CN102951736B

CN102951736B - 一种花园湿地净化工艺及其花园湿地

Info

Publication number: CN102951736B
Application number: CN201110240442.XA
Authority: CN
Inventors: 谢平
Original assignee: SHANGHAI WATER BALANCE ENVIRONMENT TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Shanghai Water Balance Environment Technology Development Co., Ltd.
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2031-08-19
Also published as: CN102951736A

Abstract

本发明公开一种花园湿地净化工艺，所述工艺包括如下步骤：第一步：将污废水经过铺设于地表下的收集管收集至花园；第二步：所述收集管收集后，将所述污废水流到埋于地表下的花园潜流湿地***中进行净化处理；第三步：经过所述花园潜流湿地***净化处理后的污废水再汇集至花园池塘中进行深度净化；本发明的净化工艺相对于传统湿地处理技术，具有生态环保，水质稳定，无二次污染，节约资源，花园化，维护简单，运行成本低等优点，尤其适用于生活污废水，景观水，河道湖泊水源的净化处理。

Description

一种花园湿地净化工艺及其花园湿地

技术领域

本发明涉及一种利用花园及其建设技术对污废水或者地表水进行净化。具体地，本发明涉及一种花园湿地净化工艺及其花园湿地。

背景技术

目前水资源日益匮乏，使得更多的人们开始思考如何保护人类赖以生存的水资源。过去人们对污废水及雨水等的处理方式大多是直接排放，这些直接排放的水或者通过管网进入市政污废水处理厂进行集中处理，或者被排入自然的河流湖泊中。经污废水处理厂处理后的水一般也被直接排入大江大河中。由于这些简单处理或者未处理的污废水营养物质含量都较高，导致水体的富营养化，自然界的水体大多被严重的污染，水环境被破坏，影响了人类的生产生活环境。人们开始探讨如何改善和修复这些被污染的水环境，人工湿地是其中一种前期建设成本低，后期运行维护成本低，利用自然界的生物来净化水质的方式。

人工湿地技术作为绿色环保的污废水处理新技术，已成为环境科学研究的重要领域之一。目前，人工湿地***主要是以大型的集中式建设和污废水的净化为目标，需要大量的土地面积。对于将人工湿地技术在污废水的净化功能和花园景观的营造功能于一体的应用研究甚少。

目前现有技术中各类花园也存在各种设计和布置，但花园中的水质指标都很难达到《地表水环境质量标准》中的IV类水及以上标准。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种治理污废水或者其他点源污染的结合花园营造技术的生物综合净化工艺，该净化工艺不仅能使污废水或者其他点源污染的水质得到净化，而且能够有效利用土地资源，减少土地的占用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种花园湿地净化工艺，其工艺包括如下步骤：

第一步：将污废水经过铺设于地表下的收集管收集至花园；

第二步：所述收集管收集后，将所述污废水流到埋于地表下的花园潜流湿地***中进行净化处理；

第三步：经过所述花园潜流湿地***净化处理后的污废水再汇集至花园池塘中进行深度净化；

其中，在所述步骤二中，所述花园潜流湿地***的净化处理中，所述污废水中的有机物、悬浮固体、硝酸盐、氨以及金属和有毒化学物质被吸附在所述花园潜流湿地***中，然后被花园中种植的花草及树木吸收和利用，转化为生长所需的能量。

本发明的一个方面，所述步骤二中所述花园潜流湿地***包括：进水管，集水管，防渗层，填料层和植物层，其中所述进水管将收集的污废水均匀的分布于花园潜流湿地***中，然后所述污废水从进水管进入后，在重力作用下透过填料层，然后沿一定方向集中于集水管排出，其中所述防渗层位于填料层下部，以此来阻止花园湿地***的与地下水的交换，所述填料层由厌氧填料层和好氧填料层组成，所述植物层位于填料层的上部，植物层为微生物的生长提供了巨大的表面积。

本发明的另一方面，所述步骤二中，所述花园潜流湿地***还包括：隔离层，种植土层和通气管，其中所述隔离层位于填料层的上部，所述种植土层与填料层间有隔离层将其分隔开，所述植物层覆盖在所述种植土层上，采用所述通气管对所述好氧填料层中通氧，促使所述好氧填料层中好氧微生物分解有机物。

