專利名稱：利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及一種利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法。
背景介紹潛流人工濕地污水處理技術是20世紀七八十年代發(fā)展起來的一種污水生態(tài)處理技術。由于它具有運行費用低、維護管理簡單、對周邊環(huán)境影響小、可以分散化和小型化建設的特點，十分適用于城郊農村地區(qū)污水處理和污染河道凈化。據調查，在歐洲共有6000多座處理生活污水的人工濕地，北美有1000多座處理生活和多種工業(yè)廢水的濕地系統(tǒng)。近年來，隨著中國對小型生活污水處理、污染河道凈化以及生態(tài)建設的重視，潛流人工濕地在國內得到了比較快的發(fā)展和推廣應用。
潛流人工濕地由進水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、植物、基質和防滲層組成。在潛流人工濕地中，水面位于基質層以下流動，地面無水體。根據水流動方向可將其分為水平流(horizontalflow，HF)潛流人工濕地和垂直流(vertical flow，VF)潛流人工濕地。無論水流方向差異，都具有明顯的共同特征，即污水是在基質內流動的過程中，通過介質、微生物和植物根系的共同作用得到凈化。因此，基質是潛流人工濕地發(fā)揮凈化功能的主要單元。
潛流人工濕地，尤其是垂直流潛流人工濕地由于流程較短(一般小于0.7m)，通常選擇顆粒較細的基質來保證出水水質。由于基質間孔隙較小，使得潛流人工濕地在運行中存在一個重大隱患，即無機、有機顆?；蛑参锼樾荚诨|中的積累而引起的基質堵塞。堵塞不僅影響濕地的正常運行，使?jié)竦乇砻孥账瑖乐貢r甚至會使?jié)竦貓髲U。
堵塞是目前影響潛流人工濕地技術推廣的主要瓶頸之一。國內外學者對堵塞的機理以及堵塞對水力條件的影響作了比較豐富的研究，強調了強化預處理對于預防堵塞的重要性。對于已經堵塞的濕地，則沒有尋找到廉價易行的辦法，除了更換基質外，幾乎別無辦法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種廉價易行的利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法。
本發(fā)明提出的利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法，具體步驟如下(1)對濕地的堵塞程度進行評價
對濕地停止進水60-80小時，以設計水力負荷的1～1.5倍速度開始進水；以7～10小時為記錄時間段(如以每天的工作日8小時計算)，將記錄時間段平均分隔成若干段，設起始時間為零，每隔一個時間段記錄壅水面積；(a)如果記錄時間段內濕地表面積水面積占整個濕地面積的51％～100％，則表示濕地表面壅水，屬于嚴重堵塞情況；(b)如果記錄時間段內濕地表面積水面積占整個濕地面積的11％～50％，則表示濕地表面壅水，屬于中度堵塞情況；(c)如果記錄時間段內濕地表面積水面積占整個濕地面積的1％～10％，則表示濕地表面壅水，屬于輕度堵塞情況；(d)如果記錄時間段內濕地表面無壅水，屬于未堵塞情況；(2)向濕地中投放土壤動物修復濕地，投放密度為0.2～0.8kg/m2.d；(a)對于步驟(1)中(a)或者步驟(1)中(b)的濕地，投放土壤動物后關閉濕地進水，根據基質的持水性能每3～7天進水1天，以維持基質內濕度，土壤動物以基質中積累的有機腐殖質為食，并松動基質，同時起到清掃和疏通基質作用，每隔12-18小時將濕地中土壤動物產生的糞便排放到濕地表面，當濕地中堵塞現象消失，即完成修復過程；(b)對于輕度或者未堵塞的濕地，投放土壤動物后濕地連續(xù)正常進水，土壤動物在濕地中起到預防堵塞作用；其中，土壤動物選用蚯蚓，蚯蚓的長度一般在10cm以下為宜，所述環(huán)境溫度范圍為0-40℃。
本發(fā)明中，較佳的環(huán)境溫度范圍為20-30℃。
