CN105060494A - 调蓄湿地及采用调蓄湿地净化面源污染的方法 - Google Patents
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Abstract
一种调蓄湿地及采用调蓄湿地净化面源污染的方法，其中调蓄湿地包括库塘湿地本体、自动调节翻板闸、入口水位计、闸前水位计和PLC控制器，所述自动调节翻板闸设置于库塘湿地本体的出水口处，所述入口水位计设置于库塘湿地本体的入水口处，所述闸前水位计设置于靠近自动调节翻板闸处，所述入口水位计、闸前水位计、自动调节翻板闸均与PLC控制器连接。本发明调蓄湿地，其对面源污染的净化效果好、占地少、成本低、抗冲击负荷能力强。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于治理面源污染的湿地，及采用湿地净化面源污染的方法。
背景技术
随着环保技术的发展，点源污染逐渐被控制，面源污染逐渐成为治理的难点，其中村落及农田面源污染尤为突出。随着降雨的冲刷，雨水径流等面源污染进入农田沟渠、河流、湖泊等水体，其中初期雨水的污染物含量在整个雨水径流过程中所占比例最高，尤其是丰水期初期雨水、农田径流等面源污染来水水量和水质均波动较大。由于面源污染的分散性、隐蔽性、随机性、不确定性、广泛性和水质水量波动大的的特点，治理难度较大。
人工湿地能耗低、效果显著，是治理和控制面源污染的重要技术手段之一。针对面源污染的人工湿地主要包括表流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地，有采取上述单一湿地技术的、也有采用两种或三种以上上述湿地不同组合的复合湿地处理技术的，并且常常联合沉淀池、植物塘、曝气装置和碳源添加装置等辅助设备形成人工湿地处理系统。
上述人工湿地技术，有各自的突出优点，但也存在很多不足之处，如单一的人工湿地去除污染物能力有限，占地面积较大，运行受限因素较多；复合人工湿地和加设辅助装置的人工湿地对污染物去除能力较好，但技术复杂，成本相对较高。而且最主要的不足是现有人工湿地处理系统对于分布广、水质水量波动性较大的初期雨水、农田径流等面源污染，无法做到充分有效的处理，不能充分有效的发挥湿地的作用。如中国专利“一种初期雨水及雨污混合溢流水拦蓄渗流设施”(CN203755425U)公开的在雨水引流渠旁设置调蓄塘，这种方案占地面积大，并且对较大雨水径流净化效率低。
针对人工湿地处理初期雨水、农田径流等面源污染时存在的水质水量波动大、出水不稳定等上述问题，在操作简单的表流人工湿地(库塘)基础，研发能调节水质水量的调解关键装置，从而建立实现高效、占地少、成本低的净化面源污染的装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种调蓄湿地，其对面源污染的净化效果好、占地面积小、成本低。
本发明的另一目的是提供一种采用调蓄湿地净化面源污染的方法，该方法对面源污染的净化效果好、成本低、占地面积小。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种调蓄湿地，包括库塘湿地本体、自动调节翻板闸、入口水位计、闸前水位计和PLC控制器，所述自动调节翻板闸设置于库塘湿地本体的出水口处，所述入口水位计设置于库塘湿地本体的入水口处，所述闸前水位计设置于靠近自动调节翻板闸处，所述入口水位计、闸前水位计、自动调节翻板闸均与PLC控制器连接。
本发明调蓄湿地，其中，所述库塘湿地本体内调蓄水深范围为0.5m-1.5m。
本发明调蓄湿地，其中，所述库塘湿地本体包括依次排列的三级库塘。
本发明调蓄湿地，其中，所述三级库塘中位于第一级的为水力稳定库塘，位于第二级的为挺水植物塘，位于第三级的为沉水植物塘。
本发明调蓄湿地，其中，所述位于第一级的水力稳定库塘进口处底面高程≥自动调节翻板闸最高顶高，所述位于第一级的水力稳定库塘和位于第二级的挺水植物塘的出口底面高程≥自动调节翻板闸最低顶高。
本发明调蓄湿地，其中，所述水力稳定库塘的前段设置挺水植物布水带、后段设置漂浮植物带，挺水植物布水带的宽度大于5m。
本发明调蓄湿地，其中，所述挺水植物塘、挺水植物布水带内的挺水植物均为耐水淹的芦苇、香蒲或菰中的至少一种。
