一种乔灌草复合的潜流人工湿地单元的制作方法

本实用新型涉及用于污水净化的人工湿地系统，特别是一种乔灌草复合的潜流人工湿地单元。

背景技术：

潜流人工湿地是目前应用较多的人工湿地类型。在潜流人工湿地系统中，污水在湿地填料基质表层以下流动，一方面可以充分利用填料基质及其表层生长的生物膜、丰富的植物根系的拦截吸附、吸收等作用，提高其处理效果；另一方面由于污水在填料基质表层以下流动，其与空气直接接触较少，因此具有较好的保温性能、处理效果受气候影响相对较小、可配置的植物品种相对较多、不易滋生藻类和蚊虫等优点。

目前人工湿地种植植物种类和群落结构过于单一，多为芦苇（Phragmites australis）、花叶芦竹（Arundo donax var versicolor）、水葱（Schoenoplectus tabernaemontani）、旱伞草（Cyperus alternifolius subsp. flabelliformis）、香蒲（Typha orientalis）、菖蒲（Acorus calamus L.）、美人蕉（Canna indica L.）、再力花（水竹芋Thalia dealbata）、梭鱼草（Pontederia cordata L.）、黄菖蒲（Iris pseudacorus）等水湿生草本植物，冬季多枯萎休眠，缺乏常绿种类。植物退冬后均需要收割，导致冬季系统的净化效率、生态功能及景观效果显著下降。同时，由于水湿生草本植物种之间生态位易重叠，竞争机制复杂，容易出现竞争排斥、无法多种物种共存，故实际应用时多为单一物种成片种植。而种植趋于单一化会造成生态系统的简化和一系列不良影响，如造成植物种群对自然灾害和病虫害的抵御能力下降， 生态系统的脆弱性和不稳定性加大等。如何对人工湿地植物进行合理优化配置，综合考虑生态功能、净化效率和景观美学价值，发挥多物种复合群落效应是人工湿地群落营造的难题。

因此，针对人工湿地复合群落营造，有必要对人工湿地系统结构和组成进行改良和优化，以错开物种间的生态位，增强湿地植物多样性和群落稳定性，提高冬季处理效率、景观效果和生态功能。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种能实现人工湿地高效净化水质效果的同时，又可保持植物多样性和群落稳定，提高生态功能和景观效果的乔灌草复合的潜流湿地单元。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，提供一种乔灌草复合的潜流人工湿地单元，其中，所述人工湿地单元内被不同深度的第一、二分隔层（6、12）由内至外分隔为三个深浅不一的种植区域，中心种植区域为乔木种植区，中间种植区域为灌木种植区，外周种植区域为草本种植区，以营造生态位差异化的复合植物群落潜流人工湿地单元。

所述人工湿地单元的底部铺设有防渗层。所述防渗层上铺设有三层填料层，每层填料层厚度为0.3-0.5m，三层填料层总厚度为1-1.5m。各层填料层的填料粒径由上到下递增，顶层填料层的填料为粒径4-6mm的砂砾、沸石、火山岩等混合基质，中层填料层的填料为粒径20-30mm碎石、卵石等填料，底层填料层的填料为40-50mm的石灰石、炉渣、沸石等填料。底层填料可强化除磷，同时碱性填料可对植物起到一定控根作用，避免植物根系破坏防渗层。

所述第一、二分隔层形成同心圆环状。

所述第一分隔层位于所述第二分隔层围设的空间中，且第一分隔层设置在底层填料层上，第二分隔层设置在中层填料层上。

所述第一、二分隔层分别由位于两侧的土工格栅与位于中部的石灰石填料构成。

所述人工湿地单元为正方形，面积为9-16m²。

所述人工湿地单元内设有排空管，且底层填料层中埋藏出水管，用于停床整顿时抽吸淤泥、防止填料堵塞。

所述乔木种植区种植风箱树或小梾木，所述灌木种植区种植石榕树、中华蚊母树、赤楠等常绿种类，所述草本种植区种植石蒜、假酸浆、凤仙花、地肤或马蹄金。木本植物种植时选择容器控根苗，截断主根，将苗带容器植入填料即可，避免植物根系破坏防渗层。

其中，落叶种类相对速生，且萌蘖能力强，作为群落上层植物，种植时选择规格在1-1.5m左右的灌木桩进行种植，每个人工湿地单元各种植1-2株，种植于单元的中央位置。

常绿种类生长相对缓慢，作为中层植物，种植时选择规格在0.5-0.8m左右的灌木球进行种植，密度控制在每个人工湿地单元各种植6株。

待灌木种类种植完后，将石蒜球根点种于人工湿地单元，作为下层植物。

将假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金种子用蒸馏水浸泡至种壳膨胀裂开后，混合撒播于人工湿地单元，作为群落下层植物。

