一种人工湿地生态净化系统技术方案

本发明专利技术涉及环境治理领域，提供了一种人工湿地生态净化系统，包括：入口沉砂池，入口沉砂池设置有出水口；设置有布水口的植被处理区；植被处理区由边缘向内依次分布有：间歇干旱沼泽区、水体区，间歇干旱沼泽区的底部高于常水位第一预定距离，间歇干旱沼泽区蓄水时最高可达到溢流水位；间歇干旱沼泽区干旱时，水体区的水位不高于常水位；用于导出间歇干旱沼泽区的蓄水的排水机构，排水机构包括：湿地净化水出水管，湿地净化水出水管设置有用于控制间歇干旱沼泽区水位的出水孔，出水孔的顶部与间歇干旱沼泽区的溢流水位齐平，出水孔的底部与常水位齐平。本发明专利技术提供的人工湿地生态净化系统主要针对雨水水质及水量的特点，具有较好的去污效果。

An Ecological Purification System of Constructed Wetlands

The invention relates to the field of environmental control, and provides an ecological purification system of constructed wetlands, which includes: entrance sedimentation pond, entrance sedimentation pond with outlet, vegetation treatment area with outlet, vegetation treatment area from edge to inward in turn: intermittent arid marsh area, water body area, bottom of intermittent arid marsh area is higher than the first predetermined distance of normal water level, intermittent arid marsh area, intermittent arid marsh area and intermittent arid marsh area. The highest water level can reach the overflow level when storing water in swamp area; the water level in water body area is not higher than the normal level when intermittent arid swamp area is arid; the drainage mechanism used to derive the water storage and drainage mechanism in intermittent arid swamp area includes: the outlet pipe of purified water in wetland, the outlet pipe of purified water in wetland has outlet for controlling water level in intermittent arid swamp area, the top of outlet hole and intermittent drought. The overflow water level in the swamp area is level, and the bottom of the outlet hole is level with the normal water level. The ecological purification system of the constructed wetland provided by the invention mainly aims at the characteristics of rainwater quality and water quantity, and has good decontamination effect.