本发明的另一方面，所述步骤二中，所述污废水中的悬浮固体在填料层的作用下被滞于花园潜流湿地***底部，在所述厌氧填料层通过反硝化反应和厌氧发酵，有机物得到降解，同时通气管和植物的根系将氧气输送到好氧填料层，使其形成好氧状态；污废水中有机物被所述好氧微生物分解为CO2和H2O，氨氮在所述好氧区域中被硝化细菌硝化；所述污废水中的硝酸盐被所述厌氧填料层转化为氮气，或被所述植物层吸收；所述污废水中的氨被所述厌氧填料层转化为硝酸盐，磷随钙、铁和铝化合物沉淀，沉积后吸附于土壤层中被植物吸收；所述污废水中的金属和有毒化学物质也通过所述厌氧填料层氧化、沉淀和植物吸收来去除。

本发明的另一方面，所述防渗层采用钢筋混凝土，混凝土或者防渗毯防渗，在防渗层上添加比表面积大的填料层，所述填料层的填料上铺设网眼密实但透水性好的隔离层，隔离层上覆种植土层。

本发明的另一方面，所述植物层种植花卉和草皮植物，种植密度15-20丛/平方米，3-4株/丛。

本发明的另一方面，所述厌氧填料层厚为30-40cm，所述的好氧填料层厚为30-40cm，所述厌氧填料层中内装填料的粒径大于好氧填料层中内装填料的粒径。

本发明的另一方面，所述步骤三中，所述花园池塘驳岸设计自然缓坡，按照1∶3-1∶10放坡，在含有少量富营养物的废水经过池塘里的生态***作用后，所述污废水中的有机物、悬浮固体、硝酸盐、氨以及金属和有毒化学物质被池塘中的生物利用，废水变为干净的水。

本发明的另一方面，所述步骤三中，在所述池塘中，水中残余的污染物继续被微生物分解转化为无机营养元素被水生植物、湿生植物吸收，同时植物的光合作用为水中的各种生物种群提供赖以生存的溶解氧，水生植物是草食性鱼类食物来源，以此控制了水生植物的疯长，底栖动物摄食落叶、水生植物形成的有机碎屑以及鱼类的粪便、尸体形成的有机物质，以此来净化水质，

本发明的另一实施方式，一种所述的净化工艺所制得的花园湿地。

本发明的花园湿地的建设需要一定的土方开挖量，土方的开挖量一般按照待处理水量的大小和进出水水质要求进行计算。开挖出来的土方作为花园建设中的堆坡用途。这样可以使花园的建设高低起伏，具有更好的视觉和景观效果。开挖出来的池体进行防渗处理，使废水不直接渗入地表下，影响地下水水质。防渗可采用钢筋混凝土/混凝土/防渗毯防渗。防渗处理后的池体作为花园潜流湿地的主体结构池体。在湿地池体中添加比表面积大的填料，大量的微生物可以附着在填料上，分解吸收被填料吸附的有机物；填料上铺设网眼密实但透水性好的隔离层，隔离层还需要允许植物根系穿过，可选择土工布作为隔离层。隔离层上覆种植土，作为花园造景的基础，种植土上可以种植花卉和草皮等植物。防渗可采用钢筋混凝土/混凝土/防渗毯防渗。防渗处理后的池体作为花园潜流湿地的主体结构池体。在湿地池体中添加比表面积大的填料，大量的微生物可以附着在填料上，分解吸收被填料吸附的有机物；填料上铺设网眼密实但透水性好的隔离层，隔离层还需要允许植物根系穿过，可选择土工布作为隔离层。隔离层上覆种植土，作为花园造景的基础，种植土上可以种植花卉和草皮等植物。至此，花园湿地的地下部分改造完成，地上部分根据花园景观设计进行建设。池塘可以是新建的，也可以利用现有的水体构建。与传统的池塘设计有所不同，它涵盖了驳岸、放坡及防渗的设计。建设驳岸不仅可以起到防护作用还可以美化景观，设计自然缓坡形式放坡，使池塘建设成接近自然的状态，与以往的池塘设计不同，防渗摈弃硬质底，采用粘土夯实防渗，有效的改善地下水和池塘水的交换，水质清新更易保证。同时在粘土层上覆20-30cm的土，以满足生物生存的条件。池塘是通过种植各类水生植物、湿生植物和放养水生动物来加强水质保持措施，同时构建水体的生物多样性，提高水体的自净能力来保持水质的稳定。

