專利名稱：湖濱帶構(gòu)造濕地構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于資源環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用當(dāng)?shù)夭牧线M(jìn)行構(gòu)造濕地建設(shè)的方法。
背景技術(shù)：
構(gòu)造濕地(constructed wetlands)或濕地處理系統(tǒng)(treatment wetland systems)，是人工建設(shè)的、可控制的和工程化的濕地系統(tǒng)，其設(shè)計和建造的目的是通過對濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物作用的優(yōu)化組合來進(jìn)行廢污水處理。盡管構(gòu)造濕地的建設(shè)與運(yùn)行成本較高，但它比自然濕地有更高的處理效率和較小的用地需要；在人多地少和面臨巨大廢污水排放壓力的發(fā)展中國家，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為迅速的我國三角洲地區(qū)，有非常廣闊的應(yīng)用前景。
運(yùn)用構(gòu)造濕地處理污水可追溯到1903年，建在英國約克郡的構(gòu)造濕地被認(rèn)為是世界上第一個用于處理污水的人工濕地。1953年，德國Max Planck研究所發(fā)現(xiàn)蘆葦能夠去除污水中大量的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)，隨后開發(fā)出Max-Planck處理系統(tǒng)。1977年由Kickuth提出“根區(qū)理論”(Root-zone Theory)，采用栽種蘆葦?shù)乃綕摿鳚竦厥褂袡C(jī)物降解，硝化反硝化去除氮，沉淀去除磷，奠定了構(gòu)造濕地廢水處理的理論基礎(chǔ)。隨后，對構(gòu)造濕地的研究深入到基質(zhì)、植物、微生物等各個組分，同時，各學(xué)科之間的交叉融合也為人工濕地的研究提供了新的技術(shù)與思路。
我國由于圍湖造田的影響，具有巨大凈污能力的湖濱帶喪失殆盡，迫切需要重建與恢復(fù)其濕地系統(tǒng)，或構(gòu)建凈污能力更為突出的構(gòu)造濕地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，發(fā)明一種湖濱帶構(gòu)造濕地處理系統(tǒng)，提高湖濱帶的去污控污能力。該構(gòu)造濕地由構(gòu)造濕地主體及其配套的導(dǎo)水渠、配水渠和配水池構(gòu)成。污水經(jīng)由導(dǎo)水渠和配水池分別進(jìn)入一級配水渠，配水渠的污水先進(jìn)入構(gòu)造濕地進(jìn)行處理，而后從構(gòu)造濕地跌落到二級配水渠，使處理過的污水有個短時間的爆氣過程；可降解污水中的SS、COD、TN和TP。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
該構(gòu)造濕地主體垂直剖面呈梯形左面高50厘米、右面高20厘米；垂直剖面分為5層，從下層至上層依次為廢石膏層粒徑2-3厘米，左厚度20厘米，右厚度5厘米；煤渣層粒徑2-3厘米，左厚度20厘米，右厚度5厘米；透水布層厚度＜1厘米；生態(tài)土壤層由河沙與農(nóng)田土壤按2∶1混合構(gòu)成，厚度10厘米；植被層由狗牙根和高羊茅按1∶1混合組成，點綴少量鳶尾等花卉植物，見附圖1。構(gòu)造濕地的基底是厚度不等的礫石層，其礫石大小和厚度因地形條件而決定。
作為構(gòu)造濕地的配套設(shè)施，其還包括必要的導(dǎo)水渠、配水池和配水渠，見附圖2。
導(dǎo)水渠一級導(dǎo)水渠，底寬50厘米；該渠一側(cè)依湖泊大堤，只做些清理工作；另一側(cè)用直徑10-20厘米的石塊砌成擋水壩。石壩的斷面呈梯形高80厘米，上邊長20厘米，底邊長180厘米，該渠底部為20厘米的礫石層，礫石直徑10-20厘米。在壩的坡面和頂部鋪設(shè)透水布，并鋪設(shè)10厘米的生態(tài)土壤，生態(tài)土壤由沙∶土壤＝2∶1構(gòu)成。在生態(tài)土壤表面種植狗牙根和高羊茅植物，形成植被層。見附圖3。二級導(dǎo)水渠，寬度50厘米，見附圖2。該渠基底為10厘米的礫石層。該渠的一側(cè)為構(gòu)造濕地，另一側(cè)為石壩，石壩的高度為30厘米，由直徑10-20厘米石塊砌成。壩的斷面呈梯形上邊長20厘米，底邊長60厘米。在壩的坡面和頂部鋪設(shè)透水布，并鋪設(shè)10厘米的塵態(tài)土壤，在生態(tài)土壤表面種植狗牙根和高羊茅植物，形成植被層，見附圖4。
配水池位于導(dǎo)水渠與配水渠之間，底部邊長為50厘米的柱形體，見附圖2。與一級配水渠相聯(lián)處高度30厘米，與二級導(dǎo)水渠相聯(lián)處高度40厘米，與導(dǎo)水渠相聯(lián)處高度50厘米，剩余一邊的高度80厘米。由厚度為5厘米的水泥板砌成。80厘米邊的外側(cè)用石塊砌成梯形斜坡；斜坡成梯形，上邊20厘米，下邊180厘米。梯形頂部和坡面鋪設(shè)透水布，并鋪設(shè)10厘米的生態(tài)土壤，在生態(tài)土壤表面種植狗牙根和高羊茅植物，形成植被層。其他三個邊的外測用石塊砌成斜坡，其剖面成等腰三角形，對水泥板起固定作用，見附圖5。
