专利名称：一种适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市水处理技术领域，具体的说是一种适用于城市社区的景 观型中水处理湿地系统。
背景技术：
中水的水质介于清洁水(上水)与污水(下水)之间，能够代替非饮用 水、与人体非直接接触的自来水，又称为"循环水"、"回用水"或"再生水"。 中水回用就是将污水处理为中水并加以使用，污水处理后作为景观用水始于
19世纪30年代，美国、日本、澳大利亚等是开展较多的国家，建有日本东京 都的多摩川、美国加利福尼亚的桑提和南塔湖等世界知名的中水回用工程。 日本在再生水用于景观水体方面堪为典范，早在20世纪60年代就开始尝试 通过污水回用来维持城市溪流生态流量，补充公园、庭院的水池、喷泉等景 观用水，回用于环境、景观的水量约占污水回用总量的12%, 1985 19%年 用再生水恢复了 150多条河道的景观功能，使得主要城市境内的河溪得以复 活。在我国"七五"期间，天津制定了《天津市景观河道水质质量标准》并 开始尝试将纪庄子污水处理厂二级处理出水引入景观河道。近年来，随着城 市化进程的加快及可持续发展战略的实施，北京、天津、青岛、泰安、西安、 合肥、石家庄、西安等城市纷纷利用大型城市污水处理厂的出水，作为景观 河道、城市湖泊、社区水景、城市河流的补给。
进水水质和出水要求决定了中水处理工艺，常规的二级处理出水不一定 能满足回用要求，因此需要对二级处理出水进行深度处理。20世纪50 70年代，人工湿地引起了世界范围内的广泛关注，并成为污水处理重要的发展模 式和研究方向。人工湿地利用物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、 吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来去除污水中的有机物、富
营养物质、重金属和总悬浮固体等，实现对污水的高效净化。到了20世纪80 年代，国外许多先进工业国家开始尝试用人工湿地对二级处理后的污水进行 进一步处理，以使出水满足回用要求。近年来，人造湿地已经成为城市生活 污水二级处理后的深度处理方法之一，在北美、欧洲、澳大利亚、新西兰等 地区得到广泛应用，出水水质可以达到人体直接接触用水标准，因此人工湿 地适合处理景观用水区的生活污水或直接对受污染水体进行处理。
与其他废水深度处理系统相比，人工湿地建造与运行费用低廉，污染负 荷的变化对湿地处理效率影响微弱；运行良好的湿地还能够为野生动物、鸟 类提供栖息地空间，对公共环境具有美化作用，因此有关人工湿地在再生水 回用方面的应用在我国也日益开始受到重视。深圳市于1990年建成了我国第 一个城镇污水处理的白泥坑人工湿地示范工程，而后相继建设了面积达2 300 m2、规模达1 000 t d—1的洪湖人工湿地系统来处理布吉河污水，出水水质达 到国家地面水标准，优于景观水标准；观澜湖人工湿地系统来处理观澜湖高 尔夫球会职工宿舍的生活污水，出水水质达到景观用水水质标准。在武汉南 太子湖，同济大学建成了规模10 000 m3 d1的城市污水处理示范工程，污水 经生物反应器处理后水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918—2002)》 一级B标准；经过后续潜流人工湿地和稳定塘的深度处 理后，稳定地达到《地表水环境质量标准(GB3838—2002)》IV类标准。利用 垂直复合流人工湿地对城市污水处理厂尾水进行深度处理，在停留时间为24h、水力负荷为0.4m3m—2 d—L的运行条件下，处理后的尾水指标达到《城市污 水再生利用景观环境用水水质标准(GB/T 18921 —2002)》。在河源市，城南 生活污水处理厂二级处理达标排放的尾水经过管道进入三级潜流湿地后，大 部分污染物得到有效去除；潜流湿地的出水进入表面湿地，进一步去除污染 物；通过人工湿地处理后的出水最终流入生态塘处理系统再次除污，出水的 主要水质指标达到国家标准(GB3838 —2002)的m类标准，运营成本仅0. 5元 /吨。我国经济发达地区生活污水量大，对出水的质量要求较高，大型污水处 理厂可考虑采用二级处理工艺一膜处理工艺为中心的处理系统，在其它地区 则适宜广泛地采用人工湿地处理工艺来取代小型中水回用系统的SBR活性污 泥工艺，或者取代在农村地区传统采用的土地处理工艺。
