專利名稱：溝渠河流坡岸構造濕地廢污水處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境保護工程和水利工程技術領域。
背景技術：
目前，國內外農村和城鎮(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。通過進出水口的流量控制，調節(jié)表面水位和廢污水在系統內部的滯留時間。水分下滲進入植物根際區(qū)，通過根際區(qū)的微生物與動物活動以及植物吸收、轉化和儲存功能，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難以推廣。
2.潛流濕地處理方法對土壤進行改造，分層添入礫石、沙粒等吸附和轉化材料，鋪設通水管道網絡，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。通過進出水口的流量控制，調節(jié)潛流水位和廢污水在系統內部的滯留時間。通過根際區(qū)的微生物與動物活動以及植物吸收、轉化和儲存功能，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濟欠發(fā)達的我國難以實施。
3.垂直流濕地處理方法選擇相對落差較高的山體，沿其坡面，對土壤進行改造，分層添入礫石、沙粒等吸附和轉化材料，鋪設通水管道網絡，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。通過進出水口的流量控制，調節(jié)潛流水位和廢污水在系統內部的滯留時間。通過根際區(qū)的微生物與動物活動以及植物吸收、轉化和儲存功能，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足上述三種濕地處理方法建造的要求。同時，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)明內容
本發(fā)明的目的在于以土著物種為基礎，建立費用低廉、易于操作、便于管理、節(jié)省時間和效果顯著的溝渠河流坡岸構造濕地廢污水處理方法，起到處理廢污水、綠化護坡、美化景觀和資源可持續(xù)利用的作用。并按照復雜技術簡便化、高科技技術實用化和配套技術工程化的要求，建立在溝渠河網地區(qū)易于推廣和采用的方法。
本發(fā)明的技術方案由構建復式河床、建造坡岸潛流滲濾系統、建造坡岸表流系統、建造堤岸植被與水生植被系統四個部分組成。具體包括1.構建復式河床通過拓寬、削平、深挖等工程措施，變現河床為復式河床，包括進水溝、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在復式河床兩側，采用多孔水泥板設置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間，利用多孔水泥板構造多層的濾床框架和滲濾壩框架，框架內添充由礫石、粉煤灰與泥炭組成的復合基質，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面，鋪設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(圖2)。
3.建造坡岸表流系統在復式河床兩側，采用多孔水泥板設置攔截帶；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(圖3)。該系統與坡面潛流滲濾系統相間排列于河床(圖1)。
4.構建堤岸植被和水生植被系統在河岸頂部，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。
本發(fā)明以土著物種為原材料，堅持“源于自然、優(yōu)于自然”的原則進行生態(tài)設計，不會對土著生態(tài)系統構成威脅。通過構建仿自然生態(tài)系統，不僅能充分發(fā)揮濕地系統的去污功能，提高系統物質生產能力，而且成本低廉，易于操作、占地面積小。在我國的面源污染治理和溝渠河網生態(tài)修復中具有廣闊的應用前景。
四

圖1物理改造和生態(tài)修復后的河道平面圖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 6、坡岸表面流系統 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、復合基質濾床 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、河流水位五具體實施方式
實施過程由篩選基本工具物種、工具物種的大規(guī)模擴繁、構建復式河床、建造坡岸潛流滲濾系統、建造坡岸表流系統、建造堤岸植被與水生植被系統以及后期管理七個環(huán)節(jié)組成。具體內容包括1.篩選基本工具物種收集土著物種名錄及其生物生態(tài)學參數，勾劃土著物種的最適生態(tài)幅，進行耐污及去污能力試驗，研究其繁殖力、生長量與利用價值等；按使用目標篩選出作為濕地處理系統的基本工具物種。
2.工具物種的大規(guī)模擴繁以基本工具物種為原材料，通過細胞和組織培養(yǎng)進行大規(guī)模培育與擴繁，所獲種苗作為構建濕地處理系統的植物材料。
3.構建復式河床通過拓寬、削平、深挖等工程措施，變現河床為復式河床，包括進水溝、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在復式河床兩側，采用多孔水泥板設置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間，利用多孔水泥板構造多層的濾床框架和滲濾壩框架，框架內添充由礫石、粉煤灰與泥炭組成的復合基質，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面，鋪設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。
5.建造坡岸表流系統在復式河床兩側，采用多孔水泥板設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。該系統與坡面潛流滲濾系統相間排列于河床。
6.構建堤岸植被和水生植被系統在河岸頂部，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。
7.后期管理在運行過程中，定時對滯留沉淀池進行清淤，對粗濾柵與可再生濾墊進行清洗，定時收獲植物地上部分。
權利要求
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的處理方法，該方法由四個部分組成復式河床、坡岸潛流滲濾系統、坡岸表流系統以及堤岸植被與水生植被系統。
2.根據權利要求1所設計的溝渠河流坡岸構造濕地廢污水處理方法，其特征在于通過拓寬、削平、深挖等工程措施，變現河床為復式河床，包括進水溝、引水橫溝、攔截帶、滯留沉淀池及其粗濾柵。
3.根據權利要求1所設計的溝渠河流坡岸構造濕地廢污水處理方法，其特征在于在復式河床兩側，采用多孔水泥板設置攔截帶；在攔截帶與引水橫溝之間，利用多孔水泥板構造多層的濾床框架和滲濾壩框架，框架內添充由礫石、粉煤灰與泥炭組成的復合基質，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面，鋪設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。
4.根據權利要求1所設計的溝渠河流坡岸構造濕地廢污水處理方法，其特征在于在復式河床兩側，采用多孔水泥板設置攔截帶；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，該系統與坡面潛流滲濾系統相間排列于河床。
5.根據權利要求1所設計的溝渠河流坡岸構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。
全文摘要
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境保護工程和水利工程技術領域。以土著物種為基礎，堅持“源于自然、優(yōu)于自然”的原則進行生態(tài)設計，所設計的溝渠河流坡岸構造濕地廢污水處理系統，具有處理廢污水、綠化護坡、美化景觀和資源可持續(xù)利用的優(yōu)點。通過構建仿自然生態(tài)系統，不僅能充分發(fā)揮構造濕地系統的去污功能，提高系統物質生產能力，而且成本低廉、易于操作、占地面積小。在我國的面源污染治理和溝渠河網生態(tài)修復中具有廣闊的應用前景。
文檔編號C02F3/00GK1546796SQ200310106558
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月8日 優(yōu)先權日2003年12月8日
發(fā)明者安樹青, 劉茂松, 姚鑫, 黃成 , 謝永宏, 孫慶業(yè), 蔣金輝 申請人:南京大學