【技术实现步骤摘要】
一种人工湿地生态净化系统
本专利技术涉及环境治理领域，具体涉及一种人工湿地生态净化系统。
技术介绍
湿地是指每年在足够长的时间内均具有浅的表面水层，能维持大型水生植物的生长的生态系统。湿地包括自然湿地和人工湿地。自然湿地是在自然条件下形成的，因此在形成地点、形成面积、生物种类多样性等方面往往是一个不可控制的环境。人工湿地是根据自然湿地模拟的人工生态系统，其能够在人为的控制之下，使得湿地内部生态系统呈现多种多样的生物种类，目前在城市污废水处理应用较为广泛。人工湿地净化污废水的原理是：投放到人工湿地的废水被着生在基质中的水生植物根系吸收。由于水生植物的根际和根面发生着丰富、多种多样的生物化学作用，能够将废水中的有机污染物降解、无机化，释放出二氧化碳。释放出的二氧化碳被植物吸收进行光合作用。在进行光合作用时，由水作供氢体，还原二氧化碳合成有机物，构成植物自身的细胞。光合作用放出的氧气不仅能供植物根系进行呼吸，而且还能供给好氧微生物进行有机物的分解。而有机物被好氧微生物分解、矿化成的无机物(如：氮和磷)为植物首要的营养元素，从而被植物根系吸收。因此，人工湿地实际是利用基质-微生物-植物的复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，共同使污废水高效净化。由于雨水也是水资源循环中的一部分，将雨水经过处理后使用，是解决城市水资源短缺的一种方法。但目前现有技术中，大多数人工湿地生态净化系统在处理雨水时的设计仍套用常规污水处理的设计理论、参数和计算方法。而大量实际经验表明，由于雨水的进水水质、水量具有随机性、不稳定性的特点，即使具有相同的水力停留时间、平均污染物负荷、水深、填料、坡度等设计参数，在相对恒定的常规污废水处理上，人工湿地在去除雨水污染物的效果具有明显差异。这是因为，与常规污废水相比，雨水在刚降落到地面时水质较好，主要是在降落到地面形成径流的过程中被污染的。雨水径流主要污染物是泥沙悬浮固体，径流中又含有相当数量的粘土矿物质和有机、无机胶体。悬浮固体能够与径流中的粘土矿物质、有机胶体、无机胶体产生吸附、络合作用，同时又能够吸附其他污染物，因此悬浮固体成为许多污染物的载体。因此，最大限度地拦截地表径流中的悬浮固体对控制雨水污染具有重要意义。另外，雨水中氮磷营养盐是造成水体富营养化的主要化合物，富营养化的直接后果是水藻类植物暴长，水体含氧量急剧下降，导致鱼类、贝类等水族动物因缺氧死亡。由此可见，雨水的污染物特点与传统污废水差别较大，因而研究一种有效去除雨水中污染物质的人工湿地生态净化系统尤为重要。
技术实现思路
为实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：一种人工湿地生态净化系统，包括：用于去除水中悬浮固体的入口沉砂池，所述入口沉砂池设置有出水口；设置有布水口的植被处理区，水体经所述入口沉砂池的出水口进入所述植被处理区的布水口，流入所述植被处理区；所述植被处理区由边缘向内依次分布有：间歇干旱沼泽区、水体区，所述间歇干旱沼泽区的底部高于常水位第一预定距离，所述间歇干旱沼泽区蓄水时最高可达到溢流水位；所述间歇干旱沼泽区干旱时，所述水体区的最高水位不高于所述常水位，所述水体区的最低水位低于常水位第二预定距离；用于导出间歇干旱沼泽区的蓄水的排水机构，所述排水机构包括：湿地净化水出水管，所述湿地净化水出水管设置有用于控制所述间歇干旱沼泽区水位的出水孔，所述出水孔的顶部与所述间歇干旱沼泽区的溢流水位齐平，所述出水孔的底部与所述常水位齐平。作为一种优选的实施方式，所述湿地净化水出水管具有上端和下端，自上端至下端设置有若干个出水孔，其中最上端的所述出水孔与所述间歇干旱沼泽区的溢流水位齐平，最下端的所述出水孔与所述常水位齐平。作为一种优选的实施方式，所述湿地净化水出水管的所述出水孔的开孔面积计算公式为：式中，A0表示单个所述出水孔的开孔面积，单位为m2；Q1表示单个所述出水孔设计水力停留时间下对应的流量，单位为m3/s；Cd表示出流系数，取值0.6；g表示重力加速度，单位为m/s2；h表示所述单个所述出水孔的中心以上水的深度，单位为m。作为一种优选的实施方式，所述湿地净化水出水管控制水力停留时间在48-72小时。作为一种优选的实施方式，所述湿地净化水出水管的出水孔的排水流量小于所述间歇干旱沼泽区的蓄水流量，所述间歇干旱沼泽区在蓄水时，所述水体区由好氧环境向厌氧环境转变；在所述湿地净化水出水管导出所述间歇干旱沼泽区的蓄水的过程中，水体由厌氧环境向好氧环境转变。作为一种优选的实施方式，所述入口沉砂池还设置有：溢流堰和溢流渠；当入口沉砂池内的水到达溢流水位后，水将从所述溢流堰流入所述溢流渠，所述溢流堰的溢流水位与所述间歇干旱沼泽区的溢流水位相同。作为一种优选的实施方式，所述间歇干旱沼泽区具有第一预定坡度，所述水体区具有第二预定坡度，且各个区的地形变化坡度一致。作为一种优选的实施方式，所述第一预定坡度不大于1:5，所述第二预定坡度不大于1:8。作为一种优选的实施方式，所述排水机构还包括：出水连通管、出水井；所述出水连通管具有导出所述植被处理区的出水端和将水体导入到所述出水井的进水端，所述出水连通管的出水端不低于所述常水位，所述进水端的高度低于所述出水端的高度，所述出水连通管上设置有用于打开或关闭的阀门。作为一种优选的实施方式，所述排水机构还包括用于排放所述人工湿地积水的检修放空管，所述检修放空管上设置有检修阀门，所述检修放空管的位置不高于所述水体区的最低水位，所述检修放空管连通所述出水井出水管。作为一种优选的实施方式，所述检修放空管的截面积计算公式为：式中，A2表示为所述检修放空管的截面积，单位为m2；Q2表示湿地常水位设定排空时间内对应的流量，单位为m3/s；n取0.012；R表示水力半径(放空管截面积/湿周)，单位为m；s取0.5％。作为一种优选的实施方式，所述入口沉砂池设置有溢流渠；所述湿地净化水出水管连通出水井出水管，所述出水井出水管连通所述溢流渠。作为一种优选的实施方式，所述人工湿地面积的计算公式为：式中，S表示湿地面积，单位为m2；Q表示人工湿地年流量，单位为m3/a；q表示湿地年平均水力负荷，单位为m/a；其中，q可根据以下三个公式求出：Ci(总悬浮物)/Co(总悬浮物)＝78q0.33Ci(总磷)-0.49或者Ci(总磷)/Co(总磷)＝12q0.44或者Ci(总氮)/Co(总氮)＝14q0.43；式中Ci(总悬浮物)，Ci(总磷)，Ci(总氮)分别表示进入人工湿地雨水中总悬浮物、总磷、总氮的平均进水浓度，单位为g/m3；Co(总悬浮物)，Co(总磷)，Co(总氮)分别表示设计人工湿地总悬浮物、总磷、总氮的平均出水浓度，单位为g/m3。作为一种优选的实施方式，所述水体区包括第一水体区和第二水体区；其中，所述第一水体区与所述第二水体区分别位于所述间歇干旱沼泽区的底部两侧，所述间歇干旱沼泽区的底部设置有连通渠，所述第一水体区和所述第二水体区通过所述连通渠连通。作为一种优选的实施方式，所述人工湿地的底部可换填不小于300mm厚的粘土。有益效果：本申请实施方式的人工湿地生态净化系统，具有植被处理区，通过设计有入口沉砂池，能够有效去除雨水中的较大粒径的悬浮固体，从而防止雨水中携带的沙粒对植被处理区的植物造成冲刷及植被被大颗粒沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，包括：用于去除水中悬浮固体的入口沉砂池，所述入口沉砂池设置有出水口；设置有布水口的植被处理区，水体经所述入口沉砂池的出水口进入所述植被处理区的布水口，流入所述植被处理区；所述植被处理区由边缘向内依次分布有：间歇干旱沼泽区、水体区，所述间歇干旱沼泽区的底部高于常水位第一预定距离，所述间歇干旱沼泽区蓄水时最高可达到溢流水位；所述间歇干旱沼泽区干旱时，所述水体区的最高水位不高于所述常水位，所述水体区的最低水位低于常水位第二预定距离；用于导出间歇干旱沼泽区的蓄水的排水机构，所述排水机构包括：湿地净化水出水管，所述湿地净化水出水管设置有用于控制所述间歇干旱沼泽区水位的出水孔，所述出水孔的顶部与所述间歇干旱沼泽区的溢流水位齐平，所述出水孔的底部与所述常水位齐平。

