田间河道水体净化的人工湿地系统的研究与设计

吴春蕾，田胜尼，樊骋，魏明锐，李杰，吴天乐

（1.安徽农业大学经济技术学院；2.安徽农业大学，安徽合肥230036；3.安徽涉外经济职业学院，安徽合肥230011）

田间河道水体净化的人工湿地系统的研究与设计

吴春蕾1，田胜尼2，樊骋1，魏明锐1，李杰3，吴天乐1

（1.安徽农业大学经济技术学院；2.安徽农业大学，安徽合肥230036；3.安徽涉外经济职业学院，安徽合肥230011）

设计一种用于田间河道水体净化的人工湿地系统，该系统可以对待净化污水进行多次过滤处理，避免大颗粒进入湿地池，在湿地池中可以更换挡板，除去各过滤层之间易堵塞颗粒，而且占地面积小，可以实时检测净化后水体质量，提高工作效率.

田间河道；水体净化；人工湿地系统

1 研究背景

农业水体资源可以用于农业生产中的农、林、牧、副、渔等各业，以及农村日常生活，现阶段农业水体的污染越发的严重，包括工业污染，如大型染织、采矿工厂排放的废气废水；农业污染，包括农药和化肥的不正确使用，长期滥用有机农药等，这些受到污染的农业水体会对农业人口和家禽健康造成影响，还会影响许多农产品和农副产品的生产周期和质量，运用生态湿地系统可以很好地处理农业水体的污染问题，但是现有的生态湿地系统还存在占地面积较大，易受到病虫害、易堵塞等问题.[1]

2 设计方案

一种用于田间河道水体净化的人工湿地系统，包括预处理装置和湿地池，预处理装置和湿地池之间通过管道连接，预处理装置上方设有进水口，湿地池下方设有出水口，预处理装置内部设有多层过滤膜，过滤膜从上至下过滤精度依次递减，预处理装置底部设有水泵，湿地池内从上至下依次设有湿地植物泥土层、细砂层、粗砂层、碎石层、鹅卵石层和底座，湿地植物泥土层、细砂层、粗砂层、碎石层和鹅卵石层之间均设有三层挡板，三层挡板上开有通孔.[2]预处理装置侧面设有密封板，密封板位于过滤膜一侧，三层挡板的上下层通孔直径大于三层挡板中间层通孔直径，底座内部设有若干检测器，底座外接显示器.从上至下的过滤膜过滤精度依次递减，逐层过滤污水中的大颗粒残渣，密封板在一次过滤后可以打开，取出所有过滤膜清理，方便二次使用，三层挡板上下层通孔较大，便于过滤水体通过，中间层设有多个较小通孔，用于过滤各层之间容易堵塞的物质，中间层可以抽出清理，方便下次使用.[3]

3 结构与原理

如下图1和图2所示，一种用于田间河道水体净化的人工湿地系统，包括预处理装置（3）和湿地池（8），预处理装置（3）和湿地池（8）之间通过管道（6）连接，预处理装置（3）上方设有进水口（2），湿地池（8）下方设有出水口（14），预处理装置（3）内部设有三层过滤膜（4），过滤膜4从上至下过滤精度依次递减，预处理装置（3）底部设有水泵（5），湿地池（8）内从上至下依次设有湿地植物泥土层（9）、细砂层（10）、粗砂层（11）、碎石层（12）、鹅卵石层（13）和底座（15），湿地植物泥土层（9）、细砂层（10）、粗砂层（11）、碎石层（12）和鹅卵石层（13）之间均设有三层挡板（7），三层挡板（7）上开有通孔（16），预处理装置（3）侧面设有密封板（1），密封板（1）位于过滤膜（4）一侧，便于清理和更换过滤膜（4），三层挡板（7）的上下层通孔直径大于三层挡板中间层通孔直径，便于过滤掉各层之间的堵塞物质，底座（15）内部设有若干检测器，底座（15）外接显示器，便于工作人员观察过滤后水体各项数据.[4]

图1 整体结构示意图

图2 三层挡板示意图

使用时，污水从进水口（2）进入预处理装置（3），通过三层过滤膜4过滤掉大颗粒残渣，可以设置多层过滤膜（4），提高过滤效果，之后通过水泵（5）提高水体水位，水体通过管道进入湿地池（8），依次通过湿地植物泥土层（9）、细砂层（10）、粗砂层（11）、碎石层（12）和鹅卵石层（13），最后进入底座（15）内部，底座（15）内部的若干检测器，可以包括PH检测器，有机负荷离子浓度检测器等，用于评估净化水体效果，各个过滤层之间的三层挡板（7）可以防止湿地池的堵塞问题，其中中间层挡板和过滤膜（4）均可取出进行清理和更换，保证清理效果，延长使用寿命.[5]

4 设计的优势

本系统采用多层过滤膜和密封板结构，可以在预处理阶段对污水进行过滤处理，避免大颗粒进入湿地池；采用三层挡板结构，可以除去各过滤层之间易堵塞颗粒，避免湿地池堵塞现象发生；采用垂直流潜式湿地系统，占地面积小，节省空间；底座内部设有检测器并且外接显示屏，方便工作人员观察和记录净化效果.

〔1〕王岩,成杰民.南方农田灌溉水人工湿地处理工程设计研究[J].灌溉排水学报,2012(01).

〔2〕马永胜,赵冉,孙光,付勇智.人工湿地对稻田排水净化效果的研究[J].东北农业大学学报,2009(07).

〔3〕张建,张波,靖玉明,康兴生,张成禄.南水北调东线南四湖新薛河入湖口人工湿地工程设计[J].中国给水排水,2008(02).

〔4〕卢少勇,张彭义,余刚,祝万鹏,向长生.农田排灌水人工湿地处理工程的设计[J].中国给水排水,2003(11).

〔5〕刘红,刘学燕,欧阳威,代明利,刘培斌.人工湿地植物系统优化管理研究[J].农业环境科学学报,2004(05).

〔6〕孙鹏，等.图们江下游敬信湿地动态变化及驱动机制研究[J].延边大学农学学报，2011（01）.

S273

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1673-260X（2017）11-0115-02

2017-08-22

安徽省高等学校自然科学研究项目：外源物质对入侵植物去除水体中有机磷农药的调节作用及机理研究（KJ2016SD21）；2017年度安徽省高校优秀拔尖人才培育资助项目：2017年度高校优秀青年人才支持计划项目（gxyq2017146）；安徽省高等学校省级教学研究项目：案例研讨式教学法在独立学院土地资源管理专业课程教学中的探究与应用(2015jyxm707)；2016年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目：智慧旅游管理信息系统设计（201613616010）；2016年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目：皖北平原地区新型城镇化建设与农业信息化协调发展研究项目（201613616011）