一种用于削减入河面源污染的河滩台地人工湿地系统的制作方法

本发明涉及水污染控制与治理领域，具体涉及一种用于削减入河面源污染的河滩台地人工湿地系统。

背景技术：

面源污染型河流的治理是水环境综合治理领域的聚焦热点之一。面源污染物主要来源包括农业农村面源污染、雨水径流及干湿沉降三大部分。其中，农业农村面源污染物主要源自养殖业、种植业和农村生活污水。雨水径流污染物按照有无雨水管网分为雨水管网初期雨水和无雨水管网地区的初雨径流。此外还包括直接进入河流水体的干湿沉降污染物。

面源污染物的流失往往随着降雨而发生，其污染特征为量大面广、冲击性强、来源复杂。面源污染物入河后，极易导致水体氮磷超标而呈现富营养化，增加水华爆发风险，并诱导产生一系列的负面生态效应。由于面源污染具有分散性、随机性、多样性等特征，因此治理难度较大。

利用人工湿地处理面源污染是近年来发展起来的新型面源污染处理技术，现有专利技术中的人工湿地处理技术虽然在一定程度上能够实现对面源污染处理，但其仍存在缺陷：

（1）农田地表径流、农田排水和地下渗漏，不易收集到人工湿地，后进行净化削减，直接进入水体而形成的面源污染；

（2）雨水径流中污染物的浓度大时，传统的人工湿地会产生淤泥、堵塞现象，使水力传导性、湿地处理效果和运行寿命降低；

（3）遇到降雨天气时，初期雨水和其它水质较好的雨水都通过传统的人工湿地，没有考虑溢流工况，造成处理负荷大。

技术实现要素：

综上所述，为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于削减入河面源污染的河滩台地人工湿地系统，使得面源污水得到有效收集、过滤净化，可保障入河水质。遇到降雨天气时，也可以溢流一部分直接入河道，减少人工湿地的占地面积。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于削减入河面源污染的河滩台地人工湿地系统，包括：植草沟、溢流井、配水渠、生态滞留塘、一级台地湿地处理单元、二级台地湿地处理单元、集水渠及放空排水渠，其中，植草沟用于收集面源污染的污水，通过排水管道与溢流井连通，溢流井通过连接管与配水渠连接，配水渠通过布水管道向生态滞留塘配水，生态滞留塘通过连接管道与一级台地湿地处理单元连通布水，一级台地湿地处理单元通过连接管道与二级台地湿地处理单元连通布水，二级台地湿地处理单元通过集水渠收集后排入河流；所述溢流井、配水渠、生态滞留塘、一级台地湿地处理单元、二级台地湿地处理单元及集水渠均能排空流入放空排水渠。

进一步，所述植草沟采用倒抛物型，从上至下依次包括植物滞水过滤层、种植土层、黏土防渗层和素土夯实层，所述种植土层用于种植植被。

进一步，所述溢流井设置有溢流管与排空管，均与放空排水渠相连接。

进一步，所述生态滞留塘配置沉水植物与浮叶植物。

进一步，所述一级台地湿地处理单元中设有填料基质，所述填料基质的组成结构由下至上依次为粒径为40~60mm的块石层、粒径为20~40mm的卵石或砾石层、粒径为20~40mm的生物填料层、无纺布层、粒径为5~10mm的生物陶粒层和土壤层，并在所述填料基质的表面种植水生植物。

进一步，所述二级台地湿地处理单元中设有填料基质，所述填料基质的组成结构由下至上依次为粒径为40~60mm的块石层、粒径为20~40mm的卵石或砾石层、粒径为20~40mm的除磷填料层、无纺布层、粒径为5~10mm的生物陶粒层和土壤层，并在所述填料基质的表面种植水生植物。

进一步，所述生物填料层为一级台地湿地处理单元的核心净化层，是微生物菌剂与填料的复合物，所述微生物菌剂的种类为硝化细菌、反硝化芽孢杆菌、水生黄杆菌、光合细菌和酵母菌的混合菌剂；所述填料为水泥10-30wt%、粉煤灰50-70wt%、麦饭石1-10wt%、膨润土1-7wt%、石膏1-5wt%、生石灰1-5wt%混合组成。