【技术特征摘要】
1.一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，包括：用于去除水中悬浮固体的入口沉砂池，所述入口沉砂池设置有出水口；设置有布水口的植被处理区，水体经所述入口沉砂池的出水口进入所述植被处理区的布水口，流入所述植被处理区；所述植被处理区由边缘向内依次分布有：间歇干旱沼泽区、水体区，所述间歇干旱沼泽区的底部高于常水位第一预定距离，所述间歇干旱沼泽区蓄水时最高可达到溢流水位；所述间歇干旱沼泽区干旱时，所述水体区的最高水位不高于所述常水位，所述水体区的最低水位低于常水位第二预定距离；用于导出间歇干旱沼泽区的蓄水的排水机构，所述排水机构包括：湿地净化水出水管，所述湿地净化水出水管设置有用于控制所述间歇干旱沼泽区水位的出水孔，所述出水孔的顶部与所述间歇干旱沼泽区的溢流水位齐平，所述出水孔的底部与所述常水位齐平。2.如权利要求1所述的一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，所述湿地净化水出水管具有上端和下端，自上端至下端设置有若干个出水孔，其中最上端的所述出水孔与所述间歇干旱沼泽区的溢流水位齐平，最下端的所述出水孔与所述常水位齐平。3.如权利要求1所述的一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，所述湿地净化水出水管的所述出水孔的开孔面积计算公式为：式中，A0表示单个所述出水孔的开孔面积，单位为m2；Q1表示单个所述出水孔设计水力停留时间下对应的流量，单位为m3/s；Cd表示出流系数，取值0.6；g表示重力加速度，单位为m/s2；h表示所述单个所述出水孔的中心以上水的深度，单位为m。4.如权利要求3所述的一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，所述湿地净化水出水管控制水力停留时间在48-72小时。5.如权利要求1所述的一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，所述湿地净化水出水管的出水孔的排水流量小于所述间歇干旱沼泽区的蓄水流量，所述间歇干旱沼泽区在蓄水时，所述水体区由好氧环境向厌氧环境转变；在所述湿地净化水出水管导出所述间歇干旱沼泽区的蓄水的过程中，水体由厌氧环境向好氧环境转变。6.如权利要求1所述的一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，所述入口沉砂池还设置有：溢流堰和溢流渠；当入口沉砂池内的水到达溢流水位后，水将从所述溢流堰流入所述溢流渠，所述溢流堰的溢流水位与所述间歇干旱沼泽区的溢流水位相同。7.如权利要求1所述的一种人工湿地生态净化系统，其特征在于，所述间歇干旱沼泽区具有第一预定坡度，所述水体区具有第二预定坡度，且各个区的地形变化坡度一致。8.如权利要求7所述的一种人工湿地生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楠，饶雪峰，张晓磊，梁思懿，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11