本發(fā)明涉及水質(zhì)凈化領(lǐng)域，具體涉及一種用于冬季保溫的濕地凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：人工濕地系統(tǒng)以處理污水為目的，由人工設(shè)計并監(jiān)督控制的濕地系統(tǒng)，它利用濕地系統(tǒng)中的土壤、植物、微生物的物理、化學(xué)和生物三方面的綜合作用來凈化一些污水和工業(yè)廢水，通過植物自身的吸收利用和植物根系截留、填料的吸附截留及微生物作用等來實現(xiàn)對污水和和一些工業(yè)廢水的凈化處理，從而使水質(zhì)得到不同程度的改善。但是，人工濕地的運行效果受季節(jié)影響較大，特別是在我國北方地區(qū)，四季氣候變化鮮明，冬季氣溫較低，濕地植物收割或枯萎、根系微生物活性下降、填料基質(zhì)易堵塞等，對濕地的處理效果造成很不利的影響，嚴(yán)重制約著人工濕地在北方地區(qū)的廣泛應(yīng)用。因而，近年來，針對人工濕地冬季運行的研究逐漸受到重視。目前提升冬季人工濕地溫度的措施，主要包括：鋪設(shè)地膜，收割植物厭氧發(fā)酵供熱，冰層-空氣層阻隔等方法。這些方法在人工濕地保溫效果上并不理想，成本耗費高，管理復(fù)雜，在可操作性，穩(wěn)定性，實用性等方面存在一定缺陷。目前，寒冷地區(qū)冬季人工濕地保溫措施的研究，仍是一大難點。人工濕地系統(tǒng)的保溫措施一般是將人工濕地內(nèi)的水位上升到冰凍面然后形成一層冰層，之后在使水位下降一段距離，這樣就得到了一層天然的空氣隔離層，從而起到保溫作用。但這種方法由于操作復(fù)雜，受氣候條件影響較大，保溫效果不明顯，因此在我國北方地區(qū)的應(yīng)用還不夠成熟。當(dāng)采用合適的覆蓋物進行保溫時，理想的覆蓋材料需要滿足：容易被分解，對系統(tǒng)不會造成二次有機負荷；保證覆蓋物與種子外層接觸較好，能夠使種子在來年生長發(fā)芽；營養(yǎng)成分比較均衡，含有高纖維來提供良好的熱保溫效果；保持水分的能力較強，使種子不會枯萎旱死。非理想的覆蓋物會抑制植物的生長，或者當(dāng)材料的碎片太緊密，在一定程度上會影響植物根的滲水速度。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明為解決上述問題，提供一種在低溫環(huán)境下水生植物生長、凈化系統(tǒng)正常運行的濕地凈化系統(tǒng)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)，一種用于冬季保溫的濕地凈化系統(tǒng)，包括沿著水流方向依次排列的仿生掛膜曝氣區(qū)、沉水植物凈化區(qū)、生態(tài)浮床凈化區(qū)和水生植物混合種植區(qū)，其中，仿生掛膜曝氣區(qū)包括曝氣水道，曝氣水道底部設(shè)有曝氣管，曝氣管上方均勻吊裝仿生掛膜，仿生掛膜上培植土著種菌群，曝氣水道上方設(shè)有保溫薄膜，曝氣水道周邊及地面布設(shè)保溫層；沉水植物凈化區(qū)包括與曝氣水道連通的水渠，水渠的底部設(shè)有較強吸附力的底泥，底泥上種植沉水植物，水渠上方設(shè)有弓形保溫膜，內(nèi)部形成局部溫室；生態(tài)浮床凈化區(qū)與水渠連通，區(qū)域內(nèi)部設(shè)有若干浮床，浮床的內(nèi)部種植有耐寒植物，浮床下方的水中種植耐寒沉水植物；水生植物混合種植區(qū)內(nèi)混合種植喜溫和耐寒的水生植物。優(yōu)選的，所述曝氣水道和水渠均為首尾相連的S形水道，沉水植物凈化區(qū)內(nèi)包括第一水渠和第二水渠，水渠的前后均設(shè)有水閘，曝氣水道與第二水渠進水口之間以及第一水渠出水口和生態(tài)浮床凈化區(qū)之間并聯(lián)輔助水渠，輔助水渠內(nèi)均設(shè)有水閘。優(yōu)選的，所述仿生掛膜包括若干垂直設(shè)置的盤體，盤體上設(shè)有固定種菌群的固定腔，盤體中部通過Y形支架固定。優(yōu)選的，所述曝氣水道和水渠兩側(cè)設(shè)有高于地面的保溫側(cè)板，曝氣水道內(nèi)設(shè)有流速計，流速計控制水流在曝氣水道內(nèi)停留時間大于24小時。優(yōu)選的，所述底泥在冬季種植菹草及伊樂藻，夏季補充種植黑藻、苦草、大茨藻、眼子菜。