水质净化系统及水质净化方法与流程

本发明涉及水净化领域，且特别涉及水质净化系统及水质净化方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展以及城镇化进程的加快，房地产行业迅速发展，居住小区的建设有了质的飞越，其景观设计及效果受到前所未有的重视，也是作为住宅产品宣传展示的重点之一。居住小区内水景设计迅速在房地产行业里展开与盛行。水景作为小区居住景观一个重要元素，其景观效果、环境质量的好坏，直接影响着居民的身心健康。目前，大多数的居住小区水体都是封闭式，水体流动缓慢或基本处于静止，水体自净能力差。随着水体内部污染物质的存在和外来污染物质的持续进入，如果不能及时得到清除，必然导致水体逐渐富营养化，水体蓝藻大量繁殖，阻碍阳光对水体照射以及降低水体中溶解氧浓度，引起水底中相关细菌发生厌氧反应，分解有机污染物，产生甲烷、硫化氢等气体，使水体发黑、发臭。从而导致水景水质恶化，逐渐失去景观的观赏价值，严重影响周围居民的生活环境。

特别针对含有鱼类、植物类的景观水体，鱼类、植物等生物是产生大量内源污染的主要来源，鱼类排泄物、植物枯枝烂叶等会引起水体水质快速恶化，导致水体的混浊度大幅度增加，从而使水体景观失去观赏价值。

国内外已建立起许多成熟有效的污水处理方法：好氧生物处理法、厌氧生物处理法、接触稳定法、生物接触氧化法、活性污泥发处理工艺等，但由于景观水体污染往往不同于生活污水、工业废水等传统的污水类型，其具有的生态功能、污染程度、污染周期以及景观需求等特点，加上这些方法存在基础建设、运行成本等费用昂贵，后期运行、维护技术难度大等缺点，难以直接在居住小区景观水体净化方面采用这些处理技术来进行推广和应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水质净化系统，该水质净化系统能够自动运行，系统能够在较长时间处于稳定的状态，水体的自净能力较强，系统中的水体能够保持较高的透明度；该水质净化系统能够吸收、消化、分解和转移水体中的氮、磷营养物及有机物、无机物等，降低水体的富营养化程度，防治水体出现发黑、发臭。

本发明的另一目的在于提供一种水质净化方法，该方法不仅提高了水体的流动性，还能增加水体在生态系统的停留时间，提高水体生态净化的反应效果；同时，避免过滤循环系统的全天运行，节约能源。

本发明是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种水质净化系统，其包括水景系统和过滤循环系统，水景系统包括人工湿地、水下森林和生态浮岛，人工湿地连接水下森林，生态浮岛漂浮于水下森林，过滤循环系统用于实现人工湿地和水下森林的水循环。

本发明较佳的实施例中，上述人工湿地的面积占水质净化系统总面积的20-40％。

本发明较佳的实施例中，上述水下森林的面积占水质净化系统总面积的60-80％。

本发明较佳的实施例中，上述生态浮岛的面积占水下森林面积的10-30％。

本发明较佳的实施例中，上述水下森林中种植的水生植物选自苦草、黑藻、金鱼草和狐尾藻中的至少一种。

本发明较佳的实施例中，上述人工湿地包括水生植物和填料基质，水生植物种植于填料基质。

本发明较佳的实施例中，上述填料基质选自沸石、陶粒、砾石、石灰石、煤渣和麦饭石中的至少一种。

本发明较佳的实施例中，上述水生植物选自风车草、紫砂草、香蒲、菖蒲中的至少一种。

本发明较佳的实施例中，上述生态浮岛上种植的植物选自黄花鸢尾、水生美人蕉和萍蓬草中的至少一种。

本发明提出一种水质净化方法，其包括用上述水质净化系统进行水质净化，以1-2h为间隔运行过滤循环系统，且过滤循环系统的运行时间为1-2h。

本发明实施例的水质净化系统及水质净化方法的有益效果是：该水质净化系统能够自动运行，系统能够在较长时间处于稳定的状态，水体的自净能力较强，系统中的水体能够保持较高的透明度；该水质净化系统能够吸收、消化、分解和转移水体中的氮、磷营养物及有机物、无机物等，降低水体的富营养化程度，防治水体出现发黑、发臭。该水质净化方法不仅提高了水体的流动性，还能增加水体在生态系统的停留时间，提高水体生态净化的反应效果；同时，避免过滤循环系统的全天运行，节约能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1的人工湿地和水下森林的连接关系示意图；

