用于处理含盐污水的人工湿地 【技术领域】
本发明关于一种人工湿地，特别是关于可有效处理含盐污水的人工湿地。
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，为运用模拟天然环境下的洼地地层中内含土壤或砂石基材、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，也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。举例而言，根据水流路径的设计可分为自由表面水流式人工湿地系统及地下水流式人工湿地系统；根据水流方向的设计可分为水平流式人工湿地系统及垂直流式人工湿地系统。
现有人工湿地，如中国专利公开第1686868号的“垂直流-表面流复合人工湿地处理生活污水方法”，是将生活污水先通过该人工湿地的一沉淀池去除颗粒较大的悬浮物，接着进入前后串联的一垂直流滤池及一表面流滤池经过渗滤处理，以便借助各该滤池中所填充的填料(例如：粗砂、煤灰渣、高炉渣等)及水生植物与花卉植物去除所进流的生活污水中的有机物，且降低其氮含量。再者，中国专利公开第1792885号的“沸石与石灰石人工湿地处理城市污水处理厂出水技术”是采用垂直复合流人工湿地，以沸石及石灰石为填料，以美人蕉、象草、菖蒲及筊草为植物床，进行城市污水处理厂出水的再处理。又，中国专利公开第1868926号的“污水复合人工湿地生态处理方法及其系统”，该系统每日可处理生化需氧量大于300mg/L的污水5000立方米，该污水先经过拦污栅及沉淀池初步去除悬浮物，再通过一调节水解池吸附水中有机物和重金属，且调节水量和均化水质，最后借助数个具有填料的养殖湿地去除污水中化学及生化需氧物、微生物、悬浮固体物，并且硝化污水中的氨氮。
然而，现有的人工湿地皆是用于处理不含盐或含盐量相当低的污水，尚未有成功处理高含盐量的污水(如：水产养殖出流污水)的人工湿地，因为污水中的含盐量常是造成人工湿地生态系统中的生物无法存活的原因，进而使人工湿地的操作失败。
【发明内容】
本发明主要目的为：改善前述现有人工湿地无法处理含盐污水等缺点，提供一种用于处理含盐污水的人工湿地，以有效且稳定处理含盐污水。
为达到前述发明目的，本发明所运用的技术手段包含有：
一种用于处理含盐污水的人工湿地，其包含一进流水调节区、一生物滤床区及一再处理区。该进流水调节区的一端设有一进流口，一含盐污水通过该进流口进入该进流水调节区，该进流水调节区的另一端设有一集水部。该生物滤床区设有一第一滤池及一第二滤池，该第一滤池及该第二滤池中皆填充有填料且该第一滤池连通该第二滤池，该进流水调节区的集水部连通至该第一滤池，该含盐污水通过该集水部进入该第一滤池。该第二滤池远离该第一滤池的一侧设有一溢流部。该再处理区邻接于该第二滤池的溢流部，且该生物滤床区位于该进流水调节区及该再处理区之间，该含盐污水由该生物滤床区的溢流部进入该再处理区。
所述的用于处理含盐污水的人工湿地的该第一滤池及该第二滤池中的填料可选用砖块及混凝土块等人工废弃物或牡蛎壳等天然废弃物；借此，可于处理该含盐污水时提供缓冲作用。
本发明有益效果是：本发明用于处理含盐污水的人工湿地可稳定地去除该含盐污水中的污染物；并且，借助废弃物再利用可降低工程建造成本。
【附图说明】
图1：本发明第一实施例的用于处理含盐污水的人工湿地的平面配置图。
图2：本发明第一实施例的用于处理含盐污水的人工湿地的一生物滤床区的俯视图。
图3：本发明第一实施例地用于处理含盐污水的人工湿地的生物滤床区的侧面剖视图。
图4：本发明第二实施例的用于处理含盐污水的人工湿地的平面配置图。
图5：本发明第二实施例的用于处理含盐污水的人工湿地的一生物滤床区的俯视图。
主要元件符号说明：
1进流水调节区 11进流口 12集水部
2生物滤床区 21第一垂直流滤池 211人工填料
212配水管 22第二垂直流滤池 221天然填料
222溢流部 23隔板 231连通管
3再处理区 31规则草泽 311植物群
312溢流部 32不规则草泽 321植物群
322出流口 4生物滤床区 41第一水平流滤池
411人工填料 412配水管 413汇流道
42第二水平流滤池 421天然填料 422进流道
423出流道 424溢流部 43隔板
【具体实施方式】
