[发明专利]一种生物强化立体景观人工湿地系统

说明书

技术领域

    本发明涉及人工湿地领域，具体是一种生物强化立体景观人工湿地系统。

背景技术

人工湿地系统水质净化技术是20世纪70-80年代发展起来的一种新型的污、废水处理工艺，定义为人工设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体。目前人工湿地分三种形式：表面流人工湿地（SFW），潜流人工湿地（SFS）和垂直流人工湿地（VCW），其中潜流人工湿地是各国研究和应用最为广泛的类型。

人工湿地具有投资低、耗能少、缓冲容量大、工艺简单等特点，在国内外已得到广泛的应用。由于植物吸附过程中根区吸收和微生物降解等生化过程都需要溶氧，而目前国内外的人工湿地多采用平面型结构，污水在湿地中停留时间长、水流较为平缓、植物根系和填料长期浸泡在水中，导致人工湿地基质溶氧水平低，限制了湿地污水处理的效果，增加了人工湿地占地面积。该缺点是限制其快速推广应用的瓶颈问题之一。人工湿地处理效率低是造成其占地面积大的根本原因，如何提高人工湿地的处理效率是解决问题的关键。目前提高人工湿地处理效率的方法主要是通过人工湿地中基质、水生植物、微生物的优化组合、辅助生物强化处理、增加人工曝气装置等，虽然不同程度的提高了人工湿地的处理效率，但是结果依然不如人意。例如CN102126794A公布的自由跌水充氧的人工湿地系统，由阶梯状的多级人工湿地构成，利用自由跌水曝气充氧，在一定程度上解决了曝气问题，但是对地形要求较高且整个人工湿地的处理效率还有待提高。如何科学有效的提高人工湿地的处理效率，从而解决人工湿地占地面积大这一瓶颈问题，是人工湿地进一步发展亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集人工湿地净化、生物球强化处理、跌水曝气、防渗功能、视觉美感于一体的能够有效去除污水中有机物、氮、磷物质，显著提高出水水质的生物强化立体景观人工湿地系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物强化立体景观人工湿地系统，为立体结构，包括溢流池、溢流堰、导流板、出水渠、水泵、输水管、净化层和格栅；所述净化层包括人工湿地和生物球净化区，所述净化层的层数至少为一层；所述净化层的一侧设置有格栅；所述溢流池位于立体结构的顶端，所述水泵通过输水管与溢流池连接；所述溢流池一侧设置有溢流堰，所述溢流堰的外围设置有导流板，所述导流板与下一层净化层相连；最底层的净化层与出水渠相连。

作为本发明进一步的方案：所述人工湿地包括水生植物和人工湿地基质，所述生物球净化区包括生物球。

作为本发明进一步的方案：所述生物球净化区位于人工湿地的外周。

作为本发明进一步的方案：根据具体的进水水质及出水水质要求，设置不同层数和不同尺寸的净化层。

作为本发明进一步的方案：根据景观需要和地形条件，将整个系统设计为圆形、椭圆形、矩形等形状，优选为圆形。

作为本发明进一步的方案：当整个系统为圆形时，所述溢流池的半径和高度相等，所述溢流堰的高度为溢流池高度的三分之一，所述溢流堰的长度为溢流池周长的四分之一；所述净化层的宽度为溢流池半径的2-4倍；所述人工湿地与生物球净化区的宽度比为1-2。

作为本发明进一步的方案：所述人工湿地的宽度大于1米，且为溢流池半径的1-2倍，所述人工湿地为潜流型人工湿地SFS，具体的基质和水生植物的选用，根据现行人工湿地设计规范确定。

作为本发明进一步的方案：所述生物球由聚烯烃塑料制成球形的聚烯烃塑料骨架与以醛化纤纶为材料的软性纤维填料构成，其比表面积范围为2500-4000m²/m³，密度为3.5-7kg/m³，直径为5cm。

所述的生物强化立体景观人工湿地系统的工作过程为：污水经一定预处理之后，由水泵提升，通过输水管输送至立体结构顶端的溢流池；污水以跌水的方式由溢流堰进入第一层净化层中的人工湿地；经过该层人工湿地净化之后，污水进入同层的生物球净化区进行强化处理；之后污水再以跌水的方式进入下一净化层的人工湿地，以此往复，最终进入出水渠。

作为本发明进一步的方案：污水的停留时间至少为30分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）以立体结构为基础，实现了生物强化处理和人工湿地的有效结合。本发明的净化层包括生物球净化区、人工湿地两个部分，生物球增加了整个系统的微生物的数量，提高了系统去除有机物、氮、磷等物质的能力，保证了良好的出水水质。