本發(fā)明中，濕地在運行一段時間以后，由于進水中無機和有機雜質在基質中的積累以及基質的沉降壓實作用，使基質水流阻力增大，造成在設計水力負荷下運行時，水流上壅淹沒濕地表面補充水頭而使?jié)竦乇砻娣e水的現象，稱為由堵塞引起的表面壅水。
本發(fā)明中，對于中度或者嚴重堵塞的濕地，夏季2周、冬季5周內可恢復基質滲水性能。對于輕度或者未堵塞的濕地，可使?jié)竦夭话l(fā)生堵塞。
本發(fā)明的優(yōu)點如下1、費用低廉。以上海地區(qū)為例，利用土壤動物修復濕地方法僅需6元/m2濕地(含運費)，而更換基質所需費用＞50元/m2濕地(不含運費和施工費)。
2、施工維護簡單。土壤動物只需比較均勻地投放到濕地中即可，投放后除定期進水保證基質濕度以外，無需特殊維護。而更換基質必須停止生產，并耗費大量人力、物力。
3、冬季植物收割以后，土壤動物可以起到清掃植物碎屑的作用。除此方法之外，目前未見清掃植物碎屑的其它有效方法報道。
4、符合農村社會經濟條件，符合生態(tài)化處理特點。
本發(fā)明提出的利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法，可有效解決潛流人工濕地基質堵塞難題，費用低廉，簡單易行。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步描述本發(fā)明。
實施例1某年5月～6月間，利用本發(fā)明修復某污水處理站垂直流潛流人工濕地。
(1)人工濕地污水站水處理流程為集水井→調節(jié)池→沉淀池(可按一級強化運行)→人工濕地。人工濕地采用垂直下行流形式，平面呈矩形，面積從114m2～214m2不等，基質厚度800mm，由下至上依次是150mm大礫石、100mm小礫石、300mm粗砂、250mm當地泥土與粗砂混合物。濕地底標高0.0m，集水系統(tǒng)標高0.10m，布水系統(tǒng)標高0.65m，濕地頂標高0.8m。濕地種植蘆葦，種植密度8根莖/m2。設計最大水力負荷為0.6m3/m2.d。堵塞后的水力現象為(1)布水系統(tǒng)及其周圍基質堵塞引起的配水槽溢流和(2)基質堵塞引起的濕地表面壅水。
(2)修復記錄5月11日進行修復前的堵塞程度評價，結果表明，6個濕地的配水槽溢流使?jié)竦剡M水達不到設計負荷，濕地表面在4h內完全被水淹沒，堵塞嚴重。5月23～24日兩天投放一種土壤動物蚯蚓，開始修復濕地滲水能力，記錄持續(xù)到6月26日，期間平均氣溫26℃，有降雨。
投放土壤動物蚯蚓以后，隔一定時間以0.6m3/m2.d水力負荷進水，進水時段為08:30～16:00h，落空運行，一旦壅水面積超過濕地表面積的1/5，立即關閉進水以防土壤動物淹死。期間，土壤動物以基質中積累的有機腐殖質為食，并松動基質，同時起到清掃和疏通基質作用，每隔12-18小時將濕地中土壤動物產生的糞便排放到濕地表面，下面以其中兩個濕地的記錄為例進行說明，表1是對照濕地(未投放土壤動物)實驗記錄，表2是實驗濕地(土壤動物投放密度為0.6kg/m2)實驗記錄。
表1對照濕地實驗記錄


注(1)設計流量為5.4m3/h；(2)投放密度為0kg/m2。
表2修復濕地實驗記錄

注(1)設計流量為5.1m3/h；(3)投放密度為0.6kg/m2。
10天內，投放土壤動物的堵塞濕地得到修復，并在以后的連續(xù)運行中表現正常；對照濕地通過輪休，可暫時性解決堵塞問題，但是不能維持濕地連續(xù)正常運行。本實施例通過本發(fā)明所述的方法成功修復了已經嚴重堵塞的6塊生產人工濕地，解決了濕地表面壅水和配水槽溢流難題，所需費用僅為6元/m2濕地，并且無需特殊人工維護，廉價易行。
實施例2某年5月～6月間，利用本發(fā)明方法分兩階段修復某污水處理站垂直流潛流人工濕地。
