[发明专利]一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统及其运行工艺

权利要求书

1.一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，沿水流方向呈阶梯式依次设置有进水渠、第一下行流垂直潜流人工湿地、生态稳定塘和第二下行流垂直潜流人工湿地；其中，所述进水渠的出水口设置有跌水堰与所述第一下行流垂直潜流人工湿地连通；所述第一下行流垂直潜流人工湿地通过第一集水管与所述生态稳定塘连通；所述生态稳定塘的出水口设置有滚水坝与所述第二下行流垂直潜流人工湿地连通；所述第二下行流垂直潜流人工湿地通过第二集水管与湖库连通；

所述第一下行流垂直潜流人工湿地与所述第二下行流垂直潜流人工湿地的结构布局相同，从上到下依次包括挺水植物、湿地土壤基质、吸附填料、砾石基质和集水管；

所述生态稳定塘的底部为塘土壤基质，种植有沉水植物。

2.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述进水渠的水位高于所述第一下行流垂直潜流人工湿地的水位10cm以上；所述第一下行流垂直潜流人工湿地的水位高于所述生态稳定塘的水位10cm以上；所述生态稳定塘的水位高于所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水位10cm以上，所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水位高于湖库的水位10cm以上。

3.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述第一下行流垂直潜流人工湿地和所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水力负荷均为0.20～0.75m³/(m²·d)，水力停留时间均为1～4天；所述生态稳定塘的水力负荷为0.10～0.35m³/(m²·d)，水力停留时间为2～6天。

4.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述进水渠的进水口处设有机械粗格栅。

5.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述挺水植物为芦苇、香蒲、菖蒲、水芹、耐寒鸢尾、水葱、美人蕉中的2～4种，种植密度为15～20株/m²；所述湿地土壤基质为当地表层种植土壤；所述吸附填料为经过风干破碎后的给水厂废弃泥，粒径为1～2cm；所述砾石基质的粒径为3～5cm；所述集水管为管径DN100或DN200的多孔PVC管，铺设坡度为0.002～0.004；所述塘土壤基质为当地表层种植土壤；所述沉水植物为伊乐藻、苦草、金鱼藻、菹草、轮叶黑藻中的2～4种，种植密度为5～10株/m²。

6.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述第一下行流垂直潜流人工湿地和所述第二下行流垂直潜流人工湿地的基质纵深均为0.8～1.2m；其中，所述湿地土壤基质的覆盖厚度为20～40cm；所述吸附填料的覆盖厚度为20～40cm；所述砾石基质的覆盖厚度为10～15cm。

7.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述生态稳定塘的水深为0.8～1.0m，所述塘土壤基质的厚度为20～30cm。

8.权利要求1-7任一项所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统的运行工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)入库河水流入进水渠，河水中的较大悬浮物被机械粗格栅拦截，较小颗粒态或被颗粒物吸附的污染物通过沉降作用进行沉淀；进水渠内水位提高至跌水堰时，由于进水渠的水位高于第一下行流垂直潜流人工湿地，河水通过跌水堰溢流入第一下行流垂直潜流人工湿地；

步骤2)河水流入第一下行流垂直潜流人工湿地后，湿地表面种植的挺水植物对水体中有机物、总氮、总磷起到良好的吸收净化作用，同时植物根系分泌的有机质为湿地土壤基质中的微生物代谢提供了良好的生活环境，加快硝化作用，促使氨氮全部转化为硝态氮；挺水植物需要在保证种植密度的前提下定期进行收割；河水下渗到填料层后，水体中的磷和新兴污染物被吸附填料快速吸附，并且吸附填料附着的微生物对易降解的新兴污染物也具有降解作用；同时，随着氧气消耗，填料层底部处于缺氧状态，吸附填料附着的反硝化微生物利用自身或吸附的有机物作为碳源，通过反硝化作用去除一部分硝态氮；底部的砾石基质在支撑湿地填料的同时，也避免细微泥沙堵塞第一集水管；由于水位差和第一集水管的坡度，河水通过第一下行流垂直潜流人工湿地底部的第一集水管流入生态稳定塘；

步骤3)河水流入生态稳定塘后，塘内的沉水植物生长吸收营养盐的同时，进行光合作用向水体中释放氧气，提高水体中的溶解氧含量，有利于后续的微生物降解；生态稳定塘水体透光性很强，河水中难以微生物降解的有机物和新兴污染物将在塘内发生光分解作用，转化为容易被后续微生物降解的活性结构；由于水位差，河水通过生态稳定塘的滚水坝溢流入第二下行流垂直潜流人工湿地；步骤4)河水流入第二下行流垂直潜流人工湿地后，在生态稳定塘内未被完全降解或去除的污染物，在第二下行流垂直潜流人工湿地中通过化学吸附、生物降解、及植物吸收的综合作用被再次去除，稳定出水水质；并且，当水力负荷增大，第一下行流垂直潜流人工湿地和生态稳定塘难以满足净化需求时，第二下行流垂直潜流人工湿地可保证河水入湖库前的水质稳定；由于水位差和第二集水管的坡度，最终，经过净化的入库河水通过第二下行流垂直潜流人工湿地底部的第二集水管流入湖库中，完成净化操作。