4和沉水植物密植区段5组成，第二布置单元由无水生植物区段6和沉水植物密植区段7组成，第三布置单元由无水生植物区段8和挺水植物密植区段9组成。
[0030]所述挺水植物和沉水植物栽植于河涌原底泥3上。水流经进水口 I进入依次布置构成的自然复合式生态表面流系统，以平流方式通过所述自然平流式生态系统，从总出水口 2流出。
[0031]所述无水生植物区段4、6和8、沉水植物密植区段5和7、挺水植物密植区段9均以相同长宽比设计，优选长宽比为2:1。本实施例将长和宽分别设置为为5.0 !11和2.5 mo
[0032]本实施例在沉水植物密植区段5和7选择株高〈30 cm的苦草幼苗(其他实施例也可以在不同的沉水植物密植区段分别种植苦草或黑藻)，扦插至底泥3中；栽种密度为25
株 / m2。
[0033]在挺水植物密植区段9选择株高〈50 cm美人蕉、风车草、再立花的一种或几种的成体植株，扦插至底泥3中；栽种密度为5~7株/m2，若为混种，三种植物的比例优选为40%、30%、30%。
[0034]初期河涌水位通过人工控制在20 cm以下，待沉水植物、挺水植物生长良好后，逐步调节水深，使沉水植物区段水深控制在〈I m，挺水植物水深〈50 cm。
[0035]S2、所选自然河涌水体的TN、ΝΗ:-Ν、Ν03_-Ν、和TP浓度分别为:9.84± 1.47、
6.83±1.39,0.18±0.07,1.05±0.04 mg/L。
[0036]水体沿流动方向，通过底部较深(水深>1.5 m)的无植物区段时，水体因大气复氧主要以硝化反应为主；继续通过底部较浅(水深〈I m)的水生植物(挺水植物或沉水植物)密植区，水流在密植植物根茎的拦阻作用下，减缓水流速度，延程形成厌氧/缺氧区域并进行反硝化过程，由于水流在入水区交界面形成一定的上行流，进一步加强厌氧/缺氧效果，而在出水交界面连接下一个无植物区时，水深的变化带来水流平流的同时，出现下行流效果，进一步增加无植物区底部的大气复氧。通过无植物区与水生植物密植区的依次布置，实现连续的硝化反硝化过程。
[0037]对本实施例的系统总体而言，溶解氧逐渐上升，由进水端的3.23±0.64 mg/L提升至出水端的6.54±1.89 mg/L，显著提升了水体的溶解氧含量。
[0038]本实施例的系统有效降低了水体中氮含量，TN平均去除效率为42.3%，NH4+-N的平均去除率高于80%。
[0039]实施例2
S1、选择流速不高(〈2 m/s)的自然河涌，构建一种硝化反硝化脱氮自然平流式生态工法系统，如附图2所示，包括进水口 I和出水口 2，还包括4个布置单元，所述系统由第一布置单元、第二布置单元、第三布置单元和第四布置单元依次组成；所述第一布置单元由无水生植物区段4和沉水植物密植区段5组成，第二布置单元由无水生植物区段6和沉水植物密植区段7组成，第三布置单元由无水生植物区段12和沉水植物密植区段13组成，第四布置单元由无水生植物区段8和挺水植物密植区段9组成。
[0040]所述挺水植物和沉水植物栽植于河涌原底泥3上。水流经进水口 I进入依次布置构成的自然复合式生态表面流系统，以平流方式通过所述自然平流式生态系统，从总出水口 2流出。
[0041]所述无水生植物区段4、6、8和12、沉水植物密植区段5、7和13、挺水植物密植区段9均以相同长宽比设计，优选长宽比为2:1。本实施例将长和宽分别设置为为5.0 m和
2.5 m0
[0042]本实施例在沉水植物密植区段5、7和13选择株高〈30 cm的苦草幼苗(其他实施例也可以在不同的沉水植物密植区段分别种植苦草或黑藻)，扦插至底泥3中；栽种密度为25 株 / m2。
[0043]在挺水植物密植区段9选择株高〈50 cm美人蕉、风车草、再立花的一种或几种的成体植株，扦插至底泥3中；栽种密度为5~7株/m2，若为混种，三种植物的比例优选为40%、30%、30%。
[0044]初期河涌水位通过人工控制在20 cm以下，待沉水植物、挺水植物生长良好后，逐步调节水深，使沉水植物区段水深控制在〈I m，挺水植物水深〈50 cm。
[0045]S2、所选自然河涌水体的TN、NH:-N、NOf-N、和TP浓度分别为:10.12±2.45、
7.63±1.62,0.98±0.17,1.12±0.05 mg/L。
[0046]水体沿流动方向，通过底部较深(水深>1.5 m)的无植物区段时，水体因大气复氧主要以硝化反应为主；继续通过底部较浅(水深〈I m)的水生植物(挺水植物或沉水植物)密植区，水流在密植植物根茎的拦阻作用下，减缓水流速度，延程形成厌氧/缺氧区域并进行反硝化过程，由于水流在入水区交界面形成一定的上行流，进一步加强厌氧/缺氧效果，而在出水交界面连接下一个无植物区时，水深的变化带来水流平流的同时，出现下行流效果，进一步增加无植物区底部的大气复氧。通过无植物区与水生植物密植区的依次布置，实现连续的硝化反硝化过程。