優(yōu)選的，所述曝氣管包括若干曝氣頭，曝氣頭為球體形結(jié)構(gòu)，均布有氣孔。本發(fā)明有益之處在于，能夠在我國北方正常運行，冬季濕地植物正常生長，可利用仿生掛膜接種土著菌群加曝氣的方式提高水體凈化效率，具有較高的凈化效率，充分利用太陽能，系統(tǒng)設(shè)計簡便，管理方便，便于大規(guī)模改造使用。附圖說明圖1本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明曝氣水道結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本發(fā)明水渠結(jié)構(gòu)示意圖；圖4曝氣管結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1入水口，2曝氣水道，21保溫膜，22水面，23地面保溫層，24曝氣管，25支架，26曝氣頭，3仿生掛膜，4水閘1，41水閘2，5第一水渠，51沉水植物，52底泥，6水閘3，61水閘4，7第二水渠，8水閘5，9水閘6，10水閘7，11保溫浮床，12水生植物。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于冬季保溫的濕地凈化系統(tǒng)，包括沿著水流方向入水口1依次排列的仿生掛膜曝氣區(qū)Ⅰ、沉水植物凈化區(qū)Ⅱ、生態(tài)浮床凈化區(qū)Ⅲ和水生植物混合種植區(qū)Ⅳ，各個區(qū)域之間均連通設(shè)置，其中，仿生掛膜曝氣區(qū)包括曝氣水道2，曝氣水道底部設(shè)有曝氣管24，曝氣管上方均勻吊裝仿生掛膜，仿生掛膜3包括若干垂直設(shè)置的盤體，盤體上設(shè)有固定種菌群的固定腔，盤體中部通過Y形支架固定。仿生掛膜上培植土著種菌群，曝氣水道上方設(shè)有保溫膜，曝氣水道周邊及地面布設(shè)保溫層。位于底部的曝氣頭和曝氣管組成的曝氣裝置，對渠道從底部進行曝氣處理，增加水體中的溶解氧，對污水進行氧處理，同時為方式掛膜上面的土著種菌群提供優(yōu)良的環(huán)境，增加了對污水中氮磷等物質(zhì)的去除效率。曝氣頭為球體形結(jié)構(gòu)，均布有氣孔。沉水植物凈化區(qū)包括與曝氣水道連通的水渠，水渠的底部設(shè)有較強吸附力的底泥52，底泥上種植沉水植物，水渠上方設(shè)有弓形保溫膜21，內(nèi)部形成局部溫室。在底泥上種植沉水植物，冬季以耐寒的沉水植物菹草及伊樂藻為主，夏季則補充喜溫的沉水植物如黑藻、苦草、大茨藻、眼子菜等。如植物生長過快則進行收割處理，通過植物的吸收及植物改變周邊水體環(huán)境所引起的底泥對水體中氮磷等污染物質(zhì)的吸收達到對水體凈化的目的。仿生掛膜曝氣區(qū)、沉水植物凈化區(qū)水道采用之字迂回設(shè)計，減少對土地的使用同時增加水體的滯留時間，提高對水體的凈化效率。曝氣水道和水渠均為首尾相連的S形水道，沉水植物凈化區(qū)內(nèi)包括第一水渠5和第二水渠7，水渠的前后均設(shè)有水閘，曝氣水道與第二水渠進水口之間以及第一水渠出水口和生態(tài)浮床凈化區(qū)之間并聯(lián)輔助水渠，輔助水渠內(nèi)均設(shè)有水閘。生態(tài)浮床凈化區(qū)與水渠連通，區(qū)域內(nèi)部設(shè)有若干浮床，浮床的內(nèi)部種植有耐寒植物，浮床下方的水中種植耐寒沉水植物；水生植物混合種植區(qū)內(nèi)混合種植喜溫和耐寒的水生植物。曝氣水道和水渠兩側(cè)設(shè)有高于地面的保溫側(cè)板，曝氣水道內(nèi)設(shè)有流速計，流速計控制水流在曝氣水道內(nèi)停留時間大于24小時，對渠道周邊及地面布設(shè)保溫層，以對水渠內(nèi)部進行保溫。沉水植物凈化區(qū)內(nèi)部分植物衰亡或水生植物為需要調(diào)整，則通過水閘控制。如果系統(tǒng)正常運行則開啟水閘2、4、5，關(guān)閉水閘1、3。如果該區(qū)域內(nèi)部前半部分需要調(diào)整則關(guān)閉水閘2、3、4，開啟水閘1、5，這樣該區(qū)域前半部分水體便不流動，而后半部分則正常運行，因此可進行下一步處理，而不影響濕地正常運行。