专利名称：沟渠河流坡岸构造湿地废污水处理方法
技术领域：
本发明属于生态环境保护工程和水利工程技术领域。
背景技术：
目前，国内外农村和城镇废污水面源污染处理中采用三种方法表面流湿地处理方法、潜流湿地处理方法和垂直流湿地处理方法。
1.表面流湿地处理方法直接在土壤表面栽种湿生植物，废污水在土壤表面流动。通过进出水口的流量控制，调节表面水位和废污水在系统内部的滞留时间。水分下渗进入植物根际区，通过根际区的微生物与动物活动以及植物吸收、转化和储存功能，降解与净化废污水。尽管该处理方法成本低，但其净化效能低，且需要大面积的土地，在人均面积很低的我国难以推广。
2.潜流湿地处理方法对土壤进行改造，分层添入砾石、沙粒等吸附和转化材料，铺设通水管道网络，覆盖土壤，并栽种湿生植物。废污水在土壤以下的通水管道中流动。通过进出水口的流量控制，调节潜流水位和废污水在系统内部的滞留时间。通过根际区的微生物与动物活动以及植物吸收、转化和储存功能，降解与净化废污水。尽管该处理方法净化效能高，但其成本也高，且需要大面积的土地，在人均面积很低和经济欠发达的我国难以实施。
3.垂直流湿地处理方法选择相对落差较高的山体，沿其坡面，对土壤进行改造，分层添入砾石、沙粒等吸附和转化材料，铺设通水管道网络，覆盖土壤，并栽种湿生植物。废污水从山顶向山脚在管道中自然流动。通过进出水口的流量控制，调节潜流水位和废污水在系统内部的滞留时间。通过根际区的微生物与动物活动以及植物吸收、转化和储存功能，降解与净化废污水。尽管该处理方法净化效能高，但其成本也高，且需要落差较高的地形，其实施和推广有局限性。
由于沟渠河流坡岸水位变化大、干湿交替剧烈以及水流落差小，沟渠河流坡岸不能满足上述三种湿地处理方法建造的要求。同时，上述三种湿地处理方法通常建造在沟渠河流的汇水区，均占用大面积的土地。
发明内容
本发明的目的在于以土著物种为基础，建立费用低廉、易于操作、便于管理、节省时间和效果显著的沟渠河流坡岸构造湿地废污水处理方法，起到处理废污水、绿化护坡、美化景观和资源可持续利用的作用。并按照复杂技术简便化、高科技技术实用化和配套技术工程化的要求，建立在沟渠河网地区易于推广和采用的方法。
本发明的技术方案由构建复式河床、建造坡岸潜流渗滤系统、建造坡岸表流系统、建造堤岸植被与水生植被系统四个部分组成。具体包括1.构建复式河床通过拓宽、削平、深挖等工程措施，变现河床为复式河床，包括进水沟、引水横沟、拦截带、滞留沉淀池及其粗滤栅(图1)。
2.建造坡岸潜流渗滤系统在复式河床两侧，采用多孔水泥板设置拦截带；在拦截带与引水横沟之间，利用多孔水泥板构造多层的滤床框架和渗滤坝框架，框架内添充由砾石、粉煤灰与泥炭组成的复合基质，滤床和渗滤坝表面种植湿生和挺水植物；在渗滤坝面向引水横沟的侧面，铺设由多孔弹性材料组成的可再生滤垫。形成完整的坡岸湿地潜流渗滤系统(图2)。
3.建造坡岸表流系统在复式河床两侧，采用多孔水泥板设置拦截带；在拦截带与引水横沟之间的土壤表面直接种植湿生与挺水植物，形成坡岸表面流湿地系统(图3)。该系统与坡面潜流渗滤系统相间排列于河床(图1)。
4.构建堤岸植被和水生植被系统在河岸顶部，直接种植乔木、灌木和草坪草，形成堤岸景观植被；在主河道水面以下河床种植多种沉水植物，形成河流水生植被系统。
本发明以土著物种为原材料，坚持“源于自然、优于自然”的原则进行生态设计，不会对土著生态系统构成威胁。通过构建仿自然生态系统，不仅能充分发挥湿地系统的去污功能，提高系统物质生产能力，而且成本低廉，易于操作、占地面积小。在我国的面源污染治理和沟渠河网生态修复中具有广阔的应用前景。
四
图1物理改造和生态修复后的河道平面图1、引水沟 2、滞留沉淀池 3、粗滤栅 4、引水横沟 5、坡岸潜流渗滤系统 6、坡岸表面流系统 7、拦截带 8、主河道 9、水生植被 10、堤岸植被带 11、潜水泵 12、上水水流方向 13、下水水流方向。
