一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統的製作方法
2023-05-24 03:58:46 1
一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，所述的淨水系統包括上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工溼地；所述的上行流高效藻類塘、沉水植物塘及水平潛流人工溼地為相互嵌套的圓形構築物，從裡到外依次是上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工溼地；所述上行流高效藻類塘底部鋪設有用於注入汙水的多孔布水管；沉水植物塘底部填有薄層基質，並種植有沉水植物；所述的水平潛流人工溼地中種植有挺水植物。本發明充分利用圓形構築物佔地面積小的特點，構建塘床聯用的複合淨水系統，能有效地去除多種汙染物，提高汙水淨化效率，形成一種高效、穩定、節能的新型汙水處理系統。
【專利說明】一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於複合淨水系統領域，特別涉及一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統。
【背景技術】
[0002]在當前我國面臨的水環境汙染形勢中，往往是多種汙染物並存。其中，比較突出的水汙染物是氮、磷、易降解有機物、重金屬、懸浮物等。隨著生態文明建設的推進，在水環境領域迫切需要能同時有效地去除多種汙染物的水環境修復技術。人工溼地(CWs)作為一種低成本、生態化的汙水處理和水環境生態修復技術，在全球範圍內被廣泛應用於處理多種廢水和水環境生態修復。汙染物在CWs中的去除和轉化綜合了物理、化學和生物學過程，包括過濾、吸附、沉澱、揮發、微生物參與的生化降解、植物同化吸收等，CWs對多種汙染物的同時去除能力源於其中的協同機制。
[0003]高效藻類塘是近年來發展起來的一種傳統穩定塘的改進形式，其顯著的理化特徵是塘內PH值和DO的晝夜變化，通過明顯強化的藻菌共生系統，增強汙染物被藻類和細菌的協同降解吸收過程，對有機物、氮、磷及重金屬均有較好的去除效果。與傳統的二級生物處理技術相比，高效藻類塘具有投資低、運行費用省的特點。但是高效藻類塘出水中含有一定數量的藻類，如果不去除而直接排入受納水體，會使受納水體中藻類濃度較高，汙染水體。因此必須對高效藻類塘出水中的藻類進行分離。其中利用水生植物化感效應對水環境中藻類進行去除和抑制已經有相關的應用研究，一些沉水植物不但具有克藻效應，而且具有光合復氧效果和全部植物體的吸收汙染物效果(不同於挺水植物僅根系吸收)，同時藻類死亡有機體在一定程度上又可補充水體有機碳源，所以利用沉水植物塘處理高效藻類塘出水並作為CWs進水有望實現系統的 生態調節。
[0004]對於中小規模的汙水處理設施，普遍存在結構複雜，管理不方便，處理效率低，運營成本高等問題，而人工溼地工藝又存在佔地面積大的局限性。因此，複合淨水系統領域需要一種佔地面積小，結構簡單，處理效率高的淨水系統。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，該系統充分利用圓形構築物佔地面積小的特點，通過藻類-細菌-沉水植物的代謝共生體系和水平潛流人工溼地的協同淨化過程同時有效地去除多種汙染物，提高汙水淨化效率，形成一種高效、穩定、節能的新型汙水處理系統。
[0006]本發明的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，所述的淨水系統包括上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工溼地；所述的上行流高效藻類塘、沉水植物塘及水平潛流人工溼地為相互嵌套的圓形構築物，從裡到外依次是上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工溼地；所述上行流高效藻類塘底部鋪設有用於注入汙水的多孔布水管；沉水植物塘底部填有薄層基質，並種植有沉水植物；所述的水平潛流人工溼地中種植有挺水植物。
[0007]所述上行流高效藻類塘內停留一定時間的汙水，通過溢流進入沉水植物塘；所述沉水植物塘內停留一定時間的汙水，通過溢流進入水平潛流人工溼地，並通過進一步的協同淨化後出水。
[0008]所述上行流高效藻類塘的底部鋪設有四根多孔布水管，布水管之間呈90度夾角。
