本發(fā)明涉及一種水凈化系統(tǒng)，尤其是涉及一種多段組合式人工濕地凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人工濕地是由人工建造和控制運(yùn)行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動(dòng)的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對(duì)污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收以及各類動(dòng)物的作用。人工濕地雖然凈化效果較慢，但其建設(shè)成本低、易維護(hù)，并適宜應(yīng)用在較偏遠(yuǎn)的山區(qū)或礦區(qū)，因此人工濕地在國內(nèi)外得到了廣泛的研究和應(yīng)用。通過研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，不同類型的濕地對(duì)污染物的凈化存在較大的差異，其中的主要影響因素包括植物的種類。
中國專利cn102951739a公布了一種多段組合式人工濕地凈化系統(tǒng)，包括陸生植物凈化帶和水生植物凈化帶，所述凈化系統(tǒng)的地表構(gòu)造包括坡地和池塘或溝渠，所述坡地與池塘或溝渠之間為過渡帶，坡地底部設(shè)有防滲層，將污水經(jīng)由過渡帶全部導(dǎo)向池塘或溝渠，所述陸生植物凈化帶建設(shè)在坡地上，水生植物凈化帶建造在池塘或溝渠中，所述過渡帶上種植有挺水性植物。其結(jié)合不同類型的濕地系統(tǒng)，利用這些濕地上植物種類的差異性對(duì)污水進(jìn)行多級(jí)凈化，提高凈化效果并擴(kuò)大對(duì)污水水質(zhì)的適用范圍。但是上述系統(tǒng)僅利用植物來對(duì)水體進(jìn)行凈化，凈化效果較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種凈化效果好、不積水的多段組合式人工濕地凈化系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種多段組合式人工濕地凈化系統(tǒng)，包括河流凈化單元、設(shè)在河流兩側(cè)的復(fù)合垂直流人工濕地單元，
所述的河流凈化單元包括河流、位于河流表面的人工浮島，以及位于河流底部的基質(zhì)層和過濾層，在基質(zhì)層上種植沉水植物，所述的沉水植物為苦草或黑藻。所述的人工浮島下面懸掛生物填料，生物填料提供土著微生物的附著生長空間。
所述的復(fù)合垂直流人工濕地單元包括三級(jí)串聯(lián)并逐級(jí)水平降低的第一垂直流處理池、第二垂直流處理池和第三垂直流處理池，所述第一垂直流處理池、第二垂直流處理池和第三垂直流處理池的底部相連通，每個(gè)垂直流處理池均包括距離地表0～20cm的生態(tài)濾層、位于所述生態(tài)濾層下方的吸附層及底部碎石層，所述的生態(tài)濾層上種植陸生植物，所述的陸生植物為喬木或灌木。
所述的吸附層自上而下依次包括沸石層和粉煤灰層。沸石層對(duì)銨態(tài)氮具有極強(qiáng)的選擇吸附性，可快速截留污水中的銨態(tài)氮，但并不能作為氨氮去除的最終途徑。由于沸石具有巨大的比表面積，是一種理想的微生物載體，且本發(fā)明生態(tài)濾層的存在為沸石層提供大量的溶解氧，因此在沸石層中存在大量的硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌，能夠促進(jìn)銨態(tài)氮的硝化。其次，未經(jīng)過生態(tài)濾層攔截的有機(jī)污染物再次進(jìn)入沸石層時(shí)，經(jīng)過氨化細(xì)菌和消化細(xì)菌的生化反應(yīng)，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)銨態(tài)氮的消化作用。另一方面，經(jīng)過沸石層處理過的污水含有大量的硝態(tài)氮和磷，在本發(fā)明的底層由于溶解氧濃度的逐漸降低，存在大量的反硝化細(xì)菌，促進(jìn)了污水中氮的去除，其次由于粉煤灰層對(duì)磷的吸附作用極強(qiáng)，能夠有效地去除了污水中的磷。
每個(gè)垂直流處理池的底部均設(shè)有防滲層，由此可以防止本發(fā)明復(fù)合垂直流人工濕地內(nèi)的污染物產(chǎn)生外滲。所述的所述吸附層和防滲層之間設(shè)有碎石層。
相鄰的垂直流處理池之間設(shè)有隔離層，相鄰兩個(gè)垂直流處理池之間的隔離層與所述碎石層相連接或至少部分位于碎石層中。
所述的第三垂直流處理池距離河流最近，所述的第一垂直流處理池距離河流最遠(yuǎn)，在第三垂直流處理池與河流之間設(shè)有過渡帶，所述的第三垂直流處理池的碎石層設(shè)有向過渡帶出水的出水口。
