技术领域
[0001] 本实用新型涉及污水治理领域，尤其涉及一种四级耦合水处理生态系统。
背景技术
[0002] 微污染水是指受轻度污染的
水体，污染物含量较一般污水污染物低，其主要为有机物、氮磷等污染物。针对污染物浓度低、水量水质
波动大的较大规模的微污染水体，如受污染的
地表径流，受建设运营维护的资金成本、水质水量和地理环境等因素制约，传统
污水处理技术并不适用，通常选择表面流人工湿地污水
净化系统来处理此类污水。
[0003] 表面流人工湿地是模拟自然湿地，合理设计、有选择和布置
植物、基质的人工强化的生态污水净化系统。它利用植物吸收、微
生物降解、基质
吸附等一系列化学、物理、生物作用的综合效应来对污水实现净化。它适用于处理蓄积和净化雨水径流、河流、湖泊湿地等受污染水体，既能满足污水处理需求，又能丰富污水处理区域内景观需求。相较于传统污水处理工艺，人工湿地具有以下优点：能够局部调节
气候、湿度，维护
生物多样性，增加绿色等天然湿地环境功能；运行维护管理方便；投资、建设、运行
费用低等。但人工湿地也存在：占地面积大；处理效率低、运营维护不当易产生淤积阻塞形成污水塘，降低水利传导性、湿地处理效果和运行寿命；易滋生蚊蝇恶臭等缺点。实用新型内容
[0004] 本实用新型克服了
现有技术中人工湿地占地面积大、水处理效率低、易淤积阻塞和滋生蚊蝇恶臭缺点，提供了一种四级耦合水处理生态系统。
[0005] 本实用新型实现
发明目的采用的技术方案是：一种四级耦合水处理生态系统，用于处理河道中的污水，生态系统包括：呈阶梯式分布的生态塘、表面流人工湿地、生态渠和稳定塘，生态塘的进水端与河道的出水端连接，表面流人工湿地的进水端与生态塘的出水端连接，生态渠的进水端与表面流人工湿地的出水端连接，稳定塘的进水端与生态渠的出水端连接。
[0006] 进一步的，所述的生态塘包括：从下到上依次设置的生态塘
土壤层、生态塘沉水植物层、
微生物挂膜填料、曝气装置和生态塘挺水植物层。
[0007] 进一步的，所述的表面流人工湿地包括：从下到上依次设置的湿地填料床和湿地水生植物层。
[0008] 进一步的，所述的湿地填料床包括：粒径为20～40mm的碎石、沸石、
活性炭和贝壳，碎石、沸石、活性炭和贝壳占湿地填料床的体积分数为：碎石90％，沸石5％～6％，活性炭2％～4％，贝壳1％～3％。
[0009] 进一步的，所述的湿地水生植物层的植物包括适应项目地气候的挺水植物中的一种或几种水生植物。
[0010] 进一步的，所述的生态渠包括：从下到上依次设置的生态渠碎石层和生态渠水生植物层，生态渠水生植物层的植物包括适应项目地气候的挺水植物的一种或者几种水生植物。
[0011] 进一步的，所述的稳定塘包括：从下到上依次设置的稳定塘土壤层和稳定塘水生植物层，稳定塘水生植物层的植物包括：挺水植物、浮叶植物和沉水植物。
[0012] 进一步的，所述的生态塘和稳定塘的水上设有生态浮床，生态浮床上种植挺水植物。
[0013] 进一步的，所述的生态塘、表面流人工湿地和稳定塘中包括
水生动物，水生动物包括：鱼类、浮游动物和底栖动物的一种或几种；鱼类包括：黑鱼、鲈鱼和鲮鱼中的一种或几种，黑鱼、鲈鱼和鲮鱼占鱼类总量的50％以上；浮游动物包括：秀体溞属、象鼻溞属和网纹溞属；底栖动物包括：环棱螺和河蚌。
[0014] 本实用新型的有益效果是：生态塘、表面流人工湿地、生态渠和稳定塘沿污水处理的顺序呈阶梯式分布，具有高度差的水流方式保证水体的复
氧和增氧，活跃微生物并对污染物的降解提供足够的氧气；生态塘通过微生物分解有机污染物，达到净化水体的目的；表面流人工湿地
