一种水处理湿地系统的制作方法

本实用新型属于生态环境修复及治理领域，具体涉及一种用于水处理的人工湿地系统。

背景技术：

水处理是环境治理的重中之重，无论是构建“山水林田湖草”生命共同体，还是新农村污水处理设施补短板，都使得人工湿地这种兼有生态修复和污染治理的技术得以广泛应用。

人工湿地依靠“基质—微生物—植物”复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现水质净化功能。其中，根系微生物是水净化的主要贡献者，植物根系可以为微生物提供载体和氧气，同时微生物也能促进植物吸收生长，两者具有正相关性。人工湿地技术具有运行管理简单、对环境和谐、适于分散式水处理及面源污染和水环境微污染治理等优点。以往研究中，提高人工湿地处理效率问题、利用模块化来解决堵塞更换问题上已比较成熟，但是都有意或无意地忽略了成本问题。

1）建设成本高。建设资金不足，一直是农村分散式水处理的首要难题，现有湿地系统处理技术污染治理投入成本较高，因此降低人工湿地水处理系统的成本是推广应用的关键因素。

2）运行维护成本高。相关研究和应用表明，人工湿地水处理系统运行5年左右，会发生湿地床堵塞的现象，从而影响其水质净化效果。而现有湿地系统的模块重建、更换、冲洗等解决方法费时费力，增加了运行维护成本。

3）施工成本高。现有模块化中还存在模块重量大、施工不便捷、模块构建需用壳/板等问题，尤其是一些边沟等不利于起吊机械到达的地方，限制了其应用。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：提供一种新型湿地模块构建的水处理湿地系统，大大降低其建设成本、运行维护成本和施工成本。

本实用新型所采用的技术方案是：水处理湿地系统包括进水分布管、湿地模块、池体和收水渠，所述池体水泥浇筑，经防渗处理，由中部的隔墙分为前池体和后池体，前池体和后池体由隔墙底部的过水孔连通；在前池体的上方，布置有进水分布管，在前池体的底部，布置有砾石层，在砾石层之上构建湿地模块。所述后池体内构建有湿地模块；在后池体的尾端墙上设计有出水孔，出水孔连通后池体和收水渠，在收水渠底部设置出水管。所述湿地模块由植物和基质床组成，所述基质床的深度为2-29cm；所述过水孔和出水孔的孔顶部不高于后池体中基质床的表面。

进一步，所述进水分布管由连通的进水管和布水管组成，在所述布水管上加工有布水孔，每根布水管上的布水孔为两排，沿与垂直方向45º交叉布置。

进一步，所述植物选择芦苇、芦竹、香蒲、菖蒲、水葱、美人蕉、旱伞草、灯芯草、黑麦草和高羊茅中的一种或两种以上。

进一步，所述砾石层由砾石铺垫而成，所述砾石粒径为1-2cm。

进一步，所述基质床由秸秆、土壤、粒径2mm粗砂、4mm沸石和砾石组成，孔隙率为40-45%。

本实用新型取得的有益效果是：本实用新型采用的湿地模块基质床浅，大大降低了水处理湿地系统的构建成本，每个湿地模块重量轻，不使用吊运机械，可人工铺装，降低了施工成本。植物根系延长了堵塞时间，降低了系统的运行维护成本。

附图说明

图1为本实用新型平面布置示意图；

图2为本实用新型剖面结构示意图；

图3为人工湿地模块结构示意图；

图4为布水管截面图；

图中：1-进水分布管、2-湿地模块、3-池体、4-收水渠、5-砾石层、6-出水管；

11-进水管、12-布水管、13-布水孔；

21-植物、22-基质床；

31-隔墙、32-尾端墙、33--过水孔、34-出水孔、35-前池体、36-后池体。

具体实施方式

某农村生活污水处理工程，采用本实用新型湿地系统进行污水处理，污水处理水量为100m³/d，污水中cod、ss、氨氮、总氮、总磷的平均浓度分别为：250mg/l、200mg/l、35mg/l、40mg/l、5mg/l。根据设计规范和行业经验，该污水处理湿地系统采用湿地模块构建，所需湿地的面积为：100m³/d÷0.25m³/(㎡·d)=400㎡。鉴于农村地区，选择适合当地环境且具有经济价值的湿地植物灯芯草作为种植植物。

水处理湿地系统如附图1和附图2所示，包括进水分布管1、湿地模块2、池体3和收水渠4。所述池体3由水泥浇筑，经防渗处理，以避免污水渗入地下污染地下水。池体3由中部的隔墙31分为前池体35和后池体36，处理的污水自前池体35流入后池体36。在前池体35的底部布置有砾石层5，厚度约10cm左右。砾石层5由砾石铺垫而成，砾石粒径为10-20mm。在砾石层5上方构建有湿地模块2。在隔墙31的底部，设计有多个间距均匀的过水孔33，过水孔33孔径约为3cm，连通前池体35和后池体36，在后池体36内构建有同样的湿地模块2。前池体35和后池体36中的湿地模块2均由植物21和基质床22构建而成，如附图3所示。过水孔33的孔顶部不高于后池体36中基质床22的表面。

在后池体36的尾端墙32上设计有出水孔34。出水孔34的孔径约为3cm，其孔顶部同样不高于后池体36基质床22的表面。出水孔34连通后池体36和收水渠4。在收水渠4底部设置出水管6。

湿地模块2的基质床22深度可在2-29cm范围内选择，本实施例基质床深度为50mm，面积0.8㎡，基质床22选用秸秆、土壤、粒径2mm粗砂、4mm沸石和砾石组成，基质床22的孔隙率40-45%。植物21可选择芦苇、芦竹、香蒲、菖蒲、水葱、美人蕉、旱伞草、灯芯草、黑麦草和高羊茅中的一种或多种，本实施例选用灯芯草，数量为16-20株/模块。每个湿地模块重量约30kg。所需湿地模块数量为400㎡÷0.8㎡=500个。

进水分布管1包括焊接连通的进水管11和布水管12，在布水管12上加工有孔径为5mm的布水孔13，每根布水管12上的布水孔13为两排，沿与垂直方向45º角度交叉布置，如附图4所示。布水孔13同侧间距100mm，异侧间距50mm。

本水处理湿地系统工作时，生活污水通过进水管11流入布水管12，然后由布水孔13流出，进入前池体35的湿地中，形成垂直流，向下流经湿地模块2、砾石层5，经砾石层5集水后，通过隔墙31的过水孔33，水平流入后池体36的湿地模块2，形成水平流，然后由出水孔34进入收水渠4，最终从出水管6流出。污水流经湿地模块2时，植物根系、基质床、微生物通过吸附、截留、生化及植物吸收等作用对污水进行充分净化，起到污水处理的效果和作用，做到达标排放。

现有的人工湿地基质床厚度一般设计在0.5-1.8m范围内，本实用新型采用的湿地模块基质床浅，只有0.05m，大大降低了污水处理湿地系统的构建成本，每个湿地模块重量轻，不使用吊运机械，可人工铺装，尤其适用于机械无法达到的区域，降低了施工成本。

本系统运行一年后，监测出水，各污染物去除率分别为：cod82%、ss85%、氨氮85%、总氮63%、总磷80%，出水达标排放。并测试湿地模块的孔隙率，比建成时孔隙率减少了11%，预测发生堵塞年限为7-8年。与现有湿地堵塞时间5年相比，延长了堵塞时间，降低了系统的运行维护成本。

本实用新型不仅可以进行污水处理，也可以构建在河水两岸，进行河水处理，使得河水清澈。