所述的過渡帶上種植有挺水性植物，所述的挺水性植物為蘆葦、菖蒲、茭白或燈芯草。
所述的生態(tài)濾層由以下重量份的原料組成：膨脹珍珠巖10-20份、純植物降解物55-65份、火山巖4-6份、糠醛渣4-6份、高溫發(fā)酵動(dòng)物糞便8-12份、蛭 石4-6份。所述的純植物降解物是由按重量份計(jì)的以下原料制成：農(nóng)作物秸稈33份、食用菌廢渣33份、碎木塊33份、秸稈專用腐熟劑1份。
生態(tài)濾層中的各原料成分功能如下：膨脹珍珠巖采用開孔型，開孔型膨脹珍珠巖為親水無機(jī)鹽礦物，吸水后重量是原來的4-9倍，可以起到蓄水緩釋的作用，防止綠化植物倒伏，可以控制肥效和肥度。純植物降解物是按比例混合經(jīng)十五天高溫腐熟而得，整體密度≤600kg/m3；農(nóng)作物秸稈加秸稈專用腐熟劑后可以快速腐熟，秸稈專用腐熟劑為發(fā)酵復(fù)合菌制劑，環(huán)保無污染，有利于秸稈的循環(huán)利用；食用菌廢渣富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等元素，與其他原料混合腐熟后是很好的植物肥料，養(yǎng)分含量高，疏松透氣；碎木塊是本技術(shù)的關(guān)鍵原料，碎木塊經(jīng)15天高溫腐熟并不會(huì)腐爛，其只有表層部分被腐熟，作為原料混合在基質(zhì)內(nèi)，前期1-2年內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生太多肥效，植物主要利用腐熟的農(nóng)作物秸稈和食用菌廢渣的肥效生長，經(jīng)過長時(shí)間的腐熟分解后，碎木塊的肥效逐步發(fā)揮，可以為植物提供長達(dá)6-8年的肥力?；鹕綆r表面親水強(qiáng)，粗糙多孔，有利于生物膜生長，是生物膜很好的載體，對(duì)所固定的微生物元素，無抑制性作用，不影響微生物的活性?？啡┰怯衩仔尽⒂衩锥?、稻殼、棉籽殼以及農(nóng)副產(chǎn)品加工下腳料中的聚戊糖成分水解生產(chǎn)糠醛(呋喃甲醛)產(chǎn)生的生物質(zhì)類廢棄物，富含維生素、木質(zhì)素和少量的硫酸，這些有機(jī)物質(zhì)有利于植物生長。高溫發(fā)酵動(dòng)物糞便無臭味，無蟲無菌，肥力強(qiáng)。蛭石為經(jīng)高溫焙燒的膨脹蛭石，具有疏松基質(zhì)，吸附肥力，透氣吸水力強(qiáng)，溫度變化小等特點(diǎn)，有利于植物的生長。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
1、采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的生態(tài)濾層，其肥效長，肥效適應(yīng)立體綠化植物的長期生長，可保植物6-8年不施肥，質(zhì)量輕；綠色環(huán)保無公害；具有有排、蓄水功能，在降水適中的地區(qū)，無需大量人工澆水。
2、在河流中設(shè)置人工浮島，在浮島下面懸掛生物填料，將河流底泥中的部分土著微生物遷移到生物填料上，這樣河道凈化空間從單純的水土界面可以增加到河道的過水?dāng)嗝嫔希瑑艋莘e能夠得到有效的提高。
3、復(fù)合垂直流人工濕地單元的生態(tài)濾層可以有效地解決濕地基質(zhì)表層堵塞問題，滯留與分解污水中的顆粒狀有機(jī)物污染物，顯著增加濕地系統(tǒng)中氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌及脲酶的數(shù)量及活性；基質(zhì)床采用兩種高性能填料可以有效去除污水中的有機(jī)污染物、氮和磷。
4、本發(fā)明結(jié)合不同類型的濕地系統(tǒng)，利用這些濕地上植物種類的差異性對(duì)污水進(jìn)行多重凈化，提高凈化效果并擴(kuò)大對(duì)污水水質(zhì)的適用范圍。
附圖說明
圖1為本發(fā)明多段組合式人工濕地凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例
一種多段組合式人工濕地凈化系統(tǒng)，如圖1所示，包括河流凈化單元、設(shè)在河流兩側(cè)的復(fù)合垂直流人工濕地單元。
河流凈化單元1包括河流11、位于河流表面的人工浮島12，以及位于河流底部的基質(zhì)層13和過濾層14，在基質(zhì)層13上種植沉水植物，沉水植物為苦草或黑藻。人工浮島12下面懸掛生物填料15，生物填料15提供土著微生物的附著生長空間。
