[发明专利]北方低温地区复合型人工湿地水质净化系统

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种污水处理系统，特别涉及一种对北方低温地区河道受污染源水进行净化处理的复合型人工湿地系统。

二、背景技术

由于城市人口增长和经济快速发展，城市对水的需求量也逐渐增加。在我国，大部分城市供水依靠水库蓄水，尤其是北方干旱地区，水资源匮乏，水库成为城市供水系统不可或缺的重要水源。然而，随着社会经济的高速发展，河流污染日益严重，出现有水皆污的局面，河流成了沿河城市的排污沟，加之干旱缺水，入库水源水质恶化严重，水库作为城市饮用水水源功能日益退化，城市供水安全保障受到严重威胁。净化河流(水库)水质、恢复流域生态已经成为当前水生态环境综合治理的重要任务，也是水库饮用水功能保障的重要举措。

自然湿地作为一种宝贵的资源，不仅具有重要的生态功能，同时，以其水质净化功能而被喻为“地球之肾”而得到高度重视，人工湿地是自然湿地在水质净化方面的功能强化，即具较强的水质净化功能、又有良好的生态效果，自20世纪70年代在德国研究应用以来，作为一种新型的水质净化工艺而成为各国的研究热点。人工湿地水质净化系统水质净化效果好、工程投资省、运行费低、管理简单，是一种较为理想的污水处理技术，已在生活污水、工业废水、城市暴雨径流和农业废水等处理与管理方面得到推广应用和试验。但在北方低温地区利用人工湿地净化处理河道(或入库)受污染源水尚为少见。

三、发明内容

本发明充分利用水库或河道的天然地形，构建复合型人工湿地系统，对水库或河道的受污染源水进行净化处理，可作为城市供水的前处理工艺，也可作为河道或水库水生态环境治理的重要手段，后者以在河道控制段或水库入库段择址建设复合型人工湿地系统净化基流重污染来水为宜。

本发明的技术方案是，提供一种复合型人工湿地系统，由稳定塘子系统、潜流湿地子系统和退水塘子系统三部分串联组成：

其中，稳定塘子系统可充分结合当地条件由天然水湾、壅水河段或河滩地开挖形成，稳定塘的库容应满足进入稳定塘的水流能够在塘内停留6～8天、水深一般大于2m；稳定塘的首部布设分流透水堤，使上游来水均匀分布进入稳定塘；在稳定塘中部设置柔性隔墙，把塘分为前置库和净化区，水流从柔性隔墙顶部过流，柔性隔墙顶部低于水面10～30cm或多年平均冰厚。前置库主要用于沉淀和滞蓄污染物、并令表层得到曝气充氧和生物分解净化的表层水翻越柔性隔墙顶部进入净化区进行进一步净化。稳定塘周边由浅到深分别布设挺水植物带和沉水植物带，挺水植物带以芦苇为佳，种植水深小于50cm；沉水植物带种植黑藻、眼子菜、穿叶眼子菜等沉水植物，种植水深为50～100cm(沉水植物带也可自然繁殖，新开挖稳定塘第二年才能自然成长)。

潜流湿地子系统布置在稳定塘下游和退水塘之间，稳定塘出水自流或通过水泵提升进入潜流湿地子系统。所述潜流湿地子系统采取模块化设计模式，由砂滤模块、湿地模块及曝气配水井组合构成，具有布置灵活、串并联自由运用的优点。本发明优选的组合模式是由两个并联砂滤模块、三级曝气配水井和三级串联的湿地单元构成，每一曝气配水井控制一级湿地单元，每级湿地单元并联2个湿地模块，相邻两级湿地单元间水位落差为40～80cm，依次递减，各级湿地单元又可通过曝气配水井进行串联或并联灵活运用。

所述砂滤模块即为砂滤单元，包含中央配水渠和两侧对称的多级砂滤区，砂滤单元宽约17.6m，深1～2m，每个砂滤单元由三级钢筋石笼、两级粒径不同(粒径分别为10～20mm，5～10mm)的砂石过滤区及卵石集水区构成，水流由中央配水渠向两侧水平分水，经砂石过滤区过滤后由两侧埋设的集水花管汇聚排出，再进入下一级处理，砂滤模块长度根据所需过水量计算。

所述湿地模块可视为一个独立的水平潜流湿地床，由卵石布水区(内含布水花管)、湿地床填料(10～30mm碎石料或其它填料)、卵石集水区(内含集水花管)、退水水位调节井及所种植的芦苇构成。每个湿地模块湿地床深1～2m、长宽比约2∶1～1∶2、底坡0.2％，每一湿地模块内要求水流停留时间4～8小时。

所述曝气配水井由进水调节室、曝气室和退水调节室构成，进水调节室通过叠梁调控水位并由可调流量堰调节进入曝气室的水流流量；曝气室长2m、宽2m、深3m，内装有曝气设备，起曝气充氧作用，要求曝气量为1.5m³/min；退水调节室设三个连通通道，分别为与上级湿地单元退水连接的退水口、与曝气室连接的底孔闸门、与总退水管连接的水位调节管；上级湿地单元退水可由水位调节管直接排出，也可通过底孔闸门进入曝气室进行下一级串联处理。