專(zhuān)利名稱(chēng)：溝渠河流坡岸構(gòu)造濕地廢污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程和水利工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外農(nóng)村和城鎮(zhèn)廢污水面源污染處理中采用三種方法表面流濕地處理方法、潛流濕地處理方法和垂直流濕地處理方法。
1.表面流濕地處理方法直接在土壤表面栽種濕生植物，廢污水在土壤表面流動(dòng)。通過(guò)進(jìn)出水口的流量控制，調(diào)節(jié)表面水位和廢污水在系統(tǒng)內(nèi)部的滯留時(shí)間。水分下滲進(jìn)入植物根際區(qū)，通過(guò)根際區(qū)的微生物與動(dòng)物活動(dòng)以及植物吸收、轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存功能，降解與凈化廢污水。盡管該處理方法成本低，但其凈化效能低，且需要大面積的土地，在人均面積很低的我國(guó)難以推廣。
2.潛流濕地處理方法對(duì)土壤進(jìn)行改造，分層添入礫石、沙粒等吸附和轉(zhuǎn)化材料，鋪設(shè)通水管道網(wǎng)絡(luò)，覆蓋土壤，并栽種濕生植物。廢污水在土壤以下的通水管道中流動(dòng)。通過(guò)進(jìn)出水口的流量控制，調(diào)節(jié)潛流水位和廢污水在系統(tǒng)內(nèi)部的滯留時(shí)間。通過(guò)根際區(qū)的微生物與動(dòng)物活動(dòng)以及植物吸收、轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存功能，降解與凈化廢污水。盡管該處理方法凈化效能高，但其成本也高，且需要大面積的土地，在人均面積很低和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的我國(guó)難以實(shí)施。
3.垂直流濕地處理方法選擇相對(duì)落差較高的山體，沿其坡面，對(duì)土壤進(jìn)行改造，分層添入礫石、沙粒等吸附和轉(zhuǎn)化材料，鋪設(shè)通水管道網(wǎng)絡(luò)，覆蓋土壤，并栽種濕生植物。廢污水從山頂向山腳在管道中自然流動(dòng)。通過(guò)進(jìn)出水口的流量控制，調(diào)節(jié)潛流水位和廢污水在系統(tǒng)內(nèi)部的滯留時(shí)間。通過(guò)根際區(qū)的微生物與動(dòng)物活動(dòng)以及植物吸收、轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存功能，降解與凈化廢污水。盡管該處理方法凈化效能高，但其成本也高，且需要落差較高的地形，其實(shí)施和推廣有局限性。
由于溝渠河流坡岸水位變化大、干濕交替劇烈以及水流落差小，溝渠河流坡岸不能滿(mǎn)足上述三種濕地處理方法建造的要求。同時(shí)，上述三種濕地處理方法通常建造在溝渠河流的匯水區(qū)，均占用大面積的土地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于以土著物種為基礎(chǔ)，建立費(fèi)用低廉、易于操作、便于管理、節(jié)省時(shí)間和效果顯著的溝渠河流坡岸構(gòu)造濕地廢污水處理方法，起到處理廢污水、綠化護(hù)坡、美化景觀和資源可持續(xù)利用的作用。并按照復(fù)雜技術(shù)簡(jiǎn)便化、高科技技術(shù)實(shí)用化和配套技術(shù)工程化的要求，建立在溝渠河網(wǎng)地區(qū)易于推廣和采用的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案由構(gòu)建復(fù)式河床、建造坡岸潛流滲濾系統(tǒng)、建造坡岸表流系統(tǒng)、建造堤岸植被與水生植被系統(tǒng)四個(gè)部分組成。具體包括1.構(gòu)建復(fù)式河床通過(guò)拓寬、削平、深挖等工程措施，變現(xiàn)河床為復(fù)式河床，包括進(jìn)水溝、引水橫溝、攔截帶、滯留沉淀池及其粗濾柵(圖1)。