[0009]所述上行流高效藻類塘中的藻類均可自然生長，無需定期接種和專業人員進行培養，為銅綠微囊藻、多變魚腥藻、顫藻、水花微囊藻、斜生柵藻、水綿、絲藻中的一種或幾種。將藻類對汙水中氮磷營養物和有機物的攝取去除功效，與細菌強大的汙染物降解能力有效地結合起來，形成藻類和細菌複雜的代謝共生系統，可促進汙水的淨化。
[0010]所述基質為沸石、頁巖、礫石、陶瓷濾料中的一種或幾種，其填充厚度為10~20cm。基質可供植物生長、微生物附著，且具有過濾、沉澱、吸附和絮凝等作用，能將水體中的懸浮物、氮、磷等營養物質有效去除。
[0011]所述沉水植物為金魚藻、狐尾藻、苦草、輪葉黑藻中的一種或幾種。沉水植物一方面能夠釋放氧氣進入水體，另一方面其莖葉能夠作為細菌的附著載體，為細菌的生化作用提供富氧場所，而且沉水植物整體能夠同化吸收無機營養鹽並通過化感作用對上行流高效藻類塘出水進行除藻。
[0012]所述的沉水植物塘中設有導流隔板，其能抑制汙水短流，更好地促進水流混合併保證布水均勻。
[0013]所述的水平潛流人工溼地包括床體，床體兩側為礫石區，分別為集水口礫石區和出水口礫石區，中間為填料區，礫石區與填料區之間設有穿孔導水板，礫石區填充60~80cm厚度的碌石，碌石粒徑為2~4cm,填料區填充60~80cm厚度的沸石，沸石粒徑為10 ~20mm。
[0014]所述的挺水植物為蘆葦、水生美人蕉、菖蒲、水蔥中的一種或幾種。
[0015]本發明的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，所述複合淨水系統由上行流高效藻類塘、沉水植物塘和水平潛流人工溼地組成。上行流高效藻類塘底部鋪設有多孔布水管，通過進水泵將汙水由上行流高效藻類塘底部注。上行流高效藻類塘內停留一定時間的汙水,通過溢流進入沉水植物塘；沉水植物塘底部填有薄層基質,並種植有沉水植物，通過沉水植物的化感作用進行除藻並對水體作進一步淨化；沉水植物塘內停留一定時間的汙水，通過溢流進入水平潛流人工溼地，並通過進一步的協同淨化後出水。
[0016]本發明的淨水系統利用藻類-細菌-沉水植物的代謝共生體系和水平潛流人工溼地的協同淨化過程同時有效地去除多種汙染物，增強了水體淨化效果。通過進水泵將汙水由上行流高效藻類塘底部注入，塘中藻類光合作用可提高PH和D0，並通過塘中藻菌共生作用增強對有機汙染物、氮、磷的生化降解和同化吸收以及對重金屬的吸附和沉澱。
[0017]有益效果:
[0018](I)本發明構建了一種佔地面積小、結構簡單、運行成本低且操作簡便的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，形成藻類-細菌-沉水植物的代謝共生體系和水平潛流人工溼地的協同淨化過程；
[0019](2)本發明利用藻菌共生代謝的原理不僅能同時有效地去除常規汙染物質(SS、BOD、COD、TN、TP等)，也可實現對重金屬類汙染物的去除，因此可用於對汙染水體的生態修復、面源汙染控制、景觀水處理方面，形成一種高效、穩定、節能的新型汙水處理系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的結構示意圖；
[0021]圖2為本發明的俯視結構示意圖；[0022]圖中，進水口 1，進水泵2，上行流高效藻類塘3，多孔布水管4，沉水植物塘5，導流隔板6，沉水植物7，基質8，水平潛流人工溼地9，挺水植物10，集水口礫石區11，出水口礫石區12，填料區13，出水口 14。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
[0024]實施例1
[0025]通過進水泵2將汙水由進水口 I導入上行流高效藻類塘3，並通過上行流高效藻類塘3底部的多孔布水管4 (直徑Φ=60πιπι)注入，汙水由下至上經噴淋混合可以提高塘中DO和PH值，增強對有機汙染物、氮、磷的生化降解和同化吸收以及對重金屬的吸附和沉澱；上行流高效藻類塘3內停留一定時間的汙水，通過溢流進入沉水植物塘5 ;沉水植物塘5底部填有厚度為20cm的基質8，並種植有沉水植物7，通過沉水植物7的化感作用進行除藻並對水體作進一步淨化；沉水植物塘5內停留一定時間的汙水，通過溢流進入水平潛流人工溼地9，水平潛流人工溼9地包括床體，床體兩側為礫石區，分別為集水口礫石區11和出水口礫石區12，中間為填料區13，礫石區與填料區13之間設有穿孔導水板，礫石區填充80cm厚度的礫石，礫石粒徑為2~4cm。填料區填充80cm厚度的沸石，沸石粒徑為10~20mm，填料區上部種植有挺水植物，通過水平潛流人工溼地9的協同淨化過程進一步淨化水體。