图2为本发明实施例2的人工湿地和水下森林的连接关系示意图；

图3为本发明实施例3的人工湿地和水下森林的连接关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的水质净化系统及水质净化方法进行具体说明。

本发明的水质净化系统包括水景系统和过滤循环系统，且上述过滤循环系统用于实现水景系统中的水循环。

详细地，上述水景系统包括人工湿地、水下森林和生态浮岛，其中生态浮岛可以漂浮于水下森林的表面，水下森里可以与人工湿地连接，上述的水下森林与人工湿地的连接是指水下森林与人工湿地中的水体可以在两者之间进行交换，即水下森林中的水体可以流入人工湿地，人工湿地中的水体也可以流入水下森林，进而使两者之间的水体进行交换等，有利于快速进行水质的净化。

上述的人工湿地的数量例如可以是3个或2个，水下森林的数量可是是2个、3个等，过滤循环系统的数量可以是1个、2个等，对于人工湿地、水下森林和过滤循环系统的具体数量在此不作具体限定，可以根据需要净化的水体的面积、设置该水质净化系统的小区面积等进行具体的选择。

需要说明的是，本发明的过滤循环系统可以是市面上各种具有水体过滤净化等功能的过滤循环系统。

进一步地，上述人工湿地的占地面积可以是整个水质净化系统的20-40％，且可以采用表面流式、水平潜流式、垂直流式中的一种或几种组合形式。人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，是一种良好、高效地水质净化方式。

人工湿地可以包括水生植物和填料基质，且水生植物可以种植于填料基质中。上述填料基质可以选自沸石、陶粒、砾石、石灰石、煤渣和麦饭石中的至少一种，且在采用多种填料基质时，可以采用层叠的设置方式，例如：下层为沸石、中层为陶粒、上层为煤渣，还可以进一步在表层铺上种植土；种植于填料基质的水生植物可以选自风车草、紫砂草、香蒲、菖蒲中的至少一种。填料基质即可以用于种植水生植物，使水生植物在填料基质上生根、定植，还可以用于保持人工湿地内部足量的水分。

需要说明的是，当人工湿地种植多种水生植物时，在只有一个人工湿地的情况下，可以直接在一个人工湿地上混种多种水生植物；在具有两个及两个以上的人工湿地种植多种水生植物时，可以是分别在不同的人工湿地上各种植一种水生植物，例如：设置3个人工湿地，一个是风车草人工湿地、一个是紫砂草人工湿地、一个是香蒲人工湿地；也可以是在各个人工湿地上均混种不同的水生植物，例如：设置2个人工湿地，均混种风车草和香蒲；还可以是既有种植单一水生植物人工湿地，也有混种水生植物的人工湿地，例如：设置2个人工湿地，一个种植香蒲，另一个混种风车草和香蒲。

水下森林的占地面积可以是整个水质净化系统的60-80％，水下森林是指在水中种植沉水植物，由水和沉水植物共同组成生态系统。进一步地，水下森林中种植的水生植物(沉水植物)可以选自苦草、黑藻、金鱼草和狐尾藻中的至少一种。再进一步地，水下森林中水生植物的种植密度可以是5-25丛(株)/m²，水生植物在种植时，采用适当的种植密度可以防止植物之间彼此竞争养分和光照等，使水下的沉水植物都能够良好的生长，并且对水体进行净化，给水体提供氧气，防止水体富营养化。而且，由于水生植物在水中种植的密度适宜，能够进一步地提高水生植物对水质的净化能力。