配水渠一級配水渠，底寬50厘米，見附圖2。該渠一側(cè)依太湖大堤，另一側(cè)石壩高40厘米，壩的斷面呈梯形上邊長20厘米，底邊長50厘米。其外側(cè)是構(gòu)造濕地。該渠底部為20厘米的礫石，礫石直徑10-20厘米，見附圖6。二級配水渠，寬度30厘米，見附圖2。該渠一側(cè)為構(gòu)造濕地的邊，高度20厘米；另一側(cè)用石塊砌成15厘米的透水壩，壩的斷面成梯形，該渠的底部為5厘米的小型礫石層，礫石直徑＜5厘米，見附圖6。
本發(fā)明的效果在于污水經(jīng)由導(dǎo)水渠和配水池分別進(jìn)入一級配水渠，配水渠的污水先進(jìn)入構(gòu)造濕地進(jìn)行處理，而后從構(gòu)造濕地跌落到二級配水渠，使處理過的污水有個短時間的爆氣過程。二級配水渠的污水自由進(jìn)入湖濱帶蘆葦濕地，在蘆葦濕地的表面流動，并進(jìn)行進(jìn)一步降解。經(jīng)過構(gòu)造濕地處理后，污水中的SS、COD、TN和TP的去除率分別達(dá)到75％-95％、25％-55％、25-45％和25％-50％。
四

圖1湖濱帶構(gòu)造濕地重建工程設(shè)計圖。①一級配水渠，②二級配水渠，③石膏層，④煤渣層，⑤透水布，⑥生態(tài)土壤層，⑦植被層；測量單位厘米。
圖2導(dǎo)水渠、配水池和配水渠的平面分布設(shè)計圖。①航道，②一級導(dǎo)水渠，③配水池，④二級導(dǎo)水渠，⑤一級配水渠，⑥構(gòu)造濕地，⑦二級配水渠；測量單位厘米。
圖3一級導(dǎo)水渠垂直剖面設(shè)計圖。①防波堤，②礫石層，③一級導(dǎo)水渠，④生態(tài)土壤層，⑤植被層，⑥透水布，⑦礫石壩；測量單位厘米。
圖4二級導(dǎo)水渠垂直剖面設(shè)計圖。①構(gòu)造濕地，②二級導(dǎo)水渠，③礫石層，④生態(tài)土壤層，⑤渠岸植被層，⑥透水布；測量單位厘米。
圖5配水池的垂直剖面設(shè)計圖。①一級配水渠，②水泥擋板，③配水池，④生態(tài)土壤層，⑤透水布，⑥植被層，⑦礫石壩，⑧一級導(dǎo)水渠，⑨二級導(dǎo)水渠；測量單位厘米。
圖6一級和二級配水渠的垂直剖面設(shè)計圖。①防波堤，②礫石層，③一級配水渠，④生態(tài)土壤層，⑤渠岸植被層，⑥透水布，⑦煤渣層，⑧構(gòu)造濕地植被層，⑨石膏層，⑩構(gòu)造濕地，二級配水渠，礫石壩，蘆葦濕地功能區(qū)；測量單位厘米。
五具體實施例方式
該方法在太湖西部的湖濱帶進(jìn)行，面積2500m2。其實施的工作方式如下第一步，實地考察、確定方案，按現(xiàn)場條件進(jìn)行工程設(shè)計；落實生態(tài)工具種的苗種和施工材料，組織工程技術(shù)人員到位。
第二步，基建工程為主。施工區(qū)地形不平整，且零散堆積了大量的垃圾；在工程實施前需要對場地進(jìn)行清理；修建一級和二級導(dǎo)水渠、配水池、一級和二級配水渠、構(gòu)造濕地。
第三步，生物恢復(fù)工程為主。在一級和二級導(dǎo)水渠、配水池、二級配水渠、構(gòu)造濕地、播種或移植所需的植物。
第四步，現(xiàn)場運(yùn)行與效果監(jiān)測。
最后，由于植物具有一定的死亡率，且受湖泊水面波浪的沖擊，工程完成后，必須對植物工具種進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾砼c維護(hù)；也必須在構(gòu)造濕地遭受較大沖擊之處用大石塊進(jìn)行保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種湖濱帶構(gòu)造濕地構(gòu)建方法，其特征于該構(gòu)造濕地由構(gòu)造濕地主體及其配套的導(dǎo)水渠、配水渠和配水池構(gòu)成；該構(gòu)造濕地主體垂直剖面呈梯形，分為5層，從下層至上層依次為廢石膏層、煤渣層、透水布層、生態(tài)土壤層和植被層；導(dǎo)水渠、配水渠和配水池均有礫石層、透水布層、生態(tài)土壤和植被層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述湖濱帶構(gòu)造濕地構(gòu)建方法的應(yīng)用，其特征在于該方法可處理來自入湖河流和湖泊水體的污水。
全文摘要
本發(fā)明屬于資源環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。湖濱帶構(gòu)造濕地由濕地系統(tǒng)及其配套的導(dǎo)水渠和配水池組成。盡管構(gòu)造濕地的建設(shè)與運(yùn)行成本較高，但它比自然濕地有更高的處理效率和較小的用地需要；在人多地少和面臨巨大廢污水排放壓力的發(fā)展中國家，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為迅速的我國三角洲地區(qū)，有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號E02B3/02GK1865170SQ20061003934
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者安樹青, 關(guān)保華, 周長芳, 蔡穎, 蔣金輝, 申瑞玲, 姚鑫, 任冠舉 申請人:南京大學(xué)