当前人工湿地已经从传统的单一水质净化转向多目标应用，城市湿地往 往以高效净水、美化环境、增强生物多样性、提高公众休憩娱乐与科普教育 为主要目标。湿地植被系统不仅直接关系到人工湿地的污水净化效果，而且 还具有提升湿地系统景观，恢复野生动植物栖息地，强化湿地截留降水、雨 洪调蓄与地下水回填，以及为公众提供观赏、休憩和科普教育等重要功能。 目前有关湿地植物的大多数研究均围绕草本进行，香蒲(7y^力a sp.)、芦苇 (尸力ra^zu'tes sp. )、 7jC葱(5"cii7 us sp.)、美人蕉(C朋朋sp.)、凤眼莲 (&'c力力ori加crassj'/ e50、苔草(Carejr sp.)、灯心草(力/7Ci/s sp.)、鸢
尾(i/^S SP.)等在世界范围内被广泛引种栽培。在我国，菖蒲(SOTTAS
cs7a迈ixs)、 薦草(5"c/rp"s1 sp.)、 草戸(尸iWar7's sp.)、 迕芏(OT erws /ffaiacce/7W'50、 孚萍(￡eyz / a历j'/ or)、茭白(Zeza/7/a ia"/aiia)等也f导至lj 广泛研究和应用。不同湿地植物种类混植形成的复合植被普遍地比纯种植被更具优势，多 种类复合的湿地植被具有更高的污水净化效率，对寄生虫捕食或暴发性疾病 也具有更稳定的抵抗力。对芦苇湿地在全球范围内单一和混合种植的净化数 据统计发现，混合种植系统不仅净化效率更高，而且效果更稳定。在中国昆
明，金鱼藻(Cera f/e/ erst z7)、 菱角(力/w/7J'ca)、满江红
"zo77a j'历力rica&)、水花生的野生成熟植株被移入露天混凝土池(3 mX3 mXlm，并通过间苗保持植被覆盖度约80%),四类植物的两两复合群落对N、 P的净化功效比单一种类有明显提高，说明不同种类混植可提高植被系统对水 体N、 P的整体净化效率。在美国Morgantown，灯心草(/. e//kses)，水葱 和宽叶香蒲(r. 7a"/bh'a)被植入40 L的椭圆形黑色塑料牛槽(1.5 mXl m，装有45 cm或60 cm厚的豆粒状砂砾基质)，三者的单一和复合混植试验 也证明三种类的复合植被对生活污水的净化效率大大高于纯种植被。
芦苇、香蒲是目前全球范围内最为广泛应用的两大湿地植物，也是常用 的景观型水生植物种类，尤其是芦苇景观能够形成在城市社区难得一见的乡 野风味，因此非常适宜在城市社区推广，将湿地污水处理与湿地园林造景相 结合进行中水回用并营造社区水景，既改善了水体水质，又为居民、公众提 供休憩、娱乐、科普教育的水景场所。
发明内容
本发明的目的是研究一种能够长期保持稳定的中水净化效果、有利于提 高植被景观效果、提升综合效益、丰富湿地群落的生物多样性、能高效净水、 景观美好的适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统。
本发明一种适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统，包括湿地池，在湿地池中栽种芦苇、茭白、水柳、水葱，芦苇行间杂以茭白、水柳、水葱 行。
芦苇行间杂以的茭白、水柳、水葱行为单种或多种。
所述在湿地池中栽种的芦苇、茭白、水柳、水葱的行距为50 80cm，株 距20 50 cm。
