專利名稱：一種人工濕地及其建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境生態(tài)工程中的人工濕地凈化城市污水和含鹽污水領(lǐng)域，具體涉及一種凈化城市污水和含鹽污水的人工濕地及其建造方法。
背景技術(shù)：
人工濕地是一種為處理廢水而利用工程措施模擬自然濕地建造的生態(tài)系統(tǒng)，主要由介質(zhì)、植物和微生物構(gòu)成，它主要利用系統(tǒng)中基質(zhì)-水生植物-微生物的物理、化學(xué)、生物的三重協(xié)同作用，通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。人工濕地的植物可吸收富集污染物，提供能量，景觀美，為微生物提供生境等而具有重要作用。目前歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家大量用人工濕地進(jìn)行生活和工業(yè)污水凈化，起到非常好的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)也有大量人工濕地建設(shè)并用于生產(chǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行中，由于傳統(tǒng)人工濕地填料主要是礫石、沙子等，由于孔隙率低，充氧效果不好等原因，長(zhǎng)期運(yùn)行中易出現(xiàn)堵塞，處理效率低，景觀效果欠佳等問題。對(duì)受污染的水體進(jìn)行修復(fù)，已是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要，尋找先進(jìn)實(shí)用、造價(jià)低廉的技術(shù)迫在眉睫。由于人工濕地處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)出水質(zhì)量好，其造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)遠(yuǎn)低于常規(guī)處理技術(shù)，并具有良好的景觀效果，特別適用于河道及近海的污水處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、處理效率高、處理效果好、操作方便、能較好的衍生微生物種群、適應(yīng)性廣、景觀效果好的人工濕地及其建造方法，利用該人工濕地可以很好的凈化工業(yè)或生活污水，包括可用于面源污染(建立小型人工濕地)、河流污染(河岸過濾帶)、污染的海水(岸邊)等。本發(fā)明通過運(yùn)用沿海地區(qū)大量廢棄的蠔殼作為人工濕地的填料，通過與搭配種植的植物共同提高污水凈化效果和景觀的觀賞性，特別是該技術(shù)可適用于含鹽污水的處理， 解決了含鹽污水處理的技術(shù)難題，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。本發(fā)明的人工濕地，包括人工濕地池，其特征在于，在人工濕地池中具有一層蠔殼作為填料，在蠔殼上面種植有水生植物。所述的蠔殼層的厚度優(yōu)選為2 細(xì)，進(jìn)一步優(yōu)選為3. 5m。在所述的蠔殼層下部可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，必要時(shí)可布置曝氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)。通過曝氣進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，實(shí)行充氧，可提高處理效率，使得人工濕地受環(huán)境氣候的影響較小。水生植物可根據(jù)1、水質(zhì)要求不同的水質(zhì)選取不同的種類；2、景觀要求開花，不開花，葉片形態(tài)顏色等來選擇能在蠔殼上生長(zhǎng)的植物。優(yōu)選為象草(Permisetnm purpureum) > Ir (Cyperus malaccensis Lam. subsp. Malaccensis)禾口風(fēng)車草(Cyperus alternifolius)中的一種或數(shù)種。經(jīng)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，象草能耐水淹，可不長(zhǎng)在土壤中，而直接生長(zhǎng)在蠔殼中。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，象草、茳芏和風(fēng)車草三種水生植物能夠在蠔殼上長(zhǎng)勢(shì)良好，其根系能夠很好的固定住蠔殼層，并可吸收富集污染物，能用作處理含鹽污水，如處理海濱淡鹽水交接地帶的污水最為適合，效果很好。本發(fā)明還提供了人工濕地的建造方法，該方法包括以下步驟，將蠔殼鋪于人工濕地的人工濕地池中作為填料，然后再在蠔殼上面種植水生植物。本發(fā)明以蠔殼代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工濕地的礫石和沙子作為人工濕地的填料，具有以下優(yōu)占.