本发明的有益效果为：本发明的净化工艺相对于传统湿地处理技术，具有生态环保，水质稳定，无二次污染，节约资源，花园化，维护简单，运行成本低等优点，尤其适用于生活污废水，景观水，河道湖泊水源的净化处理。本发明是花园的湿地净化工艺，污废水经过花园潜流湿地***及花园池塘共同作用后，其污染物质得到有效去除。出水水质指标可达到《地表水环境质量标准》中的IV类水及以上标准，即COD浓度为20mg/L以下。此时的水资源可以作为中水回用，如花园绿化浇灌及其他景观用水。

附图说明

图1、花园湿地净化技术工艺流程；

图2、花园潜流湿地-池塘示意图。

图中标记如下：

1原土壤，2砖墙，3防渗层，4好氧填料层，5厌氧填料层，6通气管，7进水管，8隔离层，9种植土层，10植物层，11集水管，12土壤，13池塘防渗层，14素土，15水生动物，16水生植物。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

下面结合实施例对本发明的内容做进一步说明：

如图形1所示，花园湿地净化工艺包括如下步骤：

第一步：将污废水经过铺设于地表下的收集管收集至花园；

第三步：经过所述花园潜流湿地***净化处理后的污废水再汇集至花园池塘中进行深度净化；最后得到《地表水环境质量标准》中的IV类及以上水质。

通常在花园中一般都有原土壤1和砖墙2，用于种植一些植物。

如图2所示，花园潜流湿地***包括：进水管7，集水管11，防渗层3，填料层和植物层10，隔离层8和种植土层9，其中所述进水管7将收集的污废水均匀的分布于花园潜流湿地***中，然后所述污废水在重力作用下依次透过填料层，然后沿一定方向集中于集水管11排出。

防渗层3采用钢筋混凝土/混凝土/防渗毯防渗，用于防渗层阻止花园湿地***的内外水体交换，防渗处理后的池体作为花园潜流湿地***的主体结构池体。在湿地池体中添加比表面积大的填料，大量的微生物可以附着在填料上，分解吸收被填料吸附的有机物；填料上铺设网眼密实但透水性好的隔离层8，隔离层8还需要允许植物根系穿过，可选择土工布作为隔离层。隔离层8上覆种植土层9，作为花园造景的基础，种植土层9上可以种植花卉和草皮等植物。

填料层由厌氧填料层5和好氧填料层4组成，所述厌氧填料层填料粒径大于好氧填料层填料粒径，污废水中的悬浮固体在好氧填料层4、厌氧填料层5的作用下被滞于湿地池底部，雨水中的悬浮固体被湿地植物过滤，经过厌氧填料层的反硝化反应和厌氧发酵，有机物得到降解。同时通气管6向湿地池好氧填料层4中供氧，以促进好氧微生物进一步分解有机物质；污废水中的硝酸盐被脱氮菌转化为氮气，或被植物吸收；污废水中的氨被细菌转化为硝酸盐，磷随钙、铁和铝化合物沉淀，沉积后吸附于土壤中被植物吸收；金属和有毒化学物质也通过氧化、沉淀和植物吸收来去除；最后大部分的有机污染物、悬浮物都被去除。