所述湿地基质为石砾基质，粒径约3 5 cm，厚度为60 80 cm。
所述湿地类型为表流型或潜流型人工湿地系统。
本发明一种适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统的优点是-
1. 净水效率高。即便在秋冬季节(9月 11月)的低污染负荷条件下(CODa 0. 802 0. 998 g m—2 d—、 TN 0. 0443 0. 101 g m2 d1, TP 0. 275 0. 551 g m—2 d1)，北京地区芦苇复合植被湿地的去除效率也能够达到COD。r 0. 772 g m—2 d—、 TN 0. 0321 g m2 d_1, TP 0. 374 g m—2 d_1;
2. 植被产量高。芦苇复合植被的干物质产量可以达到1. 34 kg nf2 a 、 相应每年通过植被收获而去除的立物蓄氮量、立物蓄磷量分别达到9. 93 g iif2 a ， 7. 9 g m a ;
3. 适应范围广。芦苇、茭白、水柳、水葱的生命力旺盛，竞争力强，既 能适应潜流生境，又能够适应表流生境，因而推广前景广大；
4. 建设成本低。本发明采用来源广泛，价格低廉的芦苇、茭白、水柳、
水葱植物和粒径约3 5 cm的石砾基质，可以有效地降低人工湿地的建设成 本；
5. 运行管理方便。本发明所采用的戸苇、茭白、水柳、水葱生长迅速， 植株高大，可以有效抑制杂草入侵，降低湿地的运行管理费用；6. 景观效果美好。本发明所采用的植物种类均属于景观型水生植物，无 疑具有较高的景观美学价值，能够有效提升周边环境品质；
7. 湿地蒸散量大。本发明所采用的芦苇复合植被蒸腾量大，湿地蒸散量 能够达到2.42 mm m2 d1，对增加空气湿度的效应明显。
具体实施方式
实施例一
采用芦苇、茭白、水柳、水葱的多年生地下根按照…芦苇行…茭白行… 芦苇行…水柳行…芦苇行…水葱行…芦苇行(行距50cm，株距20cm)的种植 模式在厚度约为70cm、粒径约5 cm的石砾基质上建设潜流型人工湿地中水净 化系统，在2005年9月13日 11月21日期间，其去除效率能够达到CODcr 0.807 g m一2 d1， TN 0.054 g m—2 d—\ TP 0.27 g m一2 d_1;卢等复合植被湿地 的蒸散量达到3. 16 mm m-2 d一1。
实施例二
采用芦苇、茭白、水柳、水葱的多年生地下根按照…芦苇行…茭白行… 芦苇行…水柳行…芦苇行'"水葱行…戸華行(行距50cm，株距30cm)的种植 模式在厚度约为70cm、粒径约5 cm的石砾基质上建设潜流型人工湿地中水净 化系统，在2005年9月13日 11月21日期间，其去除效率能够达到CODcr 0.708 g nf2 d—、 TN 0.018 g m2 d1， TP 0,26 g nf2 d—N芦苇复合植被湿地 的蒸散量达到3. 13 mm m-2 d、
实施例三采用芦苇、茭白、水柳、水葱的多年生地下根按照…芦苇行…茭白行…
芦苇行…水柳行…芦苇行…水葱行…芦苇行(行距60cm，株距30cm)的种植 模式在厚度约为70cm、粒径约5 cm的石砾基质上建设潜流型人工湿地中水净 化系统，在2005年9月13日 11月21日期间，其去除效率能够达到CODcr 0.658 g m—2 d1， TN 0.029 g m2 d1， TP 0.52 g m一2 d—、卢苹复合植被湿地 的蒸散量达到2.88咖m2 d1。
实施例四
采用芦苇、茭白、水柳、水葱的多年生地下根按照…芦苇行…茭白行… 芦苇行…水柳行…芦苇行…水葱行…芦苇行(行距80cm，株距30cm)的种植 模式在厚度约为70cm、粒径约5 cm的石砾基质上建设潜流型人工湿地中水净 化系统，在2005年9月13日 11月21日期间，其去除效率能够达到CODcr 0.893 g m—2 d—、 TN 0.032 g m—2 d1， TP 0.37 g nf2 d—、戸苹复合植被湿地 的蒸散量达到1.96 mm m—2 d一1。
