一种表流湿地净化系统的制作方法

本实用新型涉及人工湿地领域，具体涉及一种表流湿地净化系统。

背景技术：

近几十年来，生物净化污水法优势越来越明显，主要包括传统活性污泥法、A/O法、AB 法、氧化沟、SBR序列间歇式活性污泥法、生态浮床和人工湿地等。20世纪70年代末发展起来的人工湿地生态工程，比其他传统的生物处理法有更多优势。人工湿地的优势主要体现在投资低、运行和管理费用低、能利用可再生能源(太阳能、风能)、对水量和水质变化适应能力强和生态安全等。目前，国内外学者大都将人工湿地看作用于水质改善功能的工程化湿地。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的，与天然湿地类似的生态系统，它充分利用了基质—微生物—植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。

沙质性表流湿地，由于沙质基底稳定性差，不能固定植物根系，湿地植物容易倒伏，现有技术难以对沙质基底的表流湿地实现水质改善。

同时，现有的的人工湿地技术中的介质主要为沙土和碎石等，由于孔隙率低和吸附容量小等特征，在运行中出现水力负荷低、易堵塞和处理效率低等技术问题。因此，急需开发一种经济高效和长期有效运行的多孔介质，来应对我国日益严重的水体污染的治理需求。

技术实现要素：

为了弥补以上领域的不足，本实用新型提供了一种表流湿地净化系统，强化湿地植物抗倒伏能力，稳定湿地植物根系，多孔材料能够有更大的比表面积，为微生物着床繁育增加空间，增强生物活性，强化表流湿地净化效果。

本实用新型采用如下所述技术方案：

一种表流湿地净化系统，包括种植毯1、生物绳2和水生植物3；所述生物绳2设置在表流湿地基质上，用作人工湿地填料；所述种植毯1设置在所述生物绳2上方，所述种植毯1 和生物绳2与表流湿地基质固定，所述种植毯1用于种植水生植物3；所述种植毯1上开有用于稳固水生植物的种植孔4，水生植物3穿过所述种植孔4，其根系位于所述种植毯1下方，与所述生物绳2接触；所述种植毯1是多孔材料，所述多孔材料的比表面积是 1800～2500m²/m³。

所述生物绳2铺设的厚度为2cm～10cm。

所述种植毯1的孔径分布范围是0.2mm～1.0mm。

所述种植毯1的气孔率是55％～70％。

所述种植毯1为聚氨酯泡沫塑料，厚度为10cm～25cm。

所述种植毯1的透水率为：30％≤透水率(％)≤80％。

所述种植毯1的热传导率:≤0.05W/m.K；耐热度:≥300℃；抗拉强度≥1.0kg。种植毯1不含黏结剂，无气味；耐腐蚀性：耐强酸、强碱；回弹性、复原性极好，抗拉强度≥1.0kg。

所述种植毯1通过固定钉固定在表流湿地基质上，固定钉间距为40cm～100cm。

所述种植孔4是十字孔，所述种植孔间距为10cm～25cm，开孔十字长度在3cm～5cm。

所述水生植物品种是香蒲、黄花鸢尾、三棱藨草、灯芯草和/或水葱。

本实用新型公开的强化表流湿地净化系统的优势在于：

本实用新型提供的强化表流湿地净化系统适用于各种湿地类型，尤其是沙质性表流湿地，由于沙质基底稳定性差，不能固定植物根系，导致湿地植物容易倒伏，现有技术难以对沙质基底的表流湿地实现水质改善，本发明提供的强化表流湿地净化系统能够稳定湿地植物根系，防止出现湿地植物倒伏的现象。

同时由于种植毯是由多孔材料制成的，其孔隙能透过气、液介质，能吸收能量，即有缓冲作用；另外，种植毯具有较窄的孔径分布范围和较高的气孔率与比表面积，被过滤物与多孔材料充分接触，其中的悬浮物、胶体物及污染物等被阻截在种植毯表面或内部，从而使得种植毯上微生物更快的增长，微生物对污染物的的净化效果更好；同时，种植毯具有有更大的比表面积，为微生物着床繁育增加空间，为微生物提供着床环境，增加微生物活性，强化表流湿地净化效果，微生物易着床挂膜，结合生物绳和湿地植物的作用可有效提高净化效率并且有助于湿地植物、生物绳在污水流动过程中的稳定性，并增加污染物与微生物以及多孔材料的接触面强化净化效率。

本实用新型中种植毯的透水率这个指标，大于80％会导致水流停留时间较短，会降低或者无法强化净化效果；而小于30％会导致水流停留时间较长，容易造成湿地堵塞。

附图说明

图1为表流湿地净化系统结构示意图；

图2为生物毯示意图；

其中，1-种植毯，2-生物绳，3、水生植物；4-种植孔。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本实用新型的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

