田間河道水體凈化的人工濕地系統(tǒng)的研究與設(shè)計

吳春蕾，田勝尼，樊騁，魏明銳，李杰，吳天樂

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟技術(shù)學院；2.安徽農(nóng)業(yè)大學，安徽合肥230036；3.安徽涉外經(jīng)濟職業(yè)學院，安徽合肥230011）

田間河道水體凈化的人工濕地系統(tǒng)的研究與設(shè)計

吳春蕾1，田勝尼2，樊騁1，魏明銳1，李杰3，吳天樂1

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟技術(shù)學院；2.安徽農(nóng)業(yè)大學，安徽合肥230036；3.安徽涉外經(jīng)濟職業(yè)學院，安徽合肥230011）

設(shè)計一種用于田間河道水體凈化的人工濕地系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對待凈化污水進行多次過濾處理，避免大顆粒進入濕地池，在濕地池中可以更換擋板，除去各過濾層之間易堵塞顆粒，而且占地面積小，可以實時檢測凈化后水體質(zhì)量，提高工作效率.

田間河道；水體凈化；人工濕地系統(tǒng)

1 研究背景

農(nóng)業(yè)水體資源可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、副、漁等各業(yè)，以及農(nóng)村日常生活，現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)水體的污染越發(fā)的嚴重，包括工業(yè)污染，如大型染織、采礦工廠排放的廢氣廢水；農(nóng)業(yè)污染，包括農(nóng)藥和化肥的不正確使用，長期濫用有機農(nóng)藥等，這些受到污染的農(nóng)業(yè)水體會對農(nóng)業(yè)人口和家禽健康造成影響，還會影響許多農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)副產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和質(zhì)量，運用生態(tài)濕地系統(tǒng)可以很好地處理農(nóng)業(yè)水體的污染問題，但是現(xiàn)有的生態(tài)濕地系統(tǒng)還存在占地面積較大，易受到病蟲害、易堵塞等問題.[1]

2 設(shè)計方案

一種用于田間河道水體凈化的人工濕地系統(tǒng)，包括預(yù)處理裝置和濕地池，預(yù)處理裝置和濕地池之間通過管道連接，預(yù)處理裝置上方設(shè)有進水口，濕地池下方設(shè)有出水口，預(yù)處理裝置內(nèi)部設(shè)有多層過濾膜，過濾膜從上至下過濾精度依次遞減，預(yù)處理裝置底部設(shè)有水泵，濕地池內(nèi)從上至下依次設(shè)有濕地植物泥土層、細砂層、粗砂層、碎石層、鵝卵石層和底座，濕地植物泥土層、細砂層、粗砂層、碎石層和鵝卵石層之間均設(shè)有三層擋板，三層擋板上開有通孔.[2]預(yù)處理裝置側(cè)面設(shè)有密封板，密封板位于過濾膜一側(cè)，三層擋板的上下層通孔直徑大于三層擋板中間層通孔直徑，底座內(nèi)部設(shè)有若干檢測器，底座外接顯示器.從上至下的過濾膜過濾精度依次遞減，逐層過濾污水中的大顆粒殘渣，密封板在一次過濾后可以打開，取出所有過濾膜清理，方便二次使用，三層擋板上下層通孔較大，便于過濾水體通過，中間層設(shè)有多個較小通孔，用于過濾各層之間容易堵塞的物質(zhì)，中間層可以抽出清理，方便下次使用.[3]

