一种西北地区处理含盐水体的人工湿地

摘要

本发明涉及一种西北地区处理含盐水体的人工湿地，分别由沉淀池、地表漫流池、湿生植物池和水生植物池构成，并且通过溢流坝依次相连；沉淀池一端为可控进流口，一端为深水区，地表漫流池包括多块垄，且垄与垄之间有沟渠，垄上种植耐盐旱生植物，湿生植物池中种植耐盐湿生植物，水生植物池中种植耐盐水生植物；沉淀池、地表漫流池、湿生植物池和水生植物池的底部从入口到出口均具有向下趋势的连续坡度。本发明还提供了使用该人工湿地处理西北地区含盐水体的方法。本发明适宜我国西北地区使用，可解决大量湖泊水体盐化严重的问题。

说明书

技术领域

    本发明属于水处理领域，涉及一种西北地区处理含盐水体的人工湿地。

背景技术

人工湿地是由人工建造的一种独特的“土壤-植物-微生物”生态系统，即运用模拟天然环境下的洼地地层中内含土壤或砂石基质、水生植物、微生物及其他栖息动物所构成的生态环境，将污染同化及异化转换，兼备物理机制（例如：沉淀、过滤及吸附作用）、化学机制（例如：氧化还原、吸附、离子交换及错合反应）及生物机制（例如：生物的同化吸收、矿化分解及植物的同化吸收作用），具有不需机械设备及能源输入、技术层次低、操作维护需求低，并且可提供生态保育及天然景观等优点。

人工湿地的设计差异主要在于污水类型、水流负荷、渗滤介质、滞水深度和时间、水流路径的控制、植物类型的选择及经营管理模式等，因而有多种不同类型的人工湿地。而在人工湿地的处理系统中，湿地植物类型是最重要的有机组成部分。因此，湿地植物种类选择及配置将直接关系到人工湿地的处理效果。

研究表明，通过植物的吸收、挥发、根际降解、稳定等作用，可以净化水体、土壤或者大气中的污染物，达到净化环境的目的。湿地植物净化作用表现在两个方面：一是植物的根、茎和叶吸收污染物质；二是根、茎、叶表面附着的微生物转化污染物质。湿地植物可分为挺水植物、浮叶植物和沉水植物等。不同种类的水生植物，其净化功能也存在差异。挺水植物吸收水体中的污染物主要是根，能从底泥中吸收营养元素，降低底泥中营养物含量，并且可通过水流阻尼作用，使悬浮物沉降，还有与其共生的生物群落共同净化水质的作用。浮叶植物吸收污染物的主要部分是根和茎，叶处于次要位置。沉水植物完全沉没于水中，部分根扎于水底，部分根悬浮于水中，其根茎叶对水体污染物都能发挥较好的吸收作用，而且四季常绿，是净化水体较为理想的湿地植物。

中国的西北地区属干旱、半干旱区域，其水资源的高效利用与可持续发展是一个全球性的课题。在西北地区，类似新疆博斯腾湖这样既存在加速咸化，又存在富营养化的复合污染型湖泊，已是一种具有普遍意义的现象。但是，目前大部分人工湿地都是在中国东南部地区，针对营养盐或者工厂污水进行的。污水类型和湿地植物种类都跟西北地区存在很大的差异。因此，急需设计一种适合当地地理和气候条件，可以适应并淡化含盐水体，并适当削减营养盐的人工湿地建设方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种西北地区处理含盐水体的人工湿地，解决目前我国西北地区尚无适宜的人工湿地应用，大量湖泊水体盐化严重的问题。

本发明的另一目的是提供应用该人工湿地处理西北地区含盐水体的方法。

本发明通过以下技术方案来实现。

一、一种西北地区处理含盐水体的人工湿地，该人工湿地分别由沉淀池、地表漫流池、湿生植物池和水生植物池构成，并且通过溢流坝依次相连；沉淀池一端为可控进流口，一端为深水区，地表漫流池包括多块垄，且垄与垄之间有沟渠，垄上种植耐盐旱生植物，湿生植物池中种植耐盐湿生植物，水生植物池中种植耐盐水生植物；沉淀池、地表漫流池、湿生植物池和水生植物池的底部从入口到出口均具有向下趋势的连续坡度。

所述的沉淀池的坡度为从0.5m下降至3m。

所述的地表漫流池从入口到出口的高度差为0.5m。

所述的湿生植物池从入口到出口的高度差为0.5m。

所述的水生植物池从入口到出口的高度差为0.5m。

所述的耐盐旱生植物选自柽柳、沙枣、白刺、紫穗槐、紫花苜蓿、雀稗和白刺中的任意一种或几种。

所述的耐盐湿生植物选自芦苇、香蒲、莎草、咸草、席草、盐角草和碱蓬中的任意一种或几种。

所述的耐盐水生植物选自荇菜、狐尾藻、眼子菜、轮藻和菹草中的任意一种或几种。

作为本发明的进一步改进，所述的湿生植物池和水生植物池中均设有多道一端到边，一端预留水道的堤坝。

所述的堤坝预留的水道不在湿生植物池和水生植物池的同侧。

所述的堤坝为3道。

所述的堤坝表面覆盖人工载体。

所述的人工载体包括聚丙烯材料制成的渔网、聚酰胺材料制成的立体载体、合成纤维加工的生物绳三种。

二、一种利用人工湿地处理西北地区含盐水体的方法，含盐水体经过沉淀池的沉淀作用以后，经过溢流坝依次进入地表漫流池、湿生植物池和水生植物池，通过耐盐旱生植物、耐盐湿生植物、耐盐水生植物的作用对水体进行净化，净化后的水体经过溢流坝排出。