测试氨氮、TN和TP以及COD的仪器是青岛动力伟业环保设备有限公司的DL-600B便携式多参数水质检测仪。

实施例1、表流湿地净化系统Ⅰ

如图1所示，本实施例的表流湿地净化系统，包括种植毯1，水生植物3和生物绳2；生物绳2密集铺设在表流湿地基质上，用于提供微生物载体；种植毯1铺设在所述生物绳2上方，种植毯1固定在表流湿地基质上，用于稳固植物；种植毯1上开有用于稳固植物的种植孔4，水生植物3穿过种植孔4，水生植物3穿过所述种植孔4，其根系位于所述种植毯1下方，水生植物3根系与生物绳2充分接触。

生物绳2铺设的厚度为2cm，直接铺设于湿地基质上。

种植毯1的材料是聚氨酯泡沫塑料，厚度为10cm。聚氨酯泡沫塑料种植毯1的生产方法参照申请公布号为：CN104829801A的专利申请的具体实施方式。制备出的聚氨酯泡沫塑料的比表面积为1800m²/m³，热传导率是0.05W/m.K；耐热度是300℃；不含黏结剂，无气味；耐腐蚀性：耐强酸、强碱；回弹性、复原性极好，抗拉强度是1.0kg，透水率(％)是30％，孔径分布范围是0.2～1.0mm，气孔率是55％。

如图2所示，种植孔4是十字孔，种植4孔间距为10cm，开孔十字长度为3cm。种植毯 1上种植的植物品种是香蒲、黄花鸢尾、三棱藨草、灯芯草、水葱，植物来源是野外采集。

种植毯1通过固定钉固定在表流湿地基质上，固定钉间距为40cm。

上述表流湿地净化系统中，微生物主要来自于自然界，通过提供种植毯和生物绳强化天然微生物活性。

使用上述表流湿地净化系统，对表流湿地的水质净化，实验证明，本系统能有效去除水污染物，如氨氮、TN和TP以及COD。

去除水污染物，如氨氮、TN和TP以及COD的实验及效果如下：

实验的地点是太湖三山岛，其中利用上述表流湿地净化系统Ⅰ的实验面积在60多平方米，种植植物香蒲30株/m²、黄花鸢尾20株/m²、三棱藨草30株/m²、灯芯草30株/m²、水葱 30株/m²，挂膜需要15～30天，种植后7天后开始试验，实验的周期8个月。用DL-600B便携式多参数水质检测仪测试水的污染指标的起始值氨氮4.50、TN5.85和TP1.22以及COD53.4，实验结束后测试水的污染指标是氨氮0.90、TN0.88和TP0.28以及COD7.48。

将上述表流湿地净化系统Ⅰ应用于表流湿地，待生物绳和种植毯挂膜后，氨氮、TN和TP 以及COD去除率分别可以达到80％、85％、77％和86％。

实施例2、强化表流湿地净化系统Ⅱ

本实施例的强化表流湿地净化系统，包括种植毯1，水生植物3和生物绳2；生物绳2密集铺在表流湿地基质上，用于提供微生物载体；种植毯1铺在生物绳2上方，种植毯1固定在表流湿地基质上，用于稳固植物；种植毯1上开有用于稳固植物的种植孔4，水生植物3 穿过所述种植孔4，其根系位于所述种植毯下方，水生植物3根系与生物绳2充分接触。

生物绳2铺设的厚度为10cm，直接铺设于湿地基质上。

种植毯1的材料是聚氨酯泡沫塑料，厚度为25cm。聚氨酯泡沫塑料种植毯1的生产方法参照申请公布号为：CN104829801A的专利申请的具体实施方式。制备出的聚氨酯泡沫塑料的比表面积是2500m²/m³，热传导率:0.03W/m.K；耐热度:350℃；无黏结剂，无气味；耐腐蚀性：耐强酸、强碱；回弹性、复原性极好，抗拉强度是1.6kg，透水率是80％，孔径分布范围是 0.2～1.0mm，气孔率是70％。

种植孔4是十字孔，种植孔间距为25cm，开孔十字长度为5cm。种植毯1上种植的植物品种是香蒲、黄花鸢尾、三棱藨草、灯芯草、水葱，植物来源是野外采集。

种植毯1通过固定钉固定在表流湿地基质上，固定钉间距为100cm。

上述表流湿地净化系统中，微生物主要来自于自然界，通过提供种植毯和生物绳强化天然微生物活性。

使用上述表流湿地净化系统，对表流湿地的水质净化，实验证明，本系统能有效去除水污染物，如氨氮、TN和TP以及COD。

去除水污染物，如氨氮、TN和TP以及COD的实验及效果如下：

实验的地点是太湖三山岛，其中利用上述表流湿地净化系统Ⅱ的实验面积在60多平方米，种植植物香蒲30株/m²、黄花鸢尾20株/m²、三棱藨草30株/m²、灯芯草30株/m²、水葱 30株/m²，挂膜需要15～30天，种植后7天后开始试验，实验的周期8个月。用DL-600B便携式多参数水质检测仪测试水的污染指标的起始值氨氮5.72、TN6.53和TP1.65以及COD53.9，实验结束后测试水的污染指标是氨氮0.86、TN0.78和TP0.30以及COD5.39。

将上述表流湿地净化系统Ⅱ应用于表流湿地，待生物绳和种植毯挂膜后，氨氮、TN和TP 以及COD去除率分别可以达到85％、88％、82％和90％。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。