一種人工濕地產(chǎn)業(yè)化構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效高產(chǎn)人工濕地產(chǎn)業(yè)化構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地能夠利用生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重作用實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的強(qiáng)化凈化。利用人工濕地去污與其他水質(zhì)處理方法相比具有構(gòu)建經(jīng)濟(jì)、管理方便、耗能少等優(yōu)點(diǎn)；目前在世界各地得到了越來越廣泛的重視。兼顧去污能力和經(jīng)濟(jì)效益的人工濕地是下一代構(gòu)造濕地研究和應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]按照布水方式，人工濕地可分為表面流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。垂直流人工濕地表面布水均勻，水流輸入、輸出和停留時(shí)間具有高度可控性，從濕地上層進(jìn)入，易于曝氣復(fù)氧。因此，垂直流人工濕地對(duì)于快速?gòu)?fù)氧和協(xié)助植物快速生長(zhǎng)最為有利。
[0004]—般人工濕地中使用各種填料作為基質(zhì)，這些基質(zhì)最初能夠吸附氮磷等污染物質(zhì)，但均存在會(huì)飽和的問題，飽和后如不及時(shí)更換基質(zhì)，反而會(huì)釋放污染物進(jìn)入水體，成為污染源。
[0005]隨著人口增加和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，我國(guó)的水質(zhì)污染問題日益突出，而污水處理能力尚顯不足。截止到2010年，全國(guó)建市城市污水處理率僅為77.4%，農(nóng)村生活污水搜集還處于起步階段;2013年，全國(guó)工業(yè)和城鎮(zhèn)廢水排放總量695.4億噸，污水處理率87%，而同年，農(nóng)村生活污水處理率僅為8%。構(gòu)建能夠產(chǎn)業(yè)化的高效人工濕地，在凈化污水的同時(shí)，能夠收獲高額的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，對(duì)于解決我國(guó)的水污染將起到重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)目的在于設(shè)計(jì)一種人工濕地產(chǎn)業(yè)化構(gòu)建方法，通過構(gòu)建塑料大棚、多級(jí)純水培垂直流人工濕地、植物材料苗床和高效經(jīng)濟(jì)植物的選擇，為經(jīng)濟(jì)高效人工濕地的建設(shè)提供技術(shù)支撐。
[0007]具體技術(shù)方案為:
一種人工濕地產(chǎn)業(yè)化構(gòu)建方法，包括以下步驟:
(I)構(gòu)建塑料大棚:
塑料大棚由白色塑料薄膜和鋼筋支架組成，薄膜可拆卸，氣溫低于20°c時(shí)蓋上塑料薄膜，氣溫高于20°C時(shí)去掉塑料薄膜。大棚規(guī)模根據(jù)實(shí)際需要建造，目的是保證高效高產(chǎn)人工濕地不受季節(jié)和地域的影響。塑料大棚構(gòu)建在污水源頭附近，用于維持溫度的恒定，保證目標(biāo)植物的生長(zhǎng)不受溫度制約。
[0008](2)構(gòu)建多級(jí)純水培垂直流人工濕地:
垂直流人工濕地為寬度2米的水泥池，長(zhǎng)度依據(jù)大棚長(zhǎng)度而定，以利于更換苗床等人工操作。所構(gòu)建的垂直流人工濕地?zé)o填充基質(zhì)，營(yíng)造純水培條件;純水培條件布水均勻，污染物分布也隨之均勻，方便植物根系吸收;跟沙質(zhì)基質(zhì)的垂直流人工濕地相比，同樣污水負(fù)荷和植物生長(zhǎng)條件下，純水培條件可提高30%以上的氮和磷去除率，20%左右的BODdPCOD去除率；水位在20?50cm之間，依據(jù)目標(biāo)植物的大小而定；入水管與水面相平，出水管離水底5cm，防止被沉降淤積物堵塞。所構(gòu)建的垂直流人工濕地分為3個(gè)等級(jí)，初級(jí)凈化池，次級(jí)凈化池和末級(jí)凈化池。污水在進(jìn)入初級(jí)凈化池前經(jīng)沉淀池預(yù)處理，沉淀不可溶污染物后進(jìn)入初級(jí)凈化池，初級(jí)凈化池接納污水，次級(jí)凈化池接納來自初級(jí)池凈化后的水，末級(jí)凈化池接納次級(jí)池凈化后的水。次級(jí)和末級(jí)凈化池依次低于初級(jí)凈化池水平面20-50cm，使出水管與下級(jí)凈化池進(jìn)水管水平，保證池與池之間水體流動(dòng)無需動(dòng)力。初級(jí)凈化池作用是去除有毒有害污染物，待有毒有害污染物去除率達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)排入次級(jí)凈化池;次級(jí)凈化池用于去除氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過植物根系的吸收作用，進(jìn)一步去除營(yíng)養(yǎng)鹽，達(dá)到達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)IV類水以上時(shí)將水排入末級(jí)凈化池;末級(jí)凈化池用于培育目標(biāo)植物幼苗，幼苗會(huì)繼續(xù)吸收水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)一步凈化水質(zhì)，出水達(dá)到國(guó)標(biāo)地表水III類標(biāo)準(zhǔn)。其中，初級(jí)凈化池、次級(jí)凈化池和末級(jí)凈化池均可根據(jù)水質(zhì)凈化要求或經(jīng)濟(jì)效益要求重復(fù)構(gòu)建若干個(gè)。其中，初級(jí)凈化池接納的污水中總氮濃度高于1000mg/L時(shí)，用末級(jí)凈化池出水對(duì)污水進(jìn)行稀釋，達(dá)到500mg/L或以下，避免對(duì)植物根部產(chǎn)生毒害。