进一步，所述除磷填料层为二级台地湿地处理单元的核心净化层，由生铁粉、石灰石和蛭石组成。

进一步，在所述一级台地湿地处理单元或二级台地湿地处理单元底部铺设hdpe防渗土工膜。

进一步，在所述生态滞留塘与一级台地湿地处理单元、一级台地湿地处理单元与二级台地湿地处理单元之间设置湿地挡墙。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明技术方案的湿地系统中植草沟有利于污水的集中处理和生态净化，植草沟中种植植物，当植物生长到一定的密度都可以拦截大部分颗粒态污染物。

2、本发明技术方案通过在溢流井中设置溢流管，有效解决雨季水量大的问题。

3、本发明技术方案对传统的人工湿地进行改造，新增湿地内部污泥收集与排出系统，能定期排出湿地内部污泥，缓解人工湿地长期运行造成的堵塞问题，使人工湿地保持最佳的处理能力，提高污水治理效果，延长其使用寿命。

4、本发明两个并联的处理系统共用一个放空排水渠，减少投资；可通过调整处理区单元的数量和尺寸大小，按照串联或者并联的组合方式，以适用于不同的处理规模。

5、本发明起到了对入河污染物进行生态拦截和净化的作用，达到了削减河道面源污染的目的，进而增强了河流的自净能力，充分发挥了河滩台地人工湿地系统的生态功能。

6、本系统具有处理负荷高、脱氮除磷效果好、且操作简便等优势，具有较高的社会经济效益和生态效益。

附图说明

图1为本发明实施例1的湿地系统平面布置图；

图2为植草沟断面结构示意图；

图3为溢流井结构示意图；

图4为图3的正视图；

图5为台地湿地系统的断面结构示意图；

图中：1、植草沟，1-1、植物滞水过滤层，1-2、植被，1-3、种植土层，1-4、黏土防渗层，1-5、素土夯实层，2、溢流井，3、配水渠，4、生态滞留塘，5、一级台地湿地处理单元，6、二级台地湿地处理单元，7、集水渠，8、湿地挡墙，9、连接管道，10、溢流管，11、排空管，12、阀门，13、放空排水渠，14、集泥槽，15、排泥管。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式来进一步详细的说明本发明。

实施例1

图1~图5示出了本发明一种用于削减入河面源污染的河滩台地人工湿地系统的具体实施方式。参阅图1~图5，该河滩台地人工湿地系统包括：植草沟1、溢流井2、配水渠3、生态滞留塘4、一级台地湿地处理单元5、二级台地湿地处理单元6、集水渠7及放空排水渠13。植草沟1用于收集面源污染的污水，通过排水管道与溢流井2连通，溢流井2通过连接管与配水渠3连接，配水渠3通过布水管道向生态滞留塘4配水，生态滞留塘4通过连接管道9与一级台地湿地处理单元5连通布水，一级台地湿地处理单元5通过连接管道9与二级台地湿地处理单元6连通布水，二级台地湿地处理单元6通过集水渠7收集后排入河流。所述溢流井2、配水渠3、生态滞留塘4、一级台地湿地处理单元5、二级台地湿地处理单元6及集水渠7底部均设有排泥管及阀门，并与放空排水渠13相通，减缓各单元淤泥、堵塞现象，提高湿地系统的处理效果和运行寿命。

如图2所示，植草沟1采用倒抛物型，从上至下依次包括植物滞水过滤层1-1、种植土层1-3、黏土防渗层1-4和素土夯实层1-5。植草沟1土路肩和种植土层1-3之间的坡度比为1∶0.6~3，土路肩宽为60cm~150cm，以方便面源污水汇入。

所述种植土层1-3用于种植植被1-2，植被1-2包括沿阶草、麦冬、白喜草等地被植物；种植密度为15~25株/m²，株高为10~30cm，根系带土。种植土层1-3表面可铺100~150mm的碎石，增强过滤作用。

如图3和4所示，所述溢流井2的设置是为了解决因降水而造成的处理负荷增加，蓄水层液位过高时紧急排水使用；所述溢流井2设置有溢流管10与排空管11，均与放空排水渠13相连接；溢流管10用于液位过高时排水使用，所述排空管11设有阀门12，打开阀门12用于放空排泥沙使用。