3 結(jié)構(gòu)與原理

如下圖1和圖2所示，一種用于田間河道水體凈化的人工濕地系統(tǒng)，包括預(yù)處理裝置（3）和濕地池（8），預(yù)處理裝置（3）和濕地池（8）之間通過管道（6）連接，預(yù)處理裝置（3）上方設(shè)有進水口（2），濕地池（8）下方設(shè)有出水口（14），預(yù)處理裝置（3）內(nèi)部設(shè)有三層過濾膜（4），過濾膜4從上至下過濾精度依次遞減，預(yù)處理裝置（3）底部設(shè)有水泵（5），濕地池（8）內(nèi)從上至下依次設(shè)有濕地植物泥土層（9）、細砂層（10）、粗砂層（11）、碎石層（12）、鵝卵石層（13）和底座（15），濕地植物泥土層（9）、細砂層（10）、粗砂層（11）、碎石層（12）和鵝卵石層（13）之間均設(shè)有三層擋板（7），三層擋板（7）上開有通孔（16），預(yù)處理裝置（3）側(cè)面設(shè)有密封板（1），密封板（1）位于過濾膜（4）一側(cè)，便于清理和更換過濾膜（4），三層擋板（7）的上下層通孔直徑大于三層擋板中間層通孔直徑，便于過濾掉各層之間的堵塞物質(zhì)，底座（15）內(nèi)部設(shè)有若干檢測器，底座（15）外接顯示器，便于工作人員觀察過濾后水體各項數(shù)據(jù).[4]

圖1 整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 三層擋板示意圖

使用時，污水從進水口（2）進入預(yù)處理裝置（3），通過三層過濾膜4過濾掉大顆粒殘渣，可以設(shè)置多層過濾膜（4），提高過濾效果，之后通過水泵（5）提高水體水位，水體通過管道進入濕地池（8），依次通過濕地植物泥土層（9）、細砂層（10）、粗砂層（11）、碎石層（12）和鵝卵石層（13），最后進入底座（15）內(nèi)部，底座（15）內(nèi)部的若干檢測器，可以包括PH檢測器，有機負荷離子濃度檢測器等，用于評估凈化水體效果，各個過濾層之間的三層擋板（7）可以防止?jié)竦爻氐亩氯麊栴}，其中中間層擋板和過濾膜（4）均可取出進行清理和更換，保證清理效果，延長使用壽命.[5]

4 設(shè)計的優(yōu)勢

本系統(tǒng)采用多層過濾膜和密封板結(jié)構(gòu)，可以在預(yù)處理階段對污水進行過濾處理，避免大顆粒進入濕地池；采用三層擋板結(jié)構(gòu)，可以除去各過濾層之間易堵塞顆粒，避免濕地池堵塞現(xiàn)象發(fā)生；采用垂直流潛式濕地系統(tǒng)，占地面積小，節(jié)省空間；底座內(nèi)部設(shè)有檢測器并且外接顯示屏，方便工作人員觀察和記錄凈化效果.

〔1〕王巖,成杰民.南方農(nóng)田灌溉水人工濕地處理工程設(shè)計研究[J].灌溉排水學報,2012(01).

〔2〕馬永勝,趙冉,孫光,付勇智.人工濕地對稻田排水凈化效果的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,2009(07).

〔3〕張建,張波,靖玉明,康興生,張成祿.南水北調(diào)東線南四湖新薛河入湖口人工濕地工程設(shè)計[J].中國給水排水,2008(02).

〔4〕盧少勇,張彭義,余剛,祝萬鵬,向長生.農(nóng)田排灌水人工濕地處理工程的設(shè)計[J].中國給水排水,2003(11).

〔5〕劉紅,劉學燕,歐陽威,代明利,劉培斌.人工濕地植物系統(tǒng)優(yōu)化管理研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2004(05).

〔6〕孫鵬，等.圖們江下游敬信濕地動態(tài)變化及驅(qū)動機制研究[J].延邊大學農(nóng)學學報，2011（01）.

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1673-260X（2017）11-0115-02

2017-08-22

安徽省高等學校自然科學研究項目：外源物質(zhì)對入侵植物去除水體中有機磷農(nóng)藥的調(diào)節(jié)作用及機理研究（KJ2016SD21）；2017年度安徽省高校優(yōu)秀拔尖人才培育資助項目：2017年度高校優(yōu)秀青年人才支持計劃項目（gxyq2017146）；安徽省高等學校省級教學研究項目：案例研討式教學法在獨立學院土地資源管理專業(yè)課程教學中的探究與應(yīng)用(2015jyxm707)；2016年地方高校國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目：智慧旅游管理信息系統(tǒng)設(shè)計（201613616010）；2016年地方高校國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目：皖北平原地區(qū)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)與農(nóng)業(yè)信息化協(xié)調(diào)發(fā)展研究項目（201613616011）