[0009]多級(jí)純水培垂直流人工濕地的構(gòu)建，不僅提供了高效高凈化率的人工濕地，還為高產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益提供了保障。
[0010](3)用植物纖維制作苗床:
苗床由初級(jí)凈化池中目標(biāo)植物的纖維編制育苗兜和支架，可帶植物一起整體更換。植物纖維來源于初級(jí)凈化池中的目標(biāo)植物的全株植物體或苗床，經(jīng)草繩機(jī)制作成待用的草繩。
[0011 ]植物纖維的苗床一方面由于松散，不阻礙溶氧和污染物均勻擴(kuò)散，能夠?yàn)槟繕?biāo)植物根部纏繞提供基質(zhì)；另一方面能夠吸附一些沉淀的顆粒物，協(xié)助凈化水質(zhì)，為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。植物纖維制作的苗床，包括育苗兜、支架和固定繩;所述的育苗兜寬度10-20cm，高度5-20cm，由植物纖維編織而成，纖維直徑和育苗兜網(wǎng)孔大小依據(jù)目標(biāo)植物大小而定，直徑范圍0.5-lcm，網(wǎng)孔直徑l-2cm，以既能為植物根部提供纏繞支撐從而固定植物，又不阻礙水體自由流動(dòng)為準(zhǔn);所述的支架，兩側(cè)為直徑5cm的粗鋼筋，固定在垂直流濕地的外側(cè)，上端為植物纖維編織的直徑5cm的粗繩，兩端固定于鋼筋柱上，中間懸空在垂直流濕地的水面上，供懸掛育苗兜;所述的固定繩由直徑5cm的植物纖維編織而成，將支架的粗繩固定在兩端的鋼筋柱上，也將育苗兜固定在支架的粗繩上。
[0012](4)在苗床上培育目標(biāo)植物:
目標(biāo)植物的培育在末級(jí)凈化池中進(jìn)行。目標(biāo)植物選擇高效去污和經(jīng)濟(jì)植物，根據(jù)不同污水類型和凈化池級(jí)別而定，初級(jí)凈化池選擇蘆葦、香蒲、燈芯草和莎草等高效去污的植物，次級(jí)凈化池選擇牧草、人工草坪、花卉和蔬菜經(jīng)濟(jì)植物，如草坪、花卉、牧草、蔬菜等，末級(jí)凈化池用于培養(yǎng)目標(biāo)植物的幼苗，在幼苗達(dá)到營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期前移入初級(jí)或次級(jí)凈化池；待目標(biāo)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期結(jié)束后，整體更換初級(jí)和次級(jí)凈化池中的苗床和植物，被更換的植物和苗床用于產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)目標(biāo)植物種類的不同，可用做生物材料、燃料、草坪、飼料、花卉或蔬菜等。
[0013](5)將苗床和植物一起放入垂直流人工濕地:
經(jīng)過末級(jí)凈化池培育后的目標(biāo)植物，已經(jīng)跟苗床緊密結(jié)合在一起，可以與苗床整體移入初級(jí)或次級(jí)凈化池中，利用植物的快速生長(zhǎng)，迅速吸收水體中的污染物，達(dá)到既凈化水體，又生產(chǎn)大量生物量的目的。
[0014](6)更換苗床:
初級(jí)凈化池中的植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期結(jié)束、生長(zhǎng)速率開始下降時(shí)，與苗床一起取出，一部分作為編織苗床的植物纖維，其余部分作為生物材料(造紙、生物燃料等)出售;次級(jí)凈化池中的植物達(dá)到可出售要求的規(guī)格后取出，用于創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值;末級(jí)凈化池中的植物達(dá)到快速生長(zhǎng)期之前，與苗床一起整體移入初級(jí)或次級(jí)凈化池。
[0015]本發(fā)明設(shè)計(jì)的人工濕地產(chǎn)業(yè)化構(gòu)建方法具有如下有益效果:
1、本發(fā)明的人工濕地產(chǎn)業(yè)化構(gòu)建方法能夠?qū)崿F(xiàn)人工濕地處理系統(tǒng)的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0016]2、本發(fā)明的方法通過構(gòu)建高效高產(chǎn)的人工濕地單元，能夠有效凈化水質(zhì)，使水體中污染物去除率達(dá)到90%以上，同時(shí)產(chǎn)生高經(jīng)濟(jì)價(jià)值；占地少，環(huán)保高效，經(jīng)濟(jì)效益高，且不受季節(jié)和地域影響，兼具治污與發(fā)展經(jīng)濟(jì)的雙贏目的，特別適合在工廠園區(qū)、鄉(xiāng)村、污染水體周圍構(gòu)建。
[0017]3、采用本發(fā)明方法構(gòu)建的垂直流人工濕地，由于布水均勻，污染物分布也隨之均勻，方便植物根系吸收;跟沙質(zhì)基質(zhì)的垂直流人工濕地相比，同樣污水負(fù)荷和植物生長(zhǎng)條件下，純水培條件可提高30%以上的氮和磷去除率，20%左右的BODdPCOD去除率，因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，完全水培條件的人工濕地對(duì)可溶污染物的去除效果反而超過含基質(zhì)人工濕