实施例五
采用芦苇、茭白、水柳、水葱的多年生地下根按照…芦苇行…茭白行… 芦苇行…水柳行…芦苇行…水葱行…芦苇行(行距80cm，株距50cm)的种植 模式在厚度约为70cm、粒径约5 cm的石砾基质上建设潜流型人工湿地中水净 化系统，在2005年9月13日 11月21日期间，其去除效率能够达到CODCT 0.792 g nf2 d—、 TN 0.026 g nf2 d1， TP 0.443 g m—2 d—、戸華复合植被湿地对照例一香蒲是世界范围内最为常用的湿地植物之一，在规模、基质、 进出水、湿地类型等条件完全一致的条件下，香蒲(Ty/7力a a/2^/s&te) —石 砾基质潜流湿地在2005年9月13日 11月21日期间，其去除效率分别仅为 C0Dcr 0.615 g m2 d—、 TN 0.023 g m2 d1， TP 0.338 g nf2 d—、干物质产量 达到2. 26 kg ra2 a—、相应每年通过植被收获而去除的立物蓄氮量、立物蓄磷 量分别达到11,1 g ra2 a1， 4.3 g m_2 a1;香蒲单一植被湿地的蒸散量达到 L 77 mm nf2 d—、
对照例二芦苇是世界范围内最为常用的湿地植物之一，在规模、基质、
进出水、湿地类型等条件完全一致的条件下，戶苇(尸力ra^/ites co顺w/ /s) 一石砾基质潜流湿地在2005年9月13日 11月21日期间，其去除效率分别 仅为CODcr 0. 616 g m2 d—、 TN 0. 024 g m—2 d—、 TP 0. 297 g m2 d_1;干物质 产量达到0. 751 kg m—2 a 、相应每年通过植被收获而去除的立物蓄氮量、立 物蓄磷量分别达到2.2 g m—2 a1， 5.39 g m—2 a1;芦苇单一植被湿地的蒸散量 达到1. 79 mm m—2 d—权利要求
1、一种适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统，包括湿地池，其特征在于在湿地池中栽种芦苇、茭白、水柳、水葱，芦苇行间杂以茭白、水柳、水葱行。
2、 根据权利要求1所述的适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统， 其特征在于芦苇行间杂以的茭白、水柳、水葱行为单种或多种。
3、 根据权利要求1所述的适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统， 其特征在于所述在湿地池中栽种的芦苇、茭白、水柳、水葱的行距为50 80 cm，株距20 50 cm。
4、 根据权利要求1所述的适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统， 其特征在于所述湿地基质为石砾基质，粒径约3 5 cm，厚度为60 80cm。
5、 根据权利要求1所述的适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统， 其特征在于所述湿地类型为表流型或潜流型人工湿地系统。
全文摘要
一种适用于城市社区的景观型中水处理湿地系统，包括湿地池，在湿地池中栽种芦苇、茭白、水柳、水葱，芦苇行间杂以茭白、水柳、水葱行，芦苇行间杂以的茭白、水柳、水葱行为单种或多种。其优点是净水效率高，植被产量高，适应范围广，建设成本低，运行管理方便，景观效果美好，湿地蒸散量大。
文档编号C02F3/32GK101544425SQ20091006197
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者闽 叶, 炜 尹, 杨国胜, 孟 王, 雷俊山, 雷阿林, 靖德兵 申请人:长江水资源保护科学研究所