跌水輻流式表流人工濕地的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及人工濕地，特別是指一種跌水輻流式表流人工濕地。
【背景技術(shù)】
[0002] 人工濕地是主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作 用，對污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、 微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分、養(yǎng)分吸收等。人工濕地屬于綜合生態(tài) 系統(tǒng)，它應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生的原理，按照結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)的原則，在 促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的二次污染， 通過對污水處理與資源化產(chǎn)生一定的景觀效益與經(jīng)濟(jì)效益，是應(yīng)用較廣、效果較好的的廢 水處理方式之一。任何單一因素均不能完全達(dá)到濕地系統(tǒng)的處理效果，任一因素出問題都 會影響到濕地系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003] 人工濕地系統(tǒng)主要分為表流式人工濕地系統(tǒng)、水平潛流式人工濕地系統(tǒng)和垂直流 人工濕地系統(tǒng)。表流人工濕地系統(tǒng)具有建造運(yùn)行成本低、易于維護(hù)、可有效緩沖水力和污染 負(fù)荷的沖擊、廢水處理效果好、能夠產(chǎn)生直接或間接經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)，但是目前大多數(shù)人工 濕地系統(tǒng)無法長期穩(wěn)定運(yùn)行，究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：
[0004] 1、表流人工濕地系統(tǒng)受溫度影響較大，尤其北方冬季溫度很低，系統(tǒng)中水生植物 枯萎，微生物在低溫條件無法保持旺盛代謝活動，濕地基本處于停滯狀態(tài)，無法起到應(yīng)有作 用。
[0005] 2、表流人工濕地對水生植物根系的吸附凈化作用依賴性大，若植物受到病蟲害的 侵襲，枝葉與根部會大面積受損，進(jìn)而影響到人工濕地的處理效果。
[0006] 3、表流人工濕地對溶解氧要求較高，一般微生物靠附著在植物根系附近獲得溶解 氧，但其溶氧量仍顯不足，不能滿足水體微生物的代謝、繁殖。
[0007] 4、當(dāng)表流人工濕地進(jìn)水量激增時，水體中的有效微生物會隨水流大量流失，而此 時的增殖速率遠(yuǎn)不及其流失率，因此系統(tǒng)中微生物濃度會急速降低，從而影響系統(tǒng)的處理 效能。
[0008] 若濕地系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)無法長期穩(wěn)定、協(xié)調(diào)運(yùn)行，濕地系統(tǒng)將逐步失去對廢水的處 理能力，而變?yōu)閺U水的儲存場所，除造成了人力、物力及經(jīng)濟(jì)的損失外，環(huán)境的二次污染現(xiàn) 象也將十分嚴(yán)重。如何解決溫度控制、病蟲害防治、溶氧濃度、水生植物和有效微生物在濕 地系統(tǒng)中共生共利的問題，是濕地系統(tǒng)是否可以穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。
[0009] 基于以上原因，找到一種能長期穩(wěn)定運(yùn)行的表流人工濕地系統(tǒng)是目前人工濕地系 統(tǒng)研究的重點(diǎn)和難題。
[0010] 申請?zhí)枮?01210230987. 7的發(fā)明專利申請公開了一種水平聚流型人工濕地。該 專利采用水平聚流型結(jié)構(gòu)，廢水從外側(cè)環(huán)形進(jìn)水區(qū)收集廢水，經(jīng)由外而內(nèi)的高度差進(jìn)行跌 水充氧，再經(jīng)內(nèi)部扇形處理區(qū)調(diào)整流速從中心管排出，該發(fā)明對跌水充氧和調(diào)整系統(tǒng)污染 物負(fù)荷方面有較好作用，但是也有不足：一是在濕地運(yùn)行過程中內(nèi)部流速增大，且無相關(guān)攔 截附著或吸附措施，極易造成人工濕地系統(tǒng)中有效微生物大量流失，論文《人工濕地系統(tǒng)微 生物去除污染物的研究進(jìn)展》（張巍等，2010. 4)和《不同植物人工濕地凈化效果及基質(zhì)微 生物狀況差異分析》（奉小憂等，2011)中都論述了微生物對人工濕地水質(zhì)凈化的重要作用， 而微生物種群濃度降低使微生物凈化降解污水效果下降，不利于濕地系統(tǒng)的長期運(yùn)行；二 是表流人工濕地系統(tǒng)若遇天氣變化（如暴雨）等情況時，該人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)勢必會導(dǎo) 引大量雨水通過中心跌水孔，極大增加水力負(fù)荷，使水流速度增大，降低有效微生物濃度， 縮短污水的處理時間，更不利于污水的處理。三是該專利設(shè)計(jì)上未考慮在流量增大時跌水 區(qū)水滿情況下，上層跌水會沿阻力小的方向平流向下一處理單元，即在此情況下水流根本 不會按設(shè)定好的從跌水區(qū)到基質(zhì)層再到植物層的路線流，而是會越過跌水區(qū)和基質(zhì)層直接 流到植物層處理，此問題使污水處理距離和水力停留時間大大縮短，甚至最終可能無法完 成污染物處理要求。另外該該專利無法解決冬季低溫對濕地系統(tǒng)造成的影響。