^ \\\ ·(1)蠔殼本身含有殼聚糖和微量元素，適合微生物生長(zhǎng)，特別是耐鹽微生物，并且蠔殼具有較大的比表面積，為微生物生長(zhǎng)提供大量載體和觸媒。以其作為人工濕地的填料時(shí)，利用自然充氧或強(qiáng)制充氧，可為微生物提高必要的好氧及兼氧環(huán)境，為好氧及兼氧微生物提供了必要的條件，同時(shí)由于其具有較高比表面積，微生物在其表面形成生物膜，生物膜本身也根據(jù)其厚度產(chǎn)生好氧、兼氧和厭氧環(huán)境，從而為微生物的生長(zhǎng)提供了良好的生長(zhǎng)條件，能有效的去除水生植物富集的污水中各類有機(jī)污染物，為植物提供了良好的吸收環(huán)境， 提高了人工濕地的處理效率和凈化效果；(2)蠔殼目前是作為廢物存在，因此其來源廣闊、成本低、并且蠔殼比較粗糙、立體，堆砌起來容易形成空間，堆砌成的蠔殼層其孔隙率可達(dá)80%以上，因此作為人工濕地的填料時(shí)，較高孔隙率保證了水流的通暢和充氧效果，從而不易產(chǎn)生堵塞，無惡臭，蒼蠅蚊子較少，并且較好的充氧效果，為微生物提高必要的好氧及兼氧環(huán)境，從而有效去除污水中各類有機(jī)污染物，提高了人工濕地的處理效率。水生植物是人工濕地的重要組成部分，在系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用，主要表現(xiàn)在植物根系向基質(zhì)中釋放氧氣，植物根系固定植物床，改變水力傳導(dǎo)能力，創(chuàng)造生物共生條件，根系分泌物殺滅病原菌以及植物的景觀美學(xué)作用等方面。蠔殼與其生長(zhǎng)在其上面的水生植物相輔相成，可在人工濕地中形成良好的過水環(huán)境，以及植物、動(dòng)物和微生物相互配合的系統(tǒng)， 可用于目前在用的任何形式的人工濕地中，在凈化環(huán)境的同時(shí)，還可美化環(huán)境。可采用交替運(yùn)行的方式實(shí)現(xiàn)自然充氧，提高處理效率，也可采用強(qiáng)制通風(fēng)的方式，進(jìn)一步的提高其處理效率，可根據(jù)處理污水的水質(zhì)采用不同的方式。因此本發(fā)明的人工濕地相比與現(xiàn)有技術(shù)中以砂子作為填料的人工濕地相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)利用蠔殼作為填料，是廢物利用，因此來源廣、成本低，處理效率高，高孔隙率保證的水流的流通，使得不易堵塞，使用壽命長(zhǎng)，這種人工濕地一般可經(jīng)歷2 3年才進(jìn)行一次清淤，因此操作管理方便、易于種植維護(hù)，植物還可視長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行部分收獲。(2)凈化效果好，無惡臭，蒼蠅蚊子出現(xiàn)較少；(3)在凈化環(huán)境的同時(shí)，可美化環(huán)境。本發(fā)明的人工濕地是人居環(huán)境的渴求所在，也是環(huán)境保護(hù)的有力對(duì)策?？梢灶A(yù)計(jì)市場(chǎng)前景廣闊，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面1.房地產(chǎn)商新開發(fā)房地產(chǎn)時(shí)，隨即投資配置該種填料與植物的人工濕地，可使其環(huán)境優(yōu)美并不占大量地塊，房產(chǎn)會(huì)增值，因此需求量大。2.已有人工濕地面臨新技術(shù)改造的需求，特別是小城鎮(zhèn)污水處理廠，均可利用本技術(shù)。 3.國(guó)家開始治理江河湖泊污染，本組合用于有關(guān)水陸交錯(cuò)帶可起到非常好的效果。目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水污染和水短缺問題越來越嚴(yán)重，順應(yīng)這種形勢(shì)，各種污水處理技術(shù)包括人工濕地污水處理技術(shù)將得到大力推廣。


圖1是本發(fā)明的垂直池型人工濕地的橫切面圖；其中1、垂直邊坡，2、水生植物，3、濕地池，4、蠔殼，5、曝氣系統(tǒng)，6、反沖洗系統(tǒng)；圖2是實(shí)施例2的人工濕地的C0D&進(jìn)、出水濃度對(duì)應(yīng)曲線；圖3是實(shí)施例2的人工濕地的BOD5進(jìn)、出水濃度對(duì)應(yīng)曲線；圖4是實(shí)施例2的人工濕地的懸浮物進(jìn)、出水濃度對(duì)應(yīng)曲線。
具體實(shí)施例方式以下是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例1 鳳塘河水質(zhì)凈化工程，該處屬于海濱淡鹽水交接地帶，是一種含鹽的污水5萬噸