需要说明的是，在同一个水下森林中可以种植一种水生植物，也可以混种不同的水生植物。当水下森林的数量大于等于2个时，种植多种水生植物的具体方式可以是2个水下森林均混种水生植物，例如设置2个水下森林，均混种苦水草和黑藻；还可以是各个水下森林分别种植不同的、单一品种的水生植物，例如：设置2个水下森林，一个种植苦水草，另一个种植黑藻；还可以是既有种植单一水生植物的水下森林，还有混种水生植物的水下森林，例如：设置2个水下森林，一个种植苦水草，另一个混种苦水草和黑藻。

前述的漂浮于水下森林的生态浮岛的面积占上述水下森林面积的10-30％，且生态浮岛可以散置于水下森林水域的中间或岸边，在此不作具体限定。生态浮岛上种植的植物选自黄花鸢尾、水生美人蕉和萍蓬草中的至少一种。在水下森林的水域上设置生态浮岛能够进一步地增强水体的自净能力，以及增强该水质净化系统的自净能力，同时，以适宜的面积占比设置生态浮岛，还可以避免生态浮岛所占的面积太大影响阳光对水下森林的照射，以确保水下森林的水生植物能够接受到适宜的光照，正常生长，促进该水质净化系统对污水的快速净化。

需要说明的是，多个生态浮岛种植多种水生植物时，具体种植方式，可以参照多个水下森林种植多种水生植物时的种植方式。

本发明的水质净化系统中具有多种不同的生命活动，在各种生命活动的消化、代谢等作用中，能够吸收、消化、分解、转移水体中的氮、磷等营养物质及有机物、无机物等，降低水体的富营养化程度，防治水体出现发黑、发臭等。该水质净化系统的水体是循环流动的，具有较强的自净能力，能够维持水体较高的透明度，达到“流水不腐”的目的。

需要进一步说明的是，本发明的水质净化系统在设置于具体的居住小区等地时，可以根据居住小区的具体地形情况、生活污水排放情况等进行具体地总面积设计、人工湿地的具体占比、水下森林的具体占比等。

本发明的水质净化系统在进行水质净化时，可以以1-2h为间隔运行过滤循环系统，且过滤循环系统的运行时间为1-2h，间隔运行可以有效的节省能源，同时又不会降低水质的净化效率和效果。

以下结合实施例对本发明的水质净化系统及水质净化方法作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例中的水质净化系统具有3个人工湿地、2个水下森林和水下森林总面积的10％的生态浮岛，其中3个人工湿地的总面积占水质净化系统总面积的30％，2个水下森林的总面积占水质净化系统总面积的70％。3个人工湿地和2个水下森林的具体连接方式是间隔相连的，即两个人工湿地之间连接一个水下森林，两个水下森林之间连接一个人工湿地。该水质净化系统中还设置有过滤循环系统，且该过滤循环系统连接最外部的两个人工湿地，以实现整个水质净化系统的水系循环。

3个人工湿地是水平潜流式且均是单一水生植物人工湿地：风车草人工湿地、紫砂草人工湿地和香蒲人工湿地。人工湿地所采用的填料基质是：下层是沸石、中层为陶粒、上层为砾石、表层为种植土。

2个水下森林采用单一水生植物水下森林：苦水草水下森林和黑藻水下森林，每个水下森林中水生植物的种植密度是10丛(株)/m²。

生态浮岛可以均匀的漂浮于水下森林的表面，且生态浮岛上可以种植黄花鸢尾和水生美人蕉。

本实施例中的3个人工湿地和2个水下森林以及过滤循环系统的具体连接关系请参照图1。本实施例的水质净化系统的工作原理如下：过滤循环系统连接第一个人工湿地和最后一个人工湿地，水体通过水动力循环装置可以从最后一个人工湿地进入第一个人工湿地，重新进入水质循环系统，实现生态循环净化，其过滤循环系统采用间隔运行的方式，间隔及运行的时间为1h，不仅提高了水体的流动性，还能增加水体在生态系统的停留时间，提高水体生态净化的反应效果；同时，避免过滤循环系统的全天运行，节约能源。