图2具有坡岸潜流渗滤系统的河道断面图1、堤岸植被带 2、引水横沟 3、湿生与挺水植被带 4、沉水植被带 5、乔木 6、灌木 7、草坪草 8、可再生滤垫 9、渗滤坝 10、复合基质滤床 11、多孔水泥板 12、湿生与挺水植物 13、水生植物 14、主河道 15、河流水位图3具有坡岸表流湿地系统的河道断面图1、堤岸植被带 2、引水横沟 3、湿生与挺水植被带 4、沉水植被带 5、乔木 6、灌木 7、草坪草 8、湿生与挺水植物 9、多孔水泥板 10、沉水植物 11、主河道 12、河流水位五具体实施方式
实施过程由筛选基本工具物种、工具物种的大规模扩繁、构建复式河床、建造坡岸潜流渗滤系统、建造坡岸表流系统、建造堤岸植被与水生植被系统以及后期管理七个环节组成。具体内容包括1.筛选基本工具物种收集土著物种名录及其生物生态学参数，勾划土著物种的最适生态幅，进行耐污及去污能力试验，研究其繁殖力、生长量与利用价值等；按使用目标筛选出作为湿地处理系统的基本工具物种。
2.工具物种的大规模扩繁以基本工具物种为原材料，通过细胞和组织培养进行大规模培育与扩繁，所获种苗作为构建湿地处理系统的植物材料。
3.构建复式河床通过拓宽、削平、深挖等工程措施，变现河床为复式河床，包括进水沟、引水横沟、拦截带、滞留沉淀池及其粗滤栅。
4.建造坡岸潜流渗滤系统在复式河床两侧，采用多孔水泥板设置拦截带；在拦截带与引水横沟之间，利用多孔水泥板构造多层的滤床框架和渗滤坝框架，框架内添充由砾石、粉煤灰与泥炭组成的复合基质，滤床和渗滤坝表面种植湿生和挺水植物；在渗滤坝面向引水横沟的侧面，铺设由多孔弹性材料组成的可再生滤垫。形成完整的坡岸湿地潜流渗滤系统。
5.建造坡岸表流系统在复式河床两侧，采用多孔水泥板设置拦截带在拦截带与引水横沟之间的土壤表面直接种植湿生与挺水植物，形成坡岸表面流湿地系统。该系统与坡面潜流渗滤系统相间排列于河床。
6.构建堤岸植被和水生植被系统在河岸顶部，直接种植乔木、灌木和草坪草，形成堤岸景观植被；在主河道水面以下河床种植多种沉水植物，形成河流水生植被系统。
7.后期管理在运行过程中，定时对滞留沉淀池进行清淤，对粗滤栅与可再生滤垫进行清洗，定时收获植物地上部分。
权利要求
1.一种废污水处理方法。其特征在于采用沟渠河流人工湿地系统的处理方法，该方法由四个部分组成复式河床、坡岸潜流渗滤系统、坡岸表流系统以及堤岸植被与水生植被系统。
2.根据权利要求1所设计的沟渠河流坡岸构造湿地废污水处理方法，其特征在于通过拓宽、削平、深挖等工程措施，变现河床为复式河床，包括进水沟、引水横沟、拦截带、滞留沉淀池及其粗滤栅。
3.根据权利要求1所设计的沟渠河流坡岸构造湿地废污水处理方法，其特征在于在复式河床两侧，采用多孔水泥板设置拦截带；在拦截带与引水横沟之间，利用多孔水泥板构造多层的滤床框架和渗滤坝框架，框架内添充由砾石、粉煤灰与泥炭组成的复合基质，滤床和渗滤坝表面种植湿生和挺水植物；在渗滤坝面向引水横沟的侧面，铺设由多孔弹性材料组成的可再生滤垫，形成完整的坡岸湿地潜流渗滤系统。
4.根据权利要求1所设计的沟渠河流坡岸构造湿地废污水处理方法，其特征在于在复式河床两侧，采用多孔水泥板设置拦截带；在拦截带与引水横沟之间的土壤表面直接种植湿生与挺水植物，形成坡岸表面流湿地系统，该系统与坡面潜流渗滤系统相间排列于河床。
5.根据权利要求1所设计的沟渠河流坡岸构造湿地废污水处理方法，其特征在于在河岸顶部，直接种植乔木、灌木和草坪草，形成堤岸景观植被；在主河道水面以下河床种植多种沉水植物，形成河流水生植被系统。
全文摘要
本发明属于生态环境保护工程和水利工程技术领域。以土著物种为基础，坚持“源于自然、优于自然”的原则进行生态设计，所设计的沟渠河流坡岸构造湿地废污水处理系统，具有处理废污水、绿化护坡、美化景观和资源可持续利用的优点。通过构建仿自然生态系统，不仅能充分发挥构造湿地系统的去污功能，提高系统物质生产能力，而且成本低廉、易于操作、占地面积小。在我国的面源污染治理和沟渠河网生态修复中具有广阔的应用前景。
文档编号C02F3/00GK1546796SQ200310106558
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者安树青, 刘茂松, 姚鑫, 黄成 , 谢永宏, 孙庆业, 蒋金辉 申请人:南京大学