[0026]尺寸為:(1)上行流高效藻類塘3:半徑0 =lm，高度h=2.5m，有效容積7.5m3 ; (2)沉水植物塘5:半徑0 =1.5m,高度h=2.1m,有效容積7.6m3 ;沉水植物塘中礫石(Φ I~2cm)的填充厚度為20cm，種植金魚藻、狐尾藻及苦草等沉水植物。(3)水平潛流人工溼地9:半徑0 =2.5m,高度h=l.2m，有效容積7.7m3 ;水平潛流人工溼地兩側礫石區中礫石(Φ2~4cm)的填充厚度為80cm，填料區中沸石(Φ 10~20mm)的填充厚度為80cm，種植蘆葦、美人蕉等挺水植物。
[0027]在進水COD濃度為120~200mg/L，NH4+_N濃度為10~25mg/L，PO廣-P濃度為
1.5 ~3.0mg/L, Cu、Zn、Cr 的濃度分別為 1.43 ~2.45mg/L、4.31 ~5.22mg/L、1.08 ~
2.37mg/L，水溫為25~32°C的條件下，塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統對COD、NH4+_N、PO廣-P、TP、TN、Cu、Zn 和 Cr 的平均去除率分別為 92.20%,98.85%,74.93%,82.69%,90.27%、97.67%、98.85%和94.14% ；沉水植物塘對上行流高效藻類塘出水Chl_a的去除率為91.63%。
【權利要求】
1.一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述的淨水系統包括上行流高效藻類塘(3)、沉水植物塘(5)和水平潛流人工溼地(9);所述的上行流高效藻類塘(3)、沉水植物塘(5)及水平潛流人工溼地(9)為相互嵌套的圓形構築物，從裡到外依次是上行流高效藻類塘(3)、沉水植物塘(5)和水平潛流人工溼地(9);所述上行流高效藻類塘(3)底部鋪設有用於注入汙水的多孔布水管(4);沉水植物塘(5)底部填有薄層基質(8)，並種植有沉水植物(7);所述的水平潛流人工溼地(9)中種植有挺水植物(10)。
2.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述上行流高效藻類塘(3)內停留一定時間的汙水，通過溢流進入沉水植物塘(5);所述沉水植物塘(5)內停留一定時間的汙水，通過溢流進入水平潛流人工溼地(9)，並通過進一步的協同淨化後出水。
3.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述的上行流高效藻類塘(3)底部鋪設有四根多孔布水管(4)，布水管之間呈90度夾角。
4.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述的上行流高效藻類塘(3)中的藻類為銅綠微囊藻、多變魚腥藻、顫藻、水花微囊藻、斜生柵藻、水綿、絲藻中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述的基質(8)為沸石、頁巖、礫石、陶瓷濾料中的一種或幾種，其填充厚度為10~20cmo
6.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述沉水植物(7)為金魚藻、狐尾藻、苦草、輪葉黑藻中的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述的沉水植物塘(5)中設有導流隔板(6)。
8.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述的水平潛流人工溼地(9)包括床體，床體兩側為礫石區，分別為集水口礫石區(11)和出水口礫石區(12);床體中間為填料區(13)，礫石區與填料區(13)之間設有穿孔導水板；碌石區填充60~80cm厚度的碌石，碌石粒徑為2~4cm,填料區(13)填充60~80cm厚度的沸石，沸石粒徑為10~20mm。
9.根據權利要求1所述的一種佔地面積小的塘床耦聯複合型人工溼地淨水系統，其特徵在於:所述的挺水植物(10)為蘆葦、水生美人蕉、菖蒲、水蔥中的一種或幾種。
【文檔編號】C02F9/14GK103508639SQ201310482785
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】丁怡, 宋新山, 王瑋, 王宇暉 申請人:東華大學