/天；該項(xiàng)目由于其進(jìn)水濃度較高，采用垂直池型人工濕地，加設(shè)反沖洗水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，在鳳塘河中建立垂直邊坡1，構(gòu)建垂直池型人工濕地，在該垂直池型人工濕地的濕地池3中填充蠔殼4，其厚度為3. 5米，面積為沈00平方米，在蠔殼層上種植水生植物2，種植的水生植物為象草、茳芏和風(fēng)車草，象草的種植密度為12從/m2，每從2 3株，在蠔殼層下方的側(cè)邊設(shè)有反沖洗系統(tǒng)6，下部的中間設(shè)有曝氣系統(tǒng)5。由于蠔殼層孔隙率較大，不容易堵塞，每二月水反沖洗一次，可保證其長(zhǎng)期運(yùn)行不堵塞。同時(shí)增加了曝氣系統(tǒng)，凈化效果進(jìn)一步提升。經(jīng)過本垂直型人工濕地處理的水，其出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)(TP除外)。并且象草、茳芏和風(fēng)車草在蠔殼層上面生長(zhǎng)良好，其根系牢固的固定住了蠔殼層，具有良好的景觀效果，在凈化環(huán)境的同時(shí)，還可美化環(huán)境。實(shí)施例2 坪山河水質(zhì)凈化工程0. 65萬噸/天；本實(shí)施例的人工濕地的構(gòu)建方法與實(shí)施例1基本相同，只是其蠔殼層的厚度為 3. 5米，面積為350平方米。該項(xiàng)目已經(jīng)投入運(yùn)行使用，主要指標(biāo)如圖2、3和4所示，從圖2、 3和4中可以看出，經(jīng)過本發(fā)明的人工濕地處理后，污水的C0Dtt、B0D5和懸浮物都大幅降低， 顯示本實(shí)施例的人工濕地處理效率高、處理效果好，并且本實(shí)施例的人工濕地運(yùn)行以后，沒有發(fā)生過堵塞現(xiàn)象，水生植物在蠔殼層上面生長(zhǎng)良好，其根系牢固的固定住了蠔殼層，并且具有良好的景觀效果，在凈化環(huán)境的同時(shí)，還可美化環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種人工濕地，包括人工濕地池，其特征在于，在人工濕地池中具有一層蠔殼作為填料，在蠔殼上面種植有水生植物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工濕地，其特征在于，所述的蠔殼層的厚度為2 細(xì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人工濕地，其特征在于，所述的蠔殼層的厚度為3.5m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工濕地，其特征在于，在所述的蠔殼層下部布有曝氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工濕地，其特征在于，所述的水生植物為象草(Permisetum purpureum) > Ir (Cyperus malaccensis Lam. subsp. Malaccensis)禾口風(fēng)車草(Cyperus alternifolius)中的一種或數(shù)種。
6.一種權(quán)利要求1所述的人工濕地的建造方法，其特征在于，包括以下步驟，將蠔殼鋪于人工濕地的人工濕地池中作為填料，然后再在蠔殼上面種植水生植物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人工濕地及其構(gòu)建方法。它包括人工濕地池，在人工濕地池中具有一層蠔殼作為填料，在蠔殼上面種植有水生植物。因此本發(fā)明的人工濕地相比與現(xiàn)有技術(shù)中以砂子作為填料的人工濕地相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)利用蠔殼作為填料，是廢物利用，因此來源廣、成本低，處理效率高，高孔隙率保證的水流的流通，使得不易堵塞，使用壽命長(zhǎng)，這種人工濕地一般可經(jīng)歷2～3年才進(jìn)行一次清淤，更換約1/3的蠔殼即可，因此操作管理方便、易于種植維護(hù)，植物還可視長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行部分收獲。(2)凈化效果好，無惡臭，蒼蠅蚊子出現(xiàn)較少。(3)在凈化環(huán)境的同時(shí)，可美化環(huán)境。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102167446SQ20111011436
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者任海, 寧天竹, 張倩媚, 李瑞成, 鄭道才, 黃鵠 申請(qǐng)人:中咨城建設(shè)計(jì)有限公司, 中國(guó)科學(xué)院華南植物園