本发明调蓄湿地，其中，所述沉水植物塘内种植有穗状狐尾藻、篦齿眼子菜或苦草中的至少一种。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种采用调蓄湿地净化面源污染的方法，该方法对面源污染的净化效果好、成本低、占地面积小，该方法包括下述步骤：
1)使面源污水经入水口流入库塘湿地本体内部，入口水位计将入口水位传输至PLC控制器，闸前水位计将闸前水位传输至PLC控制器，PLC控制器内预设入口警戒水位值、闸前警戒水位值、入口防洪水位值、闸前防洪水位值，当入口水位处于升高状态但未达到入口警戒水位及闸前警戒水位时，PLC控制器使自动调节翻板闸逐步抬高，并稳定在最大高度，少量水经自动调节翻板闸顶部流出，使库塘湿地本体内蓄集面源污水，
2)库塘湿地本体内水量持续增加，当入口水位、闸前水位均达到警戒水位时，自动调节翻板闸的闸板保持最大高度不变，使出口流量与进口流量相当，
3)当入口水位进一步升高且入口水位及闸前水位均达到防洪水位时，PLC控制器使自动调节翻板闸的闸板降至最低，以最大流量放水，
4)当入口水位处于下降状态且入口水位下降至入口警戒水位后，库塘湿地本体内保持高水位运行1-2周后，自动调节翻板闸的闸板顶高与湿地水位保持稳定高差，使库塘湿地本体内部逐步放水，直至闸板顶高降至最低，然后从步骤1)开始下一轮循环。
采用上述方案后，由于本发明调蓄湿地包括库塘湿地本体，库塘湿地本体内设置有自动调节翻板闸、入口水位计、闸前水位计、PLC控制器，PLC控制器可根据入口水位、闸前水位控制自动调节翻板闸闸板的高度，从而调节库塘湿地本体内的水位，保持湿地相对稳定的水力负荷和污染负荷，达到最佳的净化效果，另外，运用湿地本身进行调蓄，改变了传统的另外设置调蓄池进行调蓄的方法，不仅减少了占地面积，而且减少了建设费用；此外，本调蓄湿地通过PLC控制器控制自动调节翻板闸，对初期较高浓度的雨水截留净化具有选择性，能有效防止大量高浓度初期雨水直接进入沟渠、河流、湖泊等水体，增强对面源污染的控制，并且能够实现自动控制，操作、维护简单。
下面结合附图具体说明本发明调蓄湿地。
附图说明
图1是本发明调蓄湿地的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明调蓄湿地，包括库塘湿地本体11、自动调节翻板闸12、入口水位计13、闸前水位计14、PLC控制器15，自动调节翻板闸12设置于库塘湿地本体11的出水口处，入口水位计13设置于库塘湿地本体11的入水口处，闸前水位计14设置于靠近自动调节翻板闸12处，入口水位计13、闸前水位计14、自动调节翻板闸12均与PLC控制器15连接，PLC控制器15内预设入口警戒水位值、闸前警戒水位值、入口防洪水位值和闸前防洪水位值。
库塘湿地本体11包括依次排列的多级库塘，采用多级库塘可增强净化能力，本实施例中采用三级库塘，三级库塘中位于第一级的为水力稳定库塘111，位于第二级的为挺水植物塘112，位于第三级的为沉水植物塘113，由于初期雨水的污染物含量最高，因此使雨水径流最先进入稳定库塘，延长雨水径流在库塘湿地中的停留时间，提高净化效果，水力稳定库塘111的前段设置挺水植物布水带21、后段设置漂浮植物带22，挺水植物布水带21的宽度大于5m，挺水植物塘112、挺水植物布水带21内均种植有挺水植物，挺水植物可选择耐水淹的芦苇、香蒲或菰，沉水植物塘113内种植有根系发达的穗状狐尾藻、篦齿眼子菜或苦草，耐水位变幅达0.5-1.5m，持续耐水淹时间达两周以上。位于第一级的水力稳定库塘111进口处底面高程≥自动调节翻板闸12最高顶高，位于第一级的水力稳定库塘111的出口底面高程和位于第二级的挺水植物塘112的出口底面高程≥自动调节翻板闸12最低顶高。
本发明采用调蓄湿地净化面源污染的方法，该方法包括下述步骤：
1)使雨水径流、农田径流等面源污水经入水口流入库塘湿地本体11内部，入口水位计13将入口水位传输至PLC控制器15，闸前水位计14将闸前水位传输至PLC控制器15，PLC控制器15内预设入口警戒水位值、闸前警戒水位值、入口防洪水位值、闸前防洪水位值，当入口水位处于升高状态但未达到入口警戒水位并且闸前水位未达到闸前警戒水位时，在PLC控制器15的控制下，自动调节翻板闸12逐步抬高，并稳定在最大高度，仅有少量水经自动调节翻板闸12顶部流出，使库塘湿地本体11内蓄集雨水径流、农田径流等面源污水，