復(fù)合垂直流人工濕地單元2包括三級(jí)串聯(lián)并逐級(jí)水平降低的第一垂直流處理池21、第二垂直流處理池22和第三垂直流處理池23，所述第一垂直流處理池21、第二垂直流處理池22和第三垂直流處理池23的底部相連通，每個(gè)垂直流處理池均包括距離地表0～20cm的生態(tài)濾層201、位于所述生態(tài)濾層201下方的吸附層202及底部碎石層203，生態(tài)濾層201上種植陸生植物205，陸生植物205為喬木或灌木。
吸附層202自上而下依次包括沸石層206和粉煤灰層207。沸石層對(duì)銨態(tài)氮具有極強(qiáng)的選擇吸附性，可快速截留污水中的銨態(tài)氮，但并不能作為氨氮去除的最終途徑。由于沸石具有巨大的比表面積，是一種理想的微生物載體，且本發(fā)明生態(tài)濾層的存在為沸石層提供大量的溶解氧，因此在沸石層中存在大量的硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌，能夠促進(jìn)銨態(tài)氮的硝化。其次，未經(jīng)過生態(tài)濾層攔截的有機(jī)污染物再次進(jìn)入沸石層時(shí)，經(jīng)過氨化細(xì)菌和消化細(xì)菌的生化反應(yīng)，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)銨態(tài)氮的消化作用。另一方面，經(jīng)過沸石層處理過的污水含有大量的硝態(tài)氮和磷，在本發(fā)明的底層由于溶解氧濃度的逐漸降低，存在大量的反硝化細(xì)菌，促進(jìn)了污水中氮的去除，其次由于粉煤灰層對(duì)磷的吸附作用極強(qiáng)，能夠有效地去除了污水中的磷。
每個(gè)垂直流處理池的底部均設(shè)有防滲層208，由此可以防止本發(fā)明復(fù)合垂直流人工濕地內(nèi)的污染物產(chǎn)生外滲。所述吸附層202和防滲層208之間設(shè)有碎石層203。
相鄰的垂直流處理池之間設(shè)有隔離層204，相鄰兩個(gè)垂直流處理池之間的隔離層204與所述碎石層203相連接或至少部分位于碎石層203中。
第三垂直流處理池23距離河流11最近，第一垂直流處理池21距離河流最遠(yuǎn)，在第三垂直流處理池23與河流11之間設(shè)有過渡帶3，第三垂直流處理池23的碎石層203設(shè)有向過渡帶3出水的出水口209。
過渡帶3上種植有挺水性植物31，挺水性植物31為蘆葦、菖蒲、茭白或燈芯草。
生態(tài)濾層201由以下重量份的原料組成：膨脹珍珠巖10-20份、純植物降解物55-65份、火山巖4-6份、糠醛渣4-6份、高溫發(fā)酵動(dòng)物糞便8-12份、蛭石4-6份。純植物降解物是由按重量份計(jì)的以下原料制成：農(nóng)作物秸稈33份、食用菌廢渣33份、碎木塊33份、秸稈專用腐熟劑1份。
生態(tài)濾層201中的各原料成分功能如下：膨脹珍珠巖采用開孔型，開孔型膨脹珍珠巖為親水無機(jī)鹽礦物，吸水后重量是原來的4-9倍，可以起到蓄水緩釋的作用，防止綠化植物倒伏，可以控制肥效和肥度。純植物降解物是按比例混合經(jīng)十五天高溫腐熟而得，整體密度≤600kg/m3；農(nóng)作物秸稈加秸稈專用腐熟劑后可以快速腐熟，秸稈專用腐熟劑為發(fā)酵復(fù)合菌制劑，環(huán)保無污染，有利于秸稈的循環(huán)利用；食用菌廢渣富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等元素，與其他原料混合腐熟后是很好的植物肥料，養(yǎng)分含量高，疏松透氣；碎木塊是本技術(shù)的關(guān)鍵原料，碎木塊經(jīng)15天高溫腐熟并不會(huì)腐爛，其只有表層部分被腐熟，作為原料混合在基質(zhì)內(nèi)，前期1-2年內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生太多肥效，植物主要利用腐熟的農(nóng)作物秸稈和食用菌廢渣的肥效生長，經(jīng)過長時(shí)間的腐熟分解后，碎木塊的肥效逐步發(fā)揮，可以為植物提供長達(dá)6-8年的肥力?；鹕綆r表面親水強(qiáng)，粗糙多孔，有利于生物膜生長，是生物膜很好的載體，對(duì)所固定的微生物元素，無抑制性作用，不影響微生物的活性?？啡┰怯衩仔尽⒂衩锥?、稻殼、棉籽殼以及農(nóng)副產(chǎn)品加工下腳料中的聚戊糖成分水解生產(chǎn)糠醛(呋喃甲醛)產(chǎn)生的生物質(zhì)類廢棄物，富含維生素、木質(zhì)素和少量的硫酸，這些有機(jī)物質(zhì)有利于植物生長。高溫發(fā)酵動(dòng)物糞便無臭味，無蟲無菌，肥力強(qiáng)。蛭石為經(jīng)高溫焙燒的膨脹蛭石，具有疏松基質(zhì)，吸附肥力，透氣吸水力強(qiáng)，溫度變化小等特點(diǎn)，有利于植物的生長。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。