2.建造坡岸潛流滲濾系統(tǒng)在復(fù)式河床兩側(cè)，采用多孔水泥板設(shè)置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間，利用多孔水泥板構(gòu)造多層的濾床框架和滲濾壩框架，框架內(nèi)添充由礫石、粉煤灰與泥炭組成的復(fù)合基質(zhì)，濾床和滲濾壩表面種植濕生和挺水植物；在滲濾壩面向引水橫溝的側(cè)面，鋪設(shè)由多孔彈性材料組成的可再生濾墊。形成完整的坡岸濕地潛流滲濾系統(tǒng)(圖2)。
3.建造坡岸表流系統(tǒng)在復(fù)式河床兩側(cè)，采用多孔水泥板設(shè)置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間的土壤表面直接種植濕生與挺水植物，形成坡岸表面流濕地系統(tǒng)(圖3)。該系統(tǒng)與坡面潛流滲濾系統(tǒng)相間排列于河床(圖1)。
4.構(gòu)建堤岸植被和水生植被系統(tǒng)在河岸頂部，直接種植喬木、灌木和草坪草，形成堤岸景觀植被；在主河道水面以下河床種植多種沉水植物，形成河流水生植被系統(tǒng)。
本發(fā)明以土著物種為原材料，堅(jiān)持“源于自然、優(yōu)于自然”的原則進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì)，不會(huì)對(duì)土著生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。通過(guò)構(gòu)建仿自然生態(tài)系統(tǒng)，不僅能充分發(fā)揮濕地系統(tǒng)的去污功能，提高系統(tǒng)物質(zhì)生產(chǎn)能力，而且成本低廉，易于操作、占地面積小。在我國(guó)的面源污染治理和溝渠河網(wǎng)生態(tài)修復(fù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
四

圖1物理改造和生態(tài)修復(fù)后的河道平面圖1、引水溝 2、滯留沉淀池 3、粗濾柵 4、引水橫溝 5、坡岸潛流滲濾系統(tǒng) 6、坡岸表面流系統(tǒng) 7、攔截帶 8、主河道 9、水生植被 10、堤岸植被帶 11、潛水泵 12、上水水流方向 13、下水水流方向。
圖2具有坡岸潛流滲濾系統(tǒng)的河道斷面圖1、堤岸植被帶 2、引水橫溝 3、濕生與挺水植被帶 4、沉水植被帶 5、喬木 6、灌木 7、草坪草 8、可再生濾墊 9、滲濾壩 10、復(fù)合基質(zhì)濾床 11、多孔水泥板 12、濕生與挺水植物 13、水生植物 14、主河道 15、河流水位圖3具有坡岸表流濕地系統(tǒng)的河道斷面圖1、堤岸植被帶 2、引水橫溝 3、濕生與挺水植被帶 4、沉水植被帶 5、喬木 6、灌木 7、草坪草 8、濕生與挺水植物 9、多孔水泥板 10、沉水植物 11、主河道 12、河流水位五具體實(shí)施方式
實(shí)施過(guò)程由篩選基本工具物種、工具物種的大規(guī)模擴(kuò)繁、構(gòu)建復(fù)式河床、建造坡岸潛流滲濾系統(tǒng)、建造坡岸表流系統(tǒng)、建造堤岸植被與水生植被系統(tǒng)以及后期管理七個(gè)環(huán)節(jié)組成。具體內(nèi)容包括1.篩選基本工具物種收集土著物種名錄及其生物生態(tài)學(xué)參數(shù)，勾劃土著物種的最適生態(tài)幅，進(jìn)行耐污及去污能力試驗(yàn)，研究其繁殖力、生長(zhǎng)量與利用價(jià)值等；按使用目標(biāo)篩選出作為濕地處理系統(tǒng)的基本工具物種。
2.工具物種的大規(guī)模擴(kuò)繁以基本工具物種為原材料，通過(guò)細(xì)胞和組織培養(yǎng)進(jìn)行大規(guī)模培育與擴(kuò)繁，所獲種苗作為構(gòu)建濕地處理系統(tǒng)的植物材料。
3.構(gòu)建復(fù)式河床通過(guò)拓寬、削平、深挖等工程措施，變現(xiàn)河床為復(fù)式河床，包括進(jìn)水溝、引水橫溝、攔截帶、滯留沉淀池及其粗濾柵。
4.建造坡岸潛流滲濾系統(tǒng)在復(fù)式河床兩側(cè)，采用多孔水泥板設(shè)置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間，利用多孔水泥板構(gòu)造多層的濾床框架和滲濾壩框架，框架內(nèi)添充由礫石、粉煤灰與泥炭組成的復(fù)合基質(zhì)，濾床和滲濾壩表面種植濕生和挺水植物；在滲濾壩面向引水橫溝的側(cè)面，鋪設(shè)由多孔彈性材料組成的可再生濾墊。形成完整的坡岸濕地潛流滲濾系統(tǒng)。