[0047]对本实施例的系统总体而言，溶解氧逐渐上升，由进水端的3.23±0.64 mg/L提升至出水端的7.56±0.89 mg/L，显著提升了水体的溶解氧含量。
[0048]本实施例的系统有效降低了水体中氮含量，TN平均去除效率为55.8%，NH4+-N的平均去除率高于90%。
【主权项】
1.一种用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，包括总进水口和总出水口，其特征在于，还包括η个布置单元，η为正整数，所述布置单元由通过水生植物有无的生态工法营造的不同环境条件表面流的区段部分组成，所述区段部分分别为无水生植物区段和水生植物密植区段，依次布置构成自然复合式生态表面流系统，水流经进水口进入所述系统并以平流方式通过所述自然平流式生态系统，从总出水口流出；所述水生植物为沉水或挺水植物。
2.根据权利要求1所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，无水生植物区段的水深>1.5 m，水生植物密植区段的水深〈I m。
3.根据权利要求1所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，所述无水生植物区段或水生植物密植区段的长宽比均为2:1。
4.根据权利要求1所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，所述η不小于3 ;优选所述η的取值为3、4或5。
5.根据权利要求4所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，所述η为3，布置单元为3个，所述系统由第一布置单元、第二布置单元和第三布置单元依次组成；所述第一布置单元和第二布置单元分别由无水生植物区段和沉水植物密植区段组成，所述第三布置单元由无水生植物区段和挺水植物密植区段组成。
6.根据权利要求1至5任一项所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，所述沉水植物密植区段的水深为0.5?I m，挺水植物密植区段的水深为〈0.5 m，无植物区的水深为>1.5 m。
7.根据权利要求6所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，所述沉水植物的初始种植高度为0.2m?0.3 m ;所述挺水植物的初始种植高度为不大于0.5 m。
8.根据权利要求6所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，所述沉水植物为苦草或黑藻的一种或几种；挺水植物为美人蕉、风车草、再立花或香蒲的一种或几种。
9.根据权利要求1至8任一项所述用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统，其特征在于，所述系统在植物生长良好后引入鱼类，形成闭合生态链；优选所述鱼类为草鱼或罗非鱼的一种或几种。
10.一种用于河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态工法，其特征在于，包括以下步骤: s1.构建权利要求1至9任一项所述的系统； s2.将含氮废水从总进水口引入，水流以水平自流方式依次流经η个布置单元，形成连续的好氧/厌氧过程，完成硝化/反硝化脱氮生态处理过程，从总出水口流出。
【专利摘要】本发明公开了一种河涌或水塘的硝化反硝化脱氮自然平流式生态系统及工法，通过水生植物有无的生态工法营造不同环境条件的河涌系统，利用水流运行中通过连续的无水生植物区与水生植物密植区布置单元，以科学模拟A/O工艺实现自然平流式表面流系统，保证水流均匀推流并充分与水生植物和底质接触，形成连续的好氧、缺氧或厌氧部分，达成连续且充分反应的硝化反硝化脱氮过程。本发明功能分区明显、对于氮素去除效果较好，工艺过程易于管理和控制，投资少、运行费用低，且生态工法在保证水质效果的同时兼具增强水环境观赏性功能，可广泛应用于具有一定流速的城镇河涌与乡村水塘的面源污染生态处理中。
【IPC分类】C02F3-32, C02F3-30
【公开号】CN104787887
【申请号】CN201510156548
【发明人】杨扬, 王铭, 陶然, 李丽, 杨凤娟, 乔永民
【申请人】暨南大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月3日