对流经的污水进行过滤、吸附和降解；生态渠减缓水速，延长
水力停留时间，进一步降低水体中的污染物含量；稳定塘通过水生动植物的配合，形成一个较为完善的小型生态系统，进一步稳定水体水质；四级水处理单元有机地结合，相比传统的人工湿地占地面积有所减小，利用水生植物群落的完整性和净化能力，使整个系统对季节的变更具有持续的衔接；并
结合水生动物要素，形成了完整、稳定的水生生态系统，降低由阳光、
风力等引起的泥浆悬浮，水处理效率明显提高，不易淤积堵塞和滋生蚊蝇恶臭，达到水体水质持续净化的目标。
[0015] 下面结合
附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
附图说明
[0016] 附图1为本实用新型的生态系统示意图。
[0017] 附图2为本实用新型的生态塘的示意图。
[0018] 附图3为本实用新型的表面流人工湿地的示意图。
[0019] 附图4为本实用新型的生态渠的示意图。
[0020] 附图5为本实用新型的稳定塘的示意图。
[0021] 附图中，1为生态塘、1-1为生态塘土壤层、1-2为生态塘沉水植物层、1-3为微生物挂膜填料、1-4为曝气装置、1-5为生态塘挺水植物层、2为表面流人工湿地、2-1为湿地填料床、2-2为湿地水生植物层、3为生态渠、3-1为生态渠碎石层、3-2为生态渠水生植物层、4为稳定塘、4-1为稳定塘土壤层、4-2为稳定塘水生植物层、5为生态浮床、6为河道。
具体实施方式
[0022] 根据山东省某河道6修复项目工程的现状分析，采用本实用新型的一种四级耦合水处理生态系统，用于处理河道6中的污水，生态系统包括：呈阶梯式分布的生态塘1、表面流人工湿地2、生态渠3和稳定塘4，生态塘1的进水端与河道6的出水端连接，表面流人工湿地2的进水端与生态塘1的出水端连接，生态渠3的进水端与表面流人工湿地2的出水端连接，稳定塘4的进水端与生态渠3的出水端连接。结合现建湿地区域地形现状，整个生态系统的各个水处理单元呈阶梯式分布，具有一定高度差的水流方式使空气中的氧气不断的溶入水中，保证了水体的复氧和增氧，为维持和活跃微生物对污染物降解的活动提供足够的氧气，同时又能保证湿地的水体景观。
[0023] 根据现建湿地区域地形现状，本
实施例优选的生态塘1的占地面积约为1500m2，生态塘1包括：从下到上依次设置的生态塘土壤层1-1、生态塘沉水植物层1-2、微生物挂膜填料1-3、曝气装置1-4和生态塘挺水植物层1-5。生态塘土壤层1-1具有吸附污染物的作用。微生物挂膜填料1-3和曝气装置1-4设置在生态塘1的水中，曝气装置1-4位于微生物挂膜填料1-3上方，生态塘1中的曝气装置1-4可为好氧性微生物菌提供溶解氧，且在生态塘1内安放微生物挂膜填料1-3，该微生物挂膜填料1-3是利用人工材料和人工技术模拟水体自然生态环境的水体修复技术，通过曝气装置1-4向生态塘1内充氧，利用微生物挂膜填料1-3上的好氧菌和硝化菌分解有机物和将
氨氮转化为硝态氮，从而达到净化水体的效果。根据生态塘1中的污水水质，在生态塘1中设置适应项目地气候的生态塘沉水植物层1-2和生态塘挺水植物层1-5，生态塘沉水植物层1-2和生态塘挺水植物层1-5中的水生植物包括：莎草、水葱、菖蒲、苦草、黑藻和狐尾藻等。本实施例优选的生态塘1水上设有生态浮床5，生态浮床5上种植挺水植物，水生植物的吸污能力较强且净化水体和空气的效果明显。同时，生态塘1中投放有水生动物，生态塘1内的动物、植物和微生物之间相互配合，达到去除污水中污染物质的目的。