如果該區(qū)域后半部分需要調(diào)整則打開水閘2、3，關(guān)閉水閘1、4、5，這樣該區(qū)域前后部分水體便不流動，而前半部分則正常運行。生態(tài)浮床凈化區(qū)內(nèi)的浮床并列擺開，浮床內(nèi)部種植能夠耐寒的黑麥草，在水下種植冬季耐寒的沉水植物菹草。主要凈化機理為依靠植物吸收富集作用吸收水體的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)及污染物，同時由于植物的存在對水體環(huán)境因子的改變，而改變了底泥對水體中氮磷等污染的吸附條件，增加了對水體中氮磷的固定量。水生植物混合種植區(qū)內(nèi)部混合種植喜溫的與耐寒的水生植物，保障兩種水生植物能夠形成季相交替過程，從而達到全年都能對水體進行凈化的效果，耐寒的水生植物主要選擇北方大面積分布的菹草，喜溫的水生植物主要為黑藻、苦草、狐尾藻、荇菜、菱等，同時在岸邊配置香蒲、蘆葦?shù)韧Ｋ参?。實施實?選取山東臨沂某小型濕地作為實驗區(qū)，該濕地為某生活污水處理廠尾水深度處理濕地。尾水出水排量為400m2/h，冬季濕地幾乎無法運行處理尾水。在尾水排水口布設(shè)Ⅰ仿生掛膜曝氣區(qū)、Ⅱ沉水植物凈化區(qū)，Ⅲ生態(tài)浮床凈化區(qū)和Ⅳ水生植物混合種植區(qū)。Ⅰ區(qū)長×寬為100×50m，水渠寬1m，渠道間距為1m，頂部覆膜，內(nèi)部布設(shè)曝氣管及仿生掛膜。渠道深1.5m，有效水深為1.3m。Ⅱ區(qū)分為前后兩部分，每部分分別長×寬為100×50m，水渠寬1m，渠道間距為1m，頂部覆膜，內(nèi)部布設(shè)曝氣管及仿生掛膜。渠道深1.5m，有效水深為1.3m。Ⅲ區(qū)水面長×寬為100×50m，水深2m，采用保溫浮床進行處理，浮床內(nèi)部種植黑麥草。Ⅳ區(qū)水面長×寬為100×50m，水深2m，耐寒植物主要種植沉水植物菹草。喜溫水生植物為狐尾藻、黑藻、苦草，水岸種植再力花，黃花鳶尾，香蒲。分別采集進水口和出水口水樣，測定系統(tǒng)對水體中污染物的去除率。實驗期為一個冬季（第一年10月份至第二年4月底）。TN、NH4+-N、TP、CODMn去除率分別為72.55%，75.49%，77.97%，84.83%。表1實驗前后實驗區(qū)水質(zhì)平均值變化項目TNmg/LNH4+-Nmg/LTPmg/LCODMnmg/L初始值15.312.284.1360.11實驗一年后4.23.010.919.12去除率%72.5575.4977.9784.83實施實例2選取我國北方某小型濕地作為實驗區(qū)，該濕地為某村鎮(zhèn)生活污水深度處理濕地。進入該濕地前先經(jīng)過一個大約3000m2的池塘集中收集，池塘內(nèi)部種植蓮藕，但冬季枯萎幾乎無其他水生植物。經(jīng)過該池塘集中收集后，污水出水排量為50m2/h，在排水口布設(shè)Ⅰ仿生掛膜曝氣區(qū)、Ⅱ保溫沉水植物凈化區(qū)，Ⅲ保溫生態(tài)浮床凈化區(qū)和Ⅳ耐寒+喜溫水生植物混合種植區(qū)。Ⅰ區(qū)長×寬為50×40m，水渠寬1m，渠道間距為1m，頂部覆膜，內(nèi)部布設(shè)曝氣管及仿生掛膜。渠道深1.5m，有效水深為1.3m。Ⅱ區(qū)分為前后兩部分，每部分分別長×寬為50×40m，水渠寬1m，渠道間距為1m，頂部覆膜，內(nèi)部布設(shè)曝氣管及仿生掛膜。渠道深1.5m，有效水深為1.3m。Ⅲ區(qū)水面長×寬為70×40m，水深2m，采用保溫浮床進行處理，浮床內(nèi)部種植黑麥草。Ⅳ區(qū)水面長×寬為100×40m，水深2m，耐寒植物主要種植沉水植物菹草。喜溫水生植物為狐尾藻、黑藻、苦草，水岸種植再力花，黃花鳶尾，香蒲。分別采集進水口和出水口水樣，測定系統(tǒng)對水體中污染物的去除率。實驗期為一個冬季（第一年10月份至第二年4月底）。TN、NH4+-N、TP、CODMn去除率分別為74.38%，75.38%，79.93%，88.07%。表2實驗前后實驗區(qū)水質(zhì)平均值變化項目TNmg/LNH4+-Nmg/LTPmg/LCODMnmg/L初始值20.3018.326.1375.55實驗一年后5.204.511.239.01去除率%74.3875.3879.9388.07當(dāng)前第1頁1 2 3