正常收割來防治植物病蟲害。
全文摘要
本發明涉及一種快速建立人工溼地的方法，屬於環保工程技術領域。工藝過程為首先進行人工溼地基礎建設在人工溼地窪地中設置集水、布水管網，選擇人工溼地的基料並進行混配，在潛流溼地的底部鋪設由陶粒和石料組成的混合基料；然後進行植物工程建設篩選、快速培育汙水淨化適用植物，並將其配置和栽種在人工溼地中；最後啟動人工溼地並進行運行管理，對溼地的植物進行養護及合理採收與利用，維護溼地的基料。本技術同時綜合了表面人工溼地和潛流人工溼地的優點，在滿足溼地淨化效果的前提下，可促使人工溼地系統快速發育，大大縮短建設溼地系統周期，並可長期正常穩定運行，達到工程化應用水平的理想效果。
文檔編號C02F3/00GK1696068SQ20051005669
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月14日 優先權日2004年12月13日
發明者孫珮石, 鄧輔唐 申請人:雲南大學, 雲南今業生態建設集團有限公司