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明确被了解，下文将特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
请参照图1所示，本发明第一实施例中用于处理含盐污水的人工湿地包含一进流水调节区1、一生物滤床区2及一再处理区3，以供一含盐污水依序流经该进流调节区1、该生物滤床区2及该再处理区3，借此降低该含盐污水的有机物浓度、氮浓度及磷浓度。该进流水调节区1是面积为3000至3500平方米的水流渠道或蓄水塘，该进流水调节区1具有一最大深度为2.77米，且由深度0.53米至2.2米之间形成一连续缓坡，使该进流水调节区1可提供约7000立方米的蓄水量。该进流水调节区1的一端设有一进流口11，以供该含盐污水进入该进流水调节区1，同时该进流水调节区1的另一端设有一集水部12连通至该生物滤床区2，以供该含盐污水后续进入该生物滤床区2。再者，该进流水调节区1中搭配种植双穗雀稗、红树林、黄槿、海芒果等耐盐乔木；除植栽之外，因该进流水调节区1提供相当大的水体储蓄容量，相对使该含盐污水具有较长的停留时间，进而可使该含盐污水中原本就存在的微生物(如细菌、藻类及原生动物等)可于该进流水调是节区1中进行大量繁殖，借此，即可使该进流水调节区1中含有大量的微生物，且较佳为耐盐的藻类，以增加该进流水调节区1中的生物作用。另外，该含盐污水于该进流水调节区1中，可借助重力作用初步沉淀去除其所具有较大粒径的悬浮固体物，且因含盐污水进流时，在该进流水调节区1中产生间歇曝气作用，可以加速该含盐污水中有机物的降解及含氮化合物的硝化反应。
请参照图1至图3所示，该生物滤床区2具有一第一垂直流滤池21及一第二垂直流滤池22。该第一垂直流滤池21及该第二垂直流滤池22皆为表面积500平方米且深度2.2米的水池，二者的不同之处在于该第一垂直流滤池21中填充有由人工废弃物所制成的人工填料211(如孔隙率为0.5的砖块及混凝土块等建筑废弃物)，而该第二垂直流滤池22中填充有天然废弃物所制成的天然填料221(如孔隙率为0.65的牡蛎壳等)。再者，该进流水调节区1末端的集水部12连接至该第一垂直流滤池21上方的数个配水管212，各该配水管212较佳呈等距间隔排列，以便该含盐污水由该第一垂直流滤池21的上方进入该生物滤床区2，且各该配水管212较佳设有数个支管(未标示)，以使该含盐污水能够均匀地洒入该第一垂直流滤池21。另外，该第一垂直滤池21及该第二垂直流滤池22之间设有一隔板23，且该隔板23在距离池底0.5米处设有数个连通管231，二相邻的该连通管231的间距为1米，且各该连通管231的孔径为0.2米。借此，该含盐污水由该配水管212分流进入该第一垂直流滤池21后，即由该第一垂直流滤池21的上方部位沿纵向向下流动至该第一垂直流滤池21的下方部位，再通过该连通管231进入该第二垂直流滤池22，且该含盐污水由该第二垂直流滤池22的下方部位沿纵向向上流动。该第二垂直流滤池22远离该第一垂直流滤池21的一侧设有一溢流部222，该溢流部222与该第二垂直流滤池22的底部相距1.5米，以便该第二垂直流滤池22中的含盐污水纵向向上流动至该溢流部222而溢流至该再处理区3。其中，利用砖块、混凝土块及牡蛎壳作为滤池的填充基材，使该含盐污水中的微生物可以因为这些材料具有表面粗糙的特性而容易附着生长，进而使该第一及第二垂直流滤池21、22中的填料211、221的表面形成生物膜；再者，砖块、混凝土块及牡蛎壳等为碱性材料，其可中和生化反应过程中所产生的酸性物质，以在该第一及第二垂直流滤池21、22中提供一缓冲作用，且因砖块、混凝土块及牡蛎壳等的孔隙大，而使该第一及第二垂直流滤池21、22不易有阻塞的问题且保养容易；又，由于该填料211、221为人工及天然废弃物回收的再利用，进而使本发明的人工湿地的建造成本相对较低。