至秋冬季，石蒜开始恢复生长，播种草本植物叶片出现发黄、开始枯萎时，将枯黄草本拔除。将上层落叶灌木当年生枝条全部修剪，从而达到去除部分污染物的效果。常绿植物春季进行打顶修剪，以促进萌蘖和维持造型。

种植的植物需具有一定耐涝能力，且均为耐瘠薄种类，可在岩石缝隙中生长，故可适应以石砾为填料、底部有水流动的人工湿地环境。

种植的植物配置为落叶+常绿植物、喜阳+耐阴植物、木本+草本植物、多年生植物+一年生植物、速生型和慢生型植物多种类型的组合，且都为乡土植物，不存在生态入侵风险，故可保持植物群落稳定性，不易退化，无需定期更新植株，景观效果好。

所述植物中，赤楠、中华蚊母树、石榕树为常绿植物，石蒜为夏季休眠、秋季开花、冬季保持常绿的植物，通过不同生长休眠期植物的配置，保证冬季人工湿地净化效率，避免冬季处理效率下降。且所述常绿植物种类均具较强萌蘖能力，修剪养护相对简单。

所述植物中，假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金虽为一年生植物，但自播能力较强，第二年无需补播种。

所述植物均可作为中药入药，部分为全草入药，假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金等一年生植物种子也可入药，故秋冬季采收后可作为药用资源利用。

本实用新型的有益效果是：净化效果好，且养护管理简单，植物成活率在80%以上，还可以增加该区域鸟类多样性。

附图说明

图1表示本实用新型乔灌草复合的潜流湿地单元的平面结构示意图。

图2是图1的剖面图。

图3是图1中乔灌草复合的潜流湿地单元的分隔层的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例 潜流人工湿地尾水深度净化工程

在某污水处理厂人工湿地末段，建立了300m²潜流人工湿地尾水深度净化工程。该净化区由若干个正方形潜流人工湿地单元5组成，每个单元5的面积为9-16m²左右。每个人工湿地单元5内被同心圆环型的第一、二分隔层6、11分为三个区域，其中，中心区域形成圆型的乔木种植区1，乔木种植区1外形成圆环型的常绿灌木种植区2，常绿灌木种植区2外形成草本种植区3，这样，整个正方形潜流人工湿地单元5由内至外分为三个种植区域，分别用于乔木、灌木和草本种植。

人工湿地单元5的底部铺设有防渗层7。防渗层7上铺设有三层填料层，每层填料层厚度约0.3-0.5m，三层填料层总厚度为1-1.5m。各层填料层的填料粒径由上到下递增，顶层填料层10的填料为粒径4-6mm的砂砾、沸石、火山岩等混合基质，中层填料层9的填料为粒径20-30mm的碎石、卵石等填料，底层填料层8的填料为粒径40-50mm的石灰石、炉渣、沸石等填料。草本植物更新较快，枯落物较多，人工湿地单元5的草本种植区3内设有排空管4，以用于停床整顿时抽吸淤泥、防止填料堵塞。在单元两侧埋藏进水管和出水管（图中未示），各个单元进、出水管相互连通。另可在不同深度位置埋藏进、出水管，设置成垂直潜流湿地单元或水平潜流湿地单元不同类型。

第一分隔层6位于第二分隔层11围设的空间中，且第一分隔层6的深度以保证小乔木根系生长范围为准，约0.6-1m深，用于分隔开顶、中层填料层10、9；第二分隔层11设置在中层填料层上，深度仅0.3-0.5m，以保证灌木根系生长所需空间。第一、二分隔层6、11由位于两侧的土工格栅12与位于中部的石灰石填料13构成。石灰石填料13为碱性，可起到一定的控根作用。

选择高1m左右的风箱树和小梾木中的一种或两种小乔木桩种植于乔木种植区1，每10m²各种植2株。选择高0.5m左右的石榕树、中华蚊母树、赤楠中的一种或多种灌木球种植于环形区域（灌木种植区2），密度控制在每10m²各种植3株。石蒜球根每平米点种9株。最后将假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金种子用蒸馏水浸泡至种壳膨胀裂开后，混合撒播于潜流人工湿地，每点播种1-2粒，点间距10-15cm。15天、30天、60天、120天时该净化区植物成活率均为99%。工程区TN、TP去除率情况见表1。

表1 潜流人工湿地末端TN、TP去除率情况

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