2)库塘湿地本体11内水量持续增加，当入口水位达到入口警戒水位值、闸前水位达到闸前警戒水位值时，在PLC控制器15的控制下，自动调节翻板闸12的闸板保持最大高度不变，使出口流量与进口流量相当，
3)当入口水位进一步升高且入口水位达到入口防洪水位值、闸前水位达到闸前防洪水位值时，PLC控制器控制自动调节翻板闸12的闸板降至最低，库塘湿地本体11以最大流量放水，
4)当入口水位处于下降状态且入口水位下降至入口警戒水位后，库塘湿地本体11内保持高水位运行1-2周后，自动调节翻板闸12的闸板顶高与湿地水位保持稳定高差，使库塘湿地本体11内部逐步放水，直至闸板顶高降至最低，然后从步骤1)开始下一轮循环，通过自动调节翻板闸12调节库塘湿地本体11出口流量，使湿地内保持相对稳定的水力负荷和污染负荷，达到最佳的蓄污、排清、防洪、防淹等目标。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种调蓄湿地，其特征在于：包括库塘湿地本体(11)、自动调节翻板闸(12)、入口水位计(13)、闸前水位计(14)和PLC控制器(15)，所述自动调节翻板闸(12)设置于库塘湿地本体(11)的出水口处，所述入口水位计(13)设置于库塘湿地本体(11)的入水口处，所述闸前水位计(14)设置于靠近自动调节翻板闸(12)处，所述入口水位计(13)、闸前水位计(14)、自动调节翻板闸(12)均与PLC控制器(15)连接。
2.根据权利要求1所述的调蓄湿地，其特征在于：所述库塘湿地本体(11)内调蓄水深范围为0.5m-1.5m。
3.根据权利要求2所述的调蓄湿地，其特征在于：所述库塘湿地本体(11)包括依次排列的三级库塘。
4.根据权利要求3所述的调蓄湿地，其特征在于：所述三级库塘中位于第一级的为水力稳定库塘(111)，位于第二级的为挺水植物塘(112)，位于第三级的为沉水植物塘(113)。
5.根据权利要求4所述的调蓄湿地，其特征在于：所述位于第一级的水力稳定库塘(111)进口处底面高程≥自动调节翻板闸(12)最高顶高，所述位于第一级的水力稳定库塘(111)的出口底面高程和位于第二级的挺水植物塘(112)的出口底面高程≥自动调节翻板闸(12)最低顶高。
6.根据权利要求5所述的调蓄湿地，其特征在于：所述水力稳定库塘(111)的前段设置挺水植物布水带(21)、后段设置漂浮植物带(22)，挺水植物布水带(21)的宽度大于5m。
7.根据权利要求6所述的调蓄湿地，其特征在于：所述挺水植物塘(112)、挺水植物布水带(21)内的挺水植物均为耐水淹的芦苇、香蒲或菰中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的调蓄湿地，其特征在于：所述沉水植物塘(113)内种植有穗状狐尾藻、篦齿眼子菜或苦草中的至少一种。
9.采用上述权利要求1-8任一所述的调蓄湿地净化面源污染的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
1)面源污水经入水口流入库塘湿地本体(11)内部，入口水位计(13)将入口水位传输至PLC控制器(15)，闸前水位计(14)将闸前水位传输至PLC控制器(15)，PLC控制器(15)内预设入口警戒水位值、闸前警戒水位值、入口防洪水位值、闸前防洪水位值，当入口水位处于升高状态但未达到入口警戒水位及闸前警戒水位时，PLC控制器(15)使自动调节翻板闸(12)逐步抬高，并稳定在最大高度，少量水经自动调节翻板闸(12)顶部流出，使库塘湿地本体(11)内蓄集面源污水，
2)库塘湿地本体(11)内水量持续增加，当入口水位、闸前水位均达到警戒水位时，自动调节翻板闸(12)的闸板保持最大高度不变，使出口流量与进口流量相当，
3)当入口水位进一步升高且入口水位及闸前水位均达到防洪水位时，PLC控制器(15)使自动调节翻板闸(12)的闸板降至最低，以最大流量放水，
4)当入口水位处于下降状态且入口水位下降至入口警戒水位后，库塘湿地本体(11)内保持高水位运行1-2周后，自动调节翻板闸(12)的闸板顶高与湿地水位保持稳定高差，使库塘湿地本体(11)内部逐步放水，直至闸板顶高降至最低，然后从步骤1)开始下一轮循环。
10.根据权利要求9所述的净化面源污染的方法，其特征在于：所述面源污水包括雨水径流、农田径流。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151118 |