请参照图1所示，该再处理区3连接该生物滤床区2，使该生物滤床区2位于该进流水调节区1及该再处理区3之间。该再处理区3较佳由一规则草泽31及一不规则草泽32组成。该规则草泽31的一侧连接于该第二垂直流滤池22的溢流部222，以便承接来自该生物滤床区2的含盐污水，该规则草泽31的总面积为1500平方米且深度为2米的矩形水塘，且该规则草泽31中所栽种的数个植物群311成间隔设置，即二相邻的植物群311间隔2米，以使该规则草泽31形成具有数条2米宽的隔离水道的草泽。再者，该规则草泽31中所栽种的植物群311可以选用芦苇、成草及莞草，或以上植物的搭配组合。该不规则草泽32连接于该规则草泽31的另一侧，且该规则草泽31与该不规则草泽32的连接处设有一溢流部312，使该规则草泽31中的含盐污水较佳以溢流方式进入该不规则草泽32，该不规则草泽32的总面积为2000平方米且深度为2米，且该不规则草泽32中所栽种的数个植物群321成不规则的分部设置，再者，该不规则草泽32中所栽种的植物群321可以选用芦苇、成草、莞草、双穗雀稗及海茄苳，或以上植物的搭配组合。另外，该不规则草泽32远离该规则草泽31的一侧设有一出流口322，以供处理后的含盐污水通过该出流口322流出本发明的用于处理含盐污水的人工湿地。其中，可利用该再处理区3中植物的吸收作用及植物根际的微生物的降解作用，减少该含盐污水中的有机物含量，且含氮量也可借助各草泽底部的脱硝作用进一步降低。
请参照图4及图5所示，本发明第二实施例中用于处理含盐污水的人工湿地包含一进流水调节区1、一生物滤床区4及一再处理区3。其中该进流水调节区1及该再处理区3的整体结构相似于第一实施例，故不再赘述。另外，该生物滤床区4具有一第一水平流滤池41及一第二水平流滤池42。该第一水平流滤池41及该第二水平流滤池42皆为表面积1000平方米且深度2.2米的水池，二者的不同之处在于该第一水平流滤池41中的人工填料411为废砖块，该第二水平流滤池42中的天然填料421为牡蛎壳。再者，该第一水平流滤池41的一侧穿设有数个配水管412，各该配水管412连通于该进流水调节区1末端的集水部12且埋设于该人工填料411中，且该配水管412较佳在该第一水平流滤池41的该侧呈纵向等间隔排列，以便该含盐污水由该第一水平流滤池41的一侧进入该生物滤床区4，且该含盐污水在该第一水平流滤池41中以潜流的方式水平流动至一汇流道413，该汇流道413及该配水管412分别位于该第一水平流滤池41的相对两侧。该第二水平流滤池42的相对两侧分别设有一进流道422及一出流道423，且该进流道422与该第一水平流滤池41的汇流道413位于同一侧且相连通。该第一水平流滤池41及该第二水平流滤池42之间设有一隔板43，使该第二水平流滤池42除该进流道422以外的部位皆不连通该第一水平流滤池41。借此，该含盐污水可通过该汇流道413进入该第二水平流滤池42的进流道422；接着，该含盐污水以水平潜流的方式自该进流道422流动至该出流道423。该第二水平流滤池42连接该再处理区3的规则草泽31的一侧设有一溢流部424，且该溢流部424连通该出流道423，该溢流部424与该第二水平流滤池42的底部相距1.5米，以便该第二水平流滤池42中的含盐污水水平流动至该溢流部424后可溢流进入该再处理区3。
本发明用于处理含盐污水的人工湿地在实际操作时的处理效率如下所述。以2007年11月1日为例，针对该用于处理含盐污水的人工湿地中的各部位的含盐污水进行采样分析。分析数据显示该进流水调节区1、该生物滤床区2及4与该再处理区3中的含盐污水的水温介于27℃至30℃之间，pH值介于7.5至8.5之间，盐度介于20‰至25‰之间。该含盐污水的悬浮固体物(SS)初始浓度为151.60mg/L，经过该进流水调节区1后，SS减少至86.00mg/L，再流经该生物滤床区2的垂直流滤池21及22后，SS减少至33.80mg/L，而该含盐污水流出该再处理区3后的SS浓度为31.20mg/L。以上数据显示，当该含盐污水经过第一实施例的用于处理含盐污水的人工湿地的作用后，SS的去除率为79.42％，再者，总氮量由3.35mg/L下降至2.45mg/L(去除率为27.06％)，总磷量由1.13mg/L下降至0.72mg/L(去除率为36.11％)。另一方面，当该含盐污水经过第二实施例的用于处理含盐污水的人工湿地的作用后，SS的去除率为53.72％，总氮的去除率为54.42％，总磷的去除率为13.83％。由以上数据可知，含盐污水通过本发明的用于处理含盐污水的人工湿地处理后，不论是水体中的有机物、磷或氮，皆可达到相当好的去除效率，且所构筑的人工湿地也能长期维持正常操作。
如上所述，本发明利用该进流水调节区1、该生物滤床区2及4与该再处理区3所构成的人工湿地确实可以去除水体中的有机物等污染物，不会因进流水体中的盐分而操作失败，可正常运作且达到稳定的去除效率。