[0011] 申請?zhí)枮?00810140288. 7的發(fā)明專利申請公開了一種環(huán)形表流人工濕地。該專 利采用水平環(huán)流方式，從中心供水后沿環(huán)流式床體從出水口流出，該專利在實(shí)際操作上只 是將矩形平流改為環(huán)形平流，在對濕地系統(tǒng)中的溶氧、微生物情況和應(yīng)對溫度變化方面都 無太好效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種跌水輻流式表流人工濕地，能夠高效除C0D、氨氮、總 磷等污染物，實(shí)現(xiàn)水體凈化，抑制病蟲害及有害菌。
[0013] 本發(fā)明的整體技術(shù)構(gòu)思是：
[0014] 跌水輻流式表流人工濕地，包括由環(huán)形隔墻構(gòu)成且底部與進(jìn)水管連通的進(jìn)水區(qū)， 自內(nèi)向外依次間隔設(shè)置于進(jìn)水區(qū)外側(cè)、且由環(huán)形隔墻分隔呈年輪狀分布的跌水單元，進(jìn)水 區(qū)、跌水單元的環(huán)形隔墻自內(nèi)向外高度依次降低使?jié)竦卣w呈錐形；處于高位的進(jìn)水區(qū)、跌 水單元外側(cè)的環(huán)形隔墻上開設(shè)有跌水孔通向與其相鄰且處于低位的跌水單元，位于最外側(cè) 的跌水單元外側(cè)間隔設(shè)有出水管；在進(jìn)水區(qū)內(nèi)設(shè)有固定化EM菌填料層。
[0015] 本發(fā)明的具體技術(shù)構(gòu)思還有：
[0016] 為便于實(shí)現(xiàn)對跌水單元的管理以及對微生物的附著，優(yōu)選的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是，所 述的跌水單元由放射狀分布的懸掛式填料分隔。
[0017] 更進(jìn)一步，為便于實(shí)現(xiàn)對廢水的吸附降解，有效增加微生物的接觸附著面積，減少 微生物種群的流失。優(yōu)選的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是，所述的跌水單元內(nèi)種植有浮生植物。
[0018] 更進(jìn)一步，為更好地去除污染物，吸附去除重金屬和N、P污染物，優(yōu)選的技術(shù)實(shí)現(xiàn) 方式是，所述的浮生植物選用鳳眼蓮。
[0019] 為對污染物形成有效吸附，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的跌水單元底部鋪設(shè)有由爐 渣或小礫石組成的爐渣層。
[0020] 為保證跌水均勻和系統(tǒng)具有較強(qiáng)的處理能力，優(yōu)選的技術(shù)方案是，跌水孔沿環(huán)形 隔墻的走向間隔分布。
[0021] 為輔助濕地系統(tǒng)提供高溶氧，利用曝氣時產(chǎn)生的氣體上行力，推動表層水向四周 擴(kuò)散，有效防止上一層跌水直接從跌水孔流出，增加廢水在環(huán)形跌水單元的停留時間，優(yōu)選 的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是，所述的跌水孔內(nèi)端口下方設(shè)有微曝氣裝置。
[0022] 為防止廢水中的固體懸浮物質(zhì)堵塞跌水孔，并且保護(hù)微曝氣裝置的效果不受影 響，優(yōu)選的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是，所述的跌水孔內(nèi)端口外表面設(shè)有濾網(wǎng)。
[0023] 為避免冬季低溫環(huán)境降低人工濕地處理效果，使其在冬季能夠正常運(yùn)行，優(yōu)選的 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是，所述的微曝氣裝置通過曝氣管路、空氣加熱裝置與鼓風(fēng)機(jī)相連。
[0024] 為保證進(jìn)水的均勻，優(yōu)選的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是，所述的進(jìn)水區(qū)內(nèi)的固定化菌填料 層下方設(shè)有布水裝置。
[0025] 本發(fā)明所具有的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和取得的顯著的技術(shù)進(jìn)步在于：
[0026] 1、進(jìn)水區(qū)內(nèi)設(shè)固定化EM菌填料層，對進(jìn)水做初步微生物處理，可高效降解C0D、 氮、磷等污染物，對傳統(tǒng)表流人工濕地去除效果不好的氨氮也有很高的去除率。同時EM菌 為多種有益微生物的組合菌群，包括酵母菌、放線菌、乳酸菌及藍(lán)藻等，乳酸菌的抑菌效果 可以殺滅有害病菌，提高水體植物的抗病蟲害的性能，為保證單元中EM等微生物的種群濃 度，在跌水單元設(shè)懸掛式填料供微生物附著，同時浮生植物的大量根系也可有效增加微生 物的接觸附著面積，減少微生物種群的流失。
[0027] 2、本發(fā)明采用浮生植物鳳眼蓮（俗稱水萌蘆）作為人工濕地表層植被。水萌蘆具 有快速分蘗增生能力和良好污染物去除能力，對重金屬和N、P污染物都有很高的吸附去除 效果，但傳統(tǒng)人工濕地因其生物入侵性極強(qiáng)，容易造成水體二次污染，所以該種浮生植物很 少被應(yīng)用于濕地系統(tǒng)中。本發(fā)明中的跌水單元設(shè)計(jì)有效解決了這一難題，一方面大大提高 水萌蘆的利用率和生長密度，另一方面限制了水萌蘆的生長范圍，預(yù)防了水萌蘆的二次污 染。因水萌蘆快速分蘗增生的能力，正常表流人工濕地調(diào)試完成約2個月的時間，而本發(fā)明 只需25-30天就可完成調(diào)試正式運(yùn)行。
[0028] 3、曝氣管路和鼓風(fēng)機(jī)之間設(shè)空氣加