种植土层9上覆盖着植物层10，植物层10有花卉和草皮等植物，这为微生物的生长提供了巨大的表面积。

如图1和图2所示，本发明花园湿地净化技术首先是建设花园潜流湿地***，其结构中防渗层3的厚度是20cm。砖墙高80-100cm，宽约24cm。植物层10种植花卉和草皮等植物，花卉如：黄菖蒲、千屈菜、美人蕉等花园湿地植物，种植密度15-20丛/平方米，3-4株/丛，种植时可以兼顾景观效果，几种花卉搭配种植也可植入草皮。厌氧填料层5厚约30-40cm，内装粒径较大的填料，如：碎石、砾石。好氧填料层4厚约30-40cm，内装粒径较小的填料，如：火山岩、沸石。种植土层厚约30cm，素土即可。污废水从厌氧填料层5进入，从上至下先后通过厌氧填料层5中填料及好氧填料层4中填料，最后进入好氧填料层4底部的集水管排出。排出的水进入花园池塘，通常花园池塘驳岸设计自然缓坡，按照1∶3-1∶10放坡。池底中一般都有土壤12，然后用粘土作为池塘防渗层13，再铺设一层素土14，厚度10cm，在深水区域种植沉水植物，如：苦草、梅花藻、伊乐藻等，种植密度20-25丛/平方米，4-5株/丛。在浅水区域种植水生植物16和湿生植物，如香蒲、黄菖蒲、睡莲等，种植密度10-15株/平方米。同时花园池塘中放养部分白鲢、螺丝及河蚌等滤食性水生动物15。若进入花园湿地***污废水COD浓度为60-80mg/L时，污废水排入量为100t/d，则建设花园潜流湿地***面积约200m²，花园池塘的面积约为1000m²。污废水经过花园潜流湿地***及花园池塘共同作用后，其污染物质得到有效去除。出水水质指标可达到《地表水环境质量标准》中的IV类水及以上标准，即COD浓度为20mg/L以下。此时的水资源可以作为中水回用，如花园绿化浇灌及其他景观用水。

污废水经湿地***出来再经过输水管汇入池塘中，水中残余的污染物继续被微生物分解转化为无机营养元素被水生植物、湿生植物吸收，同时植物的光合作用为水中的各种生物种群提供赖以生存的溶解氧，水生植物也是草食性鱼类的食物来源，这样控制了水生植物的疯长。底栖动物摄食落叶、水生植物形成的有机碎屑以及鱼类的粪便、尸体等形成的有机物质，起到净化水质的作用。水体经过上述水生植物、湿生植物、滤食性鱼类及底栖动物的相互作用，水质进一步得到改善，而且保持了水质的稳定，可以达到《地表水环境质量标准》中的IV类水及以上。这样的水体可以用于周边绿化灌溉，减少自来水的费用。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种花园湿地净化工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：

第一步：将污废水经过铺设于地表下的收集管收集至花园；

其中，在所述步骤二中，所述花园潜流湿地***的净化处理中，所述污废水中的有机物、悬浮固体、硝酸盐、氨以及金属和有毒化学物质被吸附在所述花园潜流湿地***中，然后被花园中种植的花草及树木吸收和利用，转化为生长所需的能量；

步骤二中所述花园潜流湿地***包括：进水管，集水管，防渗层，填料层和植物层，还包括：隔离层，种植土层和通气管；其中所述进水管位于填料层上部；所述防渗层位于填料层下部，防渗层采用钢筋混凝土，混凝土或者防渗毯防渗；在防渗层上添加比表面积大的填料层，所述填料层由上部厌氧填料层和下部好氧填料层组成，所述厌氧填料层中内装填料的粒径大于好氧填料层中内装填料的粒径；采用通气管对好氧填料层中通氧；种植土层与填料层之间由隔离层将其分隔开；所述厌氧填料层的填料上铺设网眼密实但透水性好的土工布隔离层；所述隔离层上覆种植土层；所述植物层覆盖在所述种植土层上；污废水通过进水管进入花园潜流湿地***，从上至下先后通过厌氧填料层中填料及好氧填料层中填料，最后进入好氧填料层底部的集水管排出；

步骤三中所述花园池塘驳岸设计自然缓坡，按照1∶3-1∶10放坡；所述花园池塘底部采用粘土夯实防渗；花园池塘内种植各类水生植物、湿生植物和放养水生动物。

2.根据权利要求1所述的花园湿地净化工艺，其特征在于：所述植物层上种植花卉和草皮植物，种植密度15-20丛/平方米，3-4株/丛。

3.根据权利要求1或2所述的花园湿地净化工艺，其特征在于：所述厌氧填料层厚为30-40cm，所述的好氧填料层厚为30-40cm。

4.一种如权利要求1-3任一所述的净化工艺所制得的花园湿地。