[0024] 本实施例优选的表面流人工湿地2的占地面积约为22.6万m2，表面流人工湿地2包括：从下到上依次设置的湿地填料床2-1和湿地水生植物层2-2。湿地填料床2-1的作用包括：为植物的种植及生长提供床体，为微生物的稳定生长提供附着表面，以及通过过滤、吸附、降解等过程对水质进行净化，本实施例优选的湿地填料床2-1包括：粒径为20～40mm的碎石、沸石、活性炭和贝壳，碎石、沸石、活性炭和贝壳占湿地填料床的体积分数为：碎石90％，沸石5％～6％，活性炭2％～4％，贝壳1％～3％。沸石、活性炭和贝壳具有较强的脱氮除磷效果，本实施例优选的湿地填料床2-1的厚度为400mm。本实施例优选的表面流人工湿地2的湿地水生植物层2-2的植物包括适应项目地气候的挺水植物中的一种或几种水生植物。表面流人工湿地2的湿地填料-植物-微生物生态系统通过物理、化学、生物的三重协同作用去除水体污染物质，净化水体。
[0025] 生态渠3进一步降低水体中的污染物含量，本实施例优选的生态渠3的占地面积约为1200m2，生态渠3包括：从下到上依次设置的生态渠碎石层3-1和生态渠水生植物层3-2，本实施例优选的生态渠水生植物层3-2的植物包括适应项目地气候的挺水植物中的一种或者几种水生植物。
[0026] 稳定塘4进一步稳定水体水质，本实施例优选的稳定塘4的占地面积约为3.5万m2，稳定塘4包括：从下到上依次设置的稳定塘土壤层4-1和稳定塘水生植物层4-2，本实施优选的稳定塘水生植物层4-2的植物包括：挺水植物、浮叶植物和沉水植物，稳定塘4的水上也设有生态浮床5，生态浮床5上种植挺水植物。同时，稳定塘4中也投放有水生动物，通过水生动植物之间的相互配合，达到进一步降解污染物并稳定水体水质的目的。
[0027] 本实施例优选的生态塘1、表面流人工湿地2和稳定塘4中包括水生动物，水生动物包括：鱼类、浮游动物和底栖动物的一种或几种；鱼类包括：黑鱼、鲈鱼和鲮鱼中的一种或几种，黑鱼、鲈鱼和鲮鱼占鱼类总量的50％以上；浮游动物包括：秀体溞属、象鼻溞属和网纹溞属；底栖动物包括：环棱螺和河蚌。在整个水处理系统中，加入了水生动物要素，动物、植物和微生物等结合，形成了完整的水生生态系统，使整个生态系统更加稳定。
[0028] 本生态系统中植物、微生物、填料及水生动物的配合去除水体中的污染物质：附着在微生物床、填料及植物根系的微生物通过自身吸附、吸收及代谢过程分解去除有机物。微生物的硝化和反
硝化作用、植物的吸收、氨的挥发以及填料的吸附和过滤等来去除氨氮，其中微生物活动和填料的吸附占主导作用。磷的去除除了植物吸收、微生物同化外，填料吸附占主导作用。
[0029] 将河道6的水质标记为进水水质，河道6的水经过本实用新型的生态系统处理后的水质标记为出水水质，国家标准：《地表水环境
质量标准》GB3838-2002的Ⅴ类水的水质为目标水质，V类水主要用于农业用水区及一般景观要求水域。测得的进水水质、出水水质和目标水质中的指数对比如下表。
[0030] 指标 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) TP(mg/L) NH3-N(mg/L)进水水质 ≤50 ≤10 ≤0.5 ≤5.0
出水水质 ≤40 ≤10 ≤0.4 ≤2.0
目标水质 ≤40 ≤10 ≤0.4 ≤2.0
[0031] 分析以上表格，可知：污水通过本实用新型的四级耦合水处理生态系统的处理，出水水质的各项指标都达到了目标水质。