所述配水渠3设有进水管，溢流井2通过连接管与进水管连接，向配水渠3内供水，所述配水渠3与所述生态滞留塘4相邻的侧面均设有布水管道，配水渠3通过布水管道向生态滞留塘4配水。

如图1与图5所示，所述生态滞留塘4设置在配水渠3和一级台地湿地处理单元5之间，发挥其物理沉降和蓄水功能，拦截大部分漂浮杂物、悬浮物及沉积泥沙，以防止后续台地湿地处理单元堵塞。生态滞留塘4配置黑藻、菹草、苦草等沉水植物与睡莲、荷花等浮叶植物，沉水植物种植密度为15~25株/m²，株高为10~30cm，根系带土。实现对部分有机污染物、总氮和总磷的削减。

如图5所示，所述一级台地湿地处理单元5中设有填料基质，所述填料基质的组成结构由下至上依次为粒径为40~60mm的块石层、粒径为20~40mm的卵石或砾石层、粒径为20~40mm的生物填料层、无纺布层、粒径为5~10mm的生物陶粒层和土壤层，并在所述填料基质的表面种植水生植物。所述种植水生植物包括黄菖蒲、溪荪鸢尾、西伯利亚鸢尾、旱伞草、千屈菜中的一种或几种的组合，种植密度为15~25株/m²，株高为50~120cm，根系带土。

所述生物填料层为一级台地湿地处理单元5的核心净化层，是微生物菌剂与填料的复合物，其特点为微生物菌剂与填料的复合物碾碎200目后放于水中可以镜检出一定量的活菌，容重＞1.5吨/立方，孔隙率＞0.3。所述微生物菌剂的种类为硝化细菌、反硝化芽孢杆菌、水生黄杆菌、光合细菌和酵母菌的混合菌剂；所述填料为水泥10-30wt%、粉煤灰50-70wt%、麦饭石1-10wt%、膨润土1-7wt%、石膏1-5wt%、生石灰1-5wt%混合组成。

所述一级台地湿地处理单元5底部铺设hdpe防渗土工膜，中心设置集泥槽14，两边坡度设置为3%~6%，所述集泥槽14底部中心设有排泥管15，在排泥管15的一端设有排泥管阀门并与放空排水渠13相通。

如图5所示，所述二级台地湿地处理单元6中设有填料基质，所述填料基质的组成结构由下至上依次为粒径为40~60mm的块石层、粒径为20~40mm的卵石或砾石层、粒径为20~40mm的除磷填料层、无纺布层、粒径为5~10mm的生物陶粒层和土壤层，并在所述填料基质的表面种植水生植物。种植水生植物包括黄菖蒲、溪荪鸢尾、西伯利亚鸢尾、旱伞草、千屈菜中的一种或几种的组合。种植密度为15~25株/m²，株高为50~120cm，根系带土。

所述除磷填料层为二级台地湿地处理单元6的核心净化层，由生铁粉（粒径为150-500μm、含单质铁含量为80-95wt%）、石灰石（cao）和蛭石组成；所述除磷填料层制作方法为利用粘结剂将生铁粉、石灰石包裹在蛭石上；所述除磷填料层所用粘结剂为水泥、水玻璃其中一种或两种，能高效除磷、化学固磷。其特点为磷吸附能力＞180mg/kg，磷去除率＞80%，容重＞1.75吨/立方，孔隙率＞0.3。

所述二级台地湿地处理单元6底部铺设hdpe防渗土工膜，中心设置集泥槽14，两边坡度设置为3%~6%，所述集泥槽14底部中心设有排泥管15，在排泥管15的一端设有排泥管阀门并与放空排水渠13相通。

所述二级台地湿地处理单元6与所述集水渠7相邻侧面设有均匀收集管，后通过集水渠7排入河道。

如图5所示，在生态滞留塘4与一级台地湿地处理单元5、一级台地湿地处理单元5与二级台地湿地处理单元6之间设置湿地挡墙8，并在湿地挡墙8中间设置连接管道9。

所述湿地挡墙8能够逐渐分解高差，底端埋设于相邻处理单元之间且底端均向外延伸有定位座，定位座能够增加湿地挡墙8底部的宽度，进一步提升湿地挡墙8的稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。