[发明专利]基于生态基流调控的多级湿地净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级湿地净化系统，特别是一种基于生态基流调控的多级湿地净化系统，主要适用于生态环境工程技术领域，可应用于河道污染水体的生态恢复工程。

背景技术

河流污染是点源、面源的共同作用，由于河流处于自然环境之中，污染情况复杂，常见的一般为含氮、磷，有机物等多种复合型水体污染。同时，由于河流的流动性造成污染物分散，使得各污染物在河水中浓度偏低，且河流水量较大，因而较难选择常规的处理工艺。目前，一般的污水处理的物理、化学、生物法在应用于河水处理时存在处理量不足、成本高等问题；大规模对河流污染物进行治理的措施主要是底泥疏浚，引水冲污等物化方法，见效虽快但花费较大，而且对河道生态系统破坏严重。因此，开发经济有效的生态型处理技术是河流污染治理的关键。

人工湿地是自20世纪70年代发展起来的一种污水生态处理技术，以基质、植物及微生物协同通过物理、化学和生物作用进行污水处理的人工生态系统。通过设计建造从而实现工程化和可控化，具有投资少、能耗低、管理方便，处理效果好等优点。人工湿地处理河道污染水体，其功能实质就是利用湿地独特的吸附、降解和排除的特性将水中污染物、悬浮物、营养物及潜在的污染物转化为资源，把流经湿地的河水中的悬浮物、营养物、有毒物固定和沉积在湿地生态系统中。这一过程主要包括复杂界面的滤过过程和生存于其间的多样性生物群落与其环境间的相互作用。人工湿地按水流方向可分为水平流和垂直流，按水流位置可分为表面流和潜流人工湿地，针对污染物特点以及地势，还可选择不同类型湿地进行组合使用以提高处理效率。

经专利检索，国内外采用人工湿地原位处理河道污水的研究相对较少，且多局限于从河道引水后处理相对静止的水体。对于大多数天然河道而言，由于降水的时空分布不均，年内径流变化较大，亟需设计一种针对不同天然来水状况的湿地处理系统，以更好的满足河道污水处理需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种处理效率高、适用范围广的基于生态基流调控的多级湿地净化系统，能够对不同工况下进入湿地的河道天然来水进行调控，同时防止大量泥沙进入多级湿地系统。

本发明所采用的技术方案是：基于生态基流调控的多级湿地净化系统，其特征在于：它包括布置于河道内的分水建筑物，以及位于该分水建筑物下游、且并排布置的湿地综合净化区和湿地森林区；其中分水建筑物包括位于湿地综合净化区入口处的净化区分水闸、位于湿地森林区入口处的森林区冲砂闸，以及与净化区分水闸、森林区冲砂闸连成整体横亘于河道上的冲砂闸和溢流坝；所述湿地综合净化区的高程低于湿地森林区，且两者之间设置侧渗系统实现水体交换。

所述湿地综合净化区包括沿水流方向依次布置的斜坡跌水区、消能沉淀塘、表流湿地、潜流湿地、强化净化池和浅滩，其中表流湿地和潜流湿地之间安装尼龙网。

所述斜坡跌水区为沿水流方向逐渐降低的台阶状，并且各台阶上表面均为沿水流方向上倾的斜面，其倾斜坡度为5%。

所述消能沉淀塘位于斜坡跌水区末端，且塘底与斜坡跌水区末端台阶底面的高程差为2-3m。

所述表流湿地为若干基本单元依次连接形成、且沿水流方向逐渐降低的台阶状，相邻两基本单元之间的高程差为0.5m；每个基本单元均由植被区和盖板区组合而成，且两者形成沿水流方向逐渐降低的台阶状，所述植被区和盖板区之间通过坡度为1：3的斜坡连接，且两者之间的高程差为0.2m；其中植被区种植有挺水植物，盖板区底部放置用于阻止植被生长的盖板。

所述潜流湿地包括炉渣、砾石铺设形成的基底，以及铺设于该基底上方的土壤层，其中基底的入口与表流湿地的出水端相接，土壤层中种植有浮叶植物和挺水植物。

所述强化净化池内水深为0.5-2.5m，水深从池边到中央逐渐增加，池内种植有挺水植物、浮叶植物和沉水植物。

所述浅滩延伸至湿地森林区的末端，且其截面呈波浪形。

所述溢流坝轴线与净化区分水闸轴线的夹角为30-45度。

所述侧渗系统包括位于表流湿地和湿地森林区之间的粘土夯实层，以及铺设于该粘土夯实层上方的砾石层，所述粘土夯实层和砾石层均向湿地综合净化区一侧倾斜。