5.建造坡岸表流系統(tǒng)在復(fù)式河床兩側(cè)，采用多孔水泥板設(shè)置攔截帶在攔截帶與引水橫溝之間的土壤表面直接種植濕生與挺水植物，形成坡岸表面流濕地系統(tǒng)。該系統(tǒng)與坡面潛流滲濾系統(tǒng)相間排列于河床。
6.構(gòu)建堤岸植被和水生植被系統(tǒng)在河岸頂部，直接種植喬木、灌木和草坪草，形成堤岸景觀植被；在主河道水面以下河床種植多種沉水植物，形成河流水生植被系統(tǒng)。
7.后期管理在運(yùn)行過(guò)程中，定時(shí)對(duì)滯留沉淀池進(jìn)行清淤，對(duì)粗濾柵與可再生濾墊進(jìn)行清洗，定時(shí)收獲植物地上部分。
權(quán)利要求
1.一種廢污水處理方法。其特征在于采用溝渠河流人工濕地系統(tǒng)的處理方法，該方法由四個(gè)部分組成復(fù)式河床、坡岸潛流滲濾系統(tǒng)、坡岸表流系統(tǒng)以及堤岸植被與水生植被系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所設(shè)計(jì)的溝渠河流坡岸構(gòu)造濕地廢污水處理方法，其特征在于通過(guò)拓寬、削平、深挖等工程措施，變現(xiàn)河床為復(fù)式河床，包括進(jìn)水溝、引水橫溝、攔截帶、滯留沉淀池及其粗濾柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所設(shè)計(jì)的溝渠河流坡岸構(gòu)造濕地廢污水處理方法，其特征在于在復(fù)式河床兩側(cè)，采用多孔水泥板設(shè)置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間，利用多孔水泥板構(gòu)造多層的濾床框架和滲濾壩框架，框架內(nèi)添充由礫石、粉煤灰與泥炭組成的復(fù)合基質(zhì)，濾床和滲濾壩表面種植濕生和挺水植物；在滲濾壩面向引水橫溝的側(cè)面，鋪設(shè)由多孔彈性材料組成的可再生濾墊，形成完整的坡岸濕地潛流滲濾系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所設(shè)計(jì)的溝渠河流坡岸構(gòu)造濕地廢污水處理方法，其特征在于在復(fù)式河床兩側(cè)，采用多孔水泥板設(shè)置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間的土壤表面直接種植濕生與挺水植物，形成坡岸表面流濕地系統(tǒng)，該系統(tǒng)與坡面潛流滲濾系統(tǒng)相間排列于河床。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所設(shè)計(jì)的溝渠河流坡岸構(gòu)造濕地廢污水處理方法，其特征在于在河岸頂部，直接種植喬木、灌木和草坪草，形成堤岸景觀植被；在主河道水面以下河床種植多種沉水植物，形成河流水生植被系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程和水利工程技術(shù)領(lǐng)域。以土著物種為基礎(chǔ)，堅(jiān)持“源于自然、優(yōu)于自然”的原則進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的溝渠河流坡岸構(gòu)造濕地廢污水處理系統(tǒng)，具有處理廢污水、綠化護(hù)坡、美化景觀和資源可持續(xù)利用的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)構(gòu)建仿自然生態(tài)系統(tǒng)，不僅能充分發(fā)揮構(gòu)造濕地系統(tǒng)的去污功能，提高系統(tǒng)物質(zhì)生產(chǎn)能力，而且成本低廉、易于操作、占地面積小。在我國(guó)的面源污染治理和溝渠河網(wǎng)生態(tài)修復(fù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F3/00GK1546796SQ200310106558
公開(kāi)日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者安樹(shù)青, 劉茂松, 姚鑫, 黃成 , 謝永宏, 孫慶業(yè), 蔣金輝 申請(qǐng)人:南京大學(xué)