采用上述技术方案的积极效果：本发明的人工湿地充分考虑了西北地区的地理和气候条件，采用当地土著植物物种，一方面利用低成本高效率的植物修复技术，有效的对含盐水体进行净化；另一方面可为盐生植物资源的形成和发育提供了适宜的生态环境；整个装置结构简单、成本低廉、净化水体效果好，且对周边环境进行了生态修复。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的剖视图。

图中，1 沉淀池，11 可控进流口，12 深水区，13 溢流坝；

2 地表漫流池，21 沟渠，22 垄，23 旱生植物，24 溢流坝；

3 湿生植物池，31 堤坝，32 湿生植物，33 溢流坝；

4 水生植物池，41 堤坝，42 水生植物，43 溢流坝。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明较佳实施例。需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，因此不能以此限定本发明的保护范围。

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的剖视图，结合图1、图2所示，一种西北地区处理含盐水体的人工湿地，该人工湿地分别由沉淀池1、地表漫流池2、湿生植物池3和水生植物池4构成，并且通过溢流坝13、溢流坝24、溢流坝33、溢流坝43依次相连。

沉淀池1长100 m×宽60 m，沉淀池1一端为可控进流口11，用以控制进水的流速流量；一端为深3 m×宽10 m的深水区12，用以沉淀污水中的颗粒物。整个沉淀池1的底部从入口到出口均具有向下趋势的连续坡度，优选的方案是坡度为从0.5m下降至3m，使该沉淀池1可提供约8000立方米的蓄水量。含盐水体由可控进流口11进入大面积的沉淀池1后减速、沉淀，使大部分悬浮物沉淀于深水区12后经溢流坝13进入地表漫流区2。

地表漫流池2长60 m×宽60 m，包括多块垄22，且垄22与垄22之间有沟渠21，垄22上种植耐盐旱生植物23。整个地表漫流池2的底部从入口到出口均具有向下趋势的连续坡度，优选的方案是从入口到出口的高度差为0.5m。整块地表漫流区2由289块垄22组成，每块垄22的规格为长3 m×宽3 m，垄22间的沟渠21宽0.5 m×深0.3 m。在垄22上搭配种植有耐盐旱生植物23，如柽柳、沙枣、白刺、紫穗槐、紫花苜蓿、雀稗和白刺等。进入到地表漫流区2的含盐水体流经大量沟渠21时，可利用土壤颗粒与植物根系的物理、化学的过滤、吸收过程以及土壤和植物根际微生物的降解吸收等作用产生水体净化的效果，最后经溢流坝24进入湿生植物池3。

湿生植物池3长60 m×宽60 m，整个湿生植物池3的底部从入口到出口均具有向下趋势的连续坡度，优选的方案是从入口到出口的高度差为0.5m。湿生植物池3中搭配种植有耐盐湿生植物32，如芦苇、香蒲、莎草、咸草、席草、盐角草和碱蓬等。为了使含盐水体在湿生植物池3中的停留时间加长，充分发挥耐盐湿生植物32的净化作用，在湿生植物池3中设有多道一端到边，一端预留水道的堤坝31。堤坝31预留的水道不在湿生植物池3的同侧，这样可使水体流动时间加长，净化效果更好。在实践中，发现堤坝31以3道为宜，这样将湿生植物池3分割成相同面积的四部分，且各部分之间通过水道相通。为了使堤坝31的表面便于生长附着生物，辅助进行水质净化，堤坝31为混凝土浇铸而成的多孔结构，表面粗糙，更进一步的，堤坝31的表面覆盖人工载体。人工载体是由人工合成的，同时利于生物附着及定量分析的复合材料。在水生态系统中，附着在人工载体上的附着生物由于富含细菌、藻类、原生生物等，具有极高的代谢活性，可以有效地分解、转化水体中的有机物质，并可通过定期将载体移出水体清洗等方式，使其中所附着的大量氮磷营养物质被带出水体，从而使得水体得以净化。堤坝31的表面覆盖人工载体使得本装置的水体净化作用更强，本装置采用的人工载体包括聚丙烯材料制成的渔网、聚酰胺材料制成的立体载体、合成纤维加工的生物绳三种，适宜西北地区使用。

水生植物池4长60 m×宽60 m，整个水生植物池4的底部从入口到出口均具有向下趋势的连续坡度，优选的方案是从入口到出口的高度差为0.5m。水生植物池4中种植耐盐水生植物42，如荇菜、狐尾藻、眼子菜、轮藻和菹草等。为了使含盐水体在湿生植物池3中的停留时间加长，充分发挥耐盐湿生植物32的净化作用，在水生植物池4中同样设有如湿生植物池3中的堤坝31同样的堤坝41，作用和结构同上。

运行时，含盐水体由可控进水口11进入沉淀池1，首先经过较大面积水池减速后再由深水区12，有效的降低含盐水体中的颗粒悬浮物。经溢流坝13流入地表漫流区2后，由于受到土壤颗粒与植物根系的物理、化学的过滤、吸收以及土壤和植物根际微生物的降解等作用，大部分矿物质被氧化分解，氮、磷等营养盐被吸附和吸收。随后分别经溢流坝24、33进入湿生植物池3和水生植物池4，受到植物的吸收、挥发、根际降解、稳定以及根、茎、叶表面附着的微生物转化等作用净化后，由溢流坝43流出湿地。并且，湿生植物池3和水生植物池4中分别装有堤坝31和堤坝41，堤坝31和堤坝41的结构粗糙而多孔，还可覆盖人工载体，因此，水体会在堤坝31和堤坝41的作用下绕行，一方面人为的增加了水流在湿地中的处理时间，另一方面生长在生态坝上的附着生物也将对水进行辅助净化。