(1)人工濕地污水站水處理流程為集水井→調節(jié)池→沉淀池(可按一級強化運行)→人工濕地。人工濕地采用垂直下行流形式，平面呈矩形，面積114m2，基質厚度800mm，由下至上依次是150mm大礫石、100mm小礫石、300mm粗砂、250mm當地泥土與粗砂混合物。濕地底標高0.0m，集水系統(tǒng)標高0.10m，布水系統(tǒng)標高0.65m，濕地頂標高0.8m。濕地種植蘆葦，種植密度8根莖/m2。設計最大水力負荷為0.6m3/m2.d(2.9m3/h)。堵塞后的水力現象為(1)布水系統(tǒng)及其周圍基質堵塞引起的配水槽溢流和(2)基質堵塞引起的濕地表面壅水。
(2)修復記錄修復前，該濕地堵塞比較嚴重。5月23～24日兩天投放一種土壤動物蚯蚓開始修復濕地滲水能力，記錄持續(xù)到6月26日，期間平均氣溫26℃，有降雨。投放土壤動物蚯蚓，投放密度為0.2kg/m2，5月24日到6月2日，以0.3m3/m2.d的低水力負荷進水，土壤動物未能有效改善濕地壅水現象；6月3日起停止進水，6月15日進水1天測試修復效果發(fā)現，表面壅水現象消失，排水槽水深下降，可以按照設計水力負荷0.6m3/m2.d通水；6月15日起濕地正常進水，未再發(fā)生表面壅水及配水槽溢流現象。期間，土壤動物以基質中積累的有機腐殖質為食，并松動基質，同時起到清掃和疏通基質作用，每隔12-18小時將濕地中土壤動物產生的糞便排放到濕地表面。
表3兩階段修復堵塞濕地


對于堵塞嚴重的濕地，應在投放土壤動物以后暫停濕地進水，才能快速有效的修復滲水能力；在本實施例中26℃的平均氣溫條件下，10天內可以修復濕地滲水能力。
權利要求
1.一種利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法，具體步驟如下(1)對濕地的堵塞程度進行評價對濕地停止進水60-80小時，以設計水力負荷的1～1.5倍速度開始進水；以7～10小時為記錄時間段，將記錄時間段平均分隔成若干段，設起始時間為零，每隔一個時間段記錄壅水面積；(a)如果記錄時間段內濕地表面積水面積占整個濕地面積的51％～100％，則表示濕地表面壅水，屬于嚴重堵塞情況；(b)如果記錄時間段內濕地表面積水面積占整個濕地面積的11％～50％，則表示濕地表面壅水，屬于中度堵塞情況；(c)如果記錄時間段內濕地表面積水面積占整個濕地面積的1％～10％，則表示濕地表面壅水，屬于輕度堵塞情況；(d)如果記錄時間段內濕地表面無壅水，屬于未堵塞情況；(2)向濕地中投放土壤動物修復濕地，投放密度為0.2～0.8kg/m2.d；(a)對于步驟(1)中(a)或者步驟(1)中(b)的濕地，投放土壤動物后關閉濕地進水，根據基質的持水性能每3～7天進水1天，以維持基質內濕度，土壤動物以基質中積累的有機腐殖質為食，并松動基質，每隔12-18小時將濕地中土壤動物產生的糞便排放到濕地表面，當濕地中堵塞現象消失，即完成修復過程；(b)對于輕度或者未堵塞的濕地，投放土壤動物后濕地連續(xù)正常進水；其中，土壤動物選用蚯蚓，蚯蚓的長度在10cm以下，所述環(huán)境溫度范圍為0-40℃。
2.根據權利要求1所述的利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法，其特征在于所述環(huán)境溫度范圍為20-30℃。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及一種利用土壤動物修復堵塞潛流人工濕地滲水能力的方法。對濕地停止進水60－80小時，以設計水力負荷1－1.5倍速度進水；以7－10小時為記錄時間段，將記錄時間段平均分隔成若干段，每隔一個時間段記錄壅水面積；記錄時間段內，濕地積水51％－100％屬嚴重堵塞；積水11％－50％屬中度堵塞；積水1％－10％屬輕度堵塞；向濕地中投放土壤動物蚯蚓，投放密度為0.2－0.8kg/m
文檔編號C02F3/32GK1923728SQ20061003092
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月7日 優(yōu)先權日2006年9月7日
發(fā)明者李懷正, 王晟, 邢紹文 申請人:李懷正, 王晟, 邢紹文