实施例2

本实施例中的水质净化系统具有2个人工湿地、2个水下森林和水下森林总面积的15％的生态浮岛，其中2个人工湿地的总面积占水质净化系统总面积的40％，2个水下森林的总面积占水质净化系统总面积的60％。2个人工湿地和2个水下森林的具体连接方式是间隔相连的，即两个人工湿地之间连接一个水下森林，两个水下森林之间连接一个人工湿地。该水质净化系统中还设置有2个过滤循环系统，且该2个过滤循环系统中的其中一个连接2个人工湿地，另一个连接一个人工湿地和一个水下森林，以实现整个水质净化系统的水系循环。

2个人工湿地是水平潜流式且均是混种水生植物人工湿地：2个人工湿地上均混种有菖蒲和香蒲。人工湿地所采用的填料基质是：下层是沸石、中层为陶粒、上层为煤渣和麦饭石、表层为种植土。

2个水下森林采用混种水生植物水下森林：均混种有金鱼草和狐尾藻，每个水下森林中水生植物的种植密度是15丛(株)/m²。

生态浮岛可以均匀的漂浮于水下森林的表面，且生态浮岛上可以种植萍蓬草。

本实施例中的2个人工湿地和2个水下森林以及过滤循环系统的具体连接关系请参照图2。2个过滤循环系统分别连接2个人工湿地和一个水下森林，水体通过过滤循环系统从2个人工湿地进入水下森林(上游)，实现整个水质净化系统的水体循环，还能够提高水动力学特征，有利于增强水质净化系统的循环净化效果；2个过滤循环系统可以轮流、间隔运行，即当其中一个过滤循环系统工作时，另一个不运行，之后再进行交换。间隔时间为2h，每次运行时间2h；一方面可以提高水体的流动性，另一方面还可以增加水体在水质净化系统的停留时间，提高水体生态净化反应效果，还有一方面能够节约能源。

实施例3

本实施例中的水质净化系统具有2个人工湿地、1个水下森林和水下森林总面积的10％的生态浮岛，其中2个人工湿地的总面积占水质净化系统总面积的20％，1个水下森林的总面积占水质净化系统总面积的80％。2个人工湿地和1个水下森林的具体连接方式是间隔相连的，即两个人工湿地之间连接一个水下森林。该水质净化系统中还设置有过滤循环系统，且该过滤循环系统连接2个人工湿地。

2个人工湿地是水平潜流式且均是混种水生植物人工湿地：2个人工湿地上均混种有菖蒲和香蒲。人工湿地所采用的填料基质是：下层是沸石、中层为陶粒、上层为石灰石、表层为种植土。

水下森林种植有金鱼草，水下森林中水生植物的种植密度是25丛(株)/m²。

生态浮岛可以均匀的漂浮于水下森林的表面，且生态浮岛上可以种植萍蓬草和美人蕉。

本实施例中的2个人工湿地和1个水下森林以及过滤循环系统的具体连接关系请参照图3。过滤循环系统分别连接2个人工湿地，水体通过过滤循环系统实现整个水质净化系统的水体循环，还能够提高水动力学特征，有利于增强水质净化系统的循环净化效果；过滤循环系统可以间隔运行，间隔时间为1，每次运行时间1h；一方面可以提高水体的流动性，另一方面还可以增加水体在水质净化系统的停留时间，提高水体生态净化反应效果，还有一方面能够节约能源。

对实施例1-3的水体进行检测，具体检测方法参照中国环境科学出版社《水和废水监测分析方法》第四版进行。检测结果表面实施例1-3中的水体均符合《地表水环境质量标准》gb3838-2002中规定的v类标准，可以说明本发明的水质净化系统具有良好的水质净化的效果。

综上所述，本发明实施例的水质净化系统及水质净化方法的有益效果是：该水质净化系统能够自动运行，系统能够在较长时间处于稳定的状态，水体的自净能力较强，系统中的水体能够保持较高的透明度；该水质净化系统能够吸收、消化、分解和转移水体中的氮、磷营养物及有机物、无机物等，降低水体的富营养化程度，防治水体出现发黑、发臭。该水质净化方法不仅提高了水体的流动性，还能增加水体在生态系统的停留时间，提高水体生态净化的反应效果；同时，避免过滤循环系统的全天运行，节约能源。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。