CN102505665A - 一种砂滤坝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砂滤坝，整个坝体包括透水坝体、净化介质和砂滤坝基础三部分，透水坝体由进水侧垂直流单元、出水侧垂直流单元和水平流单元组成，内部为混凝土或钢筋混凝土的框格结构，框格内为天然砂石、沸石、人工砾石等填料组成的净化介质，砂滤坝基础主要起到保证坝体安全稳固的作用。当砂滤坝坝体进水侧水位高于出水侧水位，坝体自动进水净化；当进水侧水位低于出水侧水位则进行反冲洗，本发明具有拦截水体、控制水位的水利功能，同时具有净化水质，改善水环境质量的环保功能，适用于河流污染治理与环境保护领域。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种用于河流污染控制技术，更具体说是一种砂滤坝。
(二)背景技术：
水坝是水利工程上常见的一种挡水建筑物，以混凝土、土石坝等实体坝居多，主要起到控制水位或调解流量的作用。近年来，由于河流、湖泊水体等受到不同程度的污染，河流污染治理工程项目中经常需要采用坝体来进行拦截或控制水位，因此在污染治理工程中的水坝不仅要满足拦截水体或调解流量要求，而且最好具有一定的净化能力，这样不仅可以将环保工程与水利工程进行有效的结合和统一，而且还有助于节省工程造价。
目前在水坝的环境保护、生态系统保护功能方面，国家环境保护部南京环境科学研究所的田猛等公开了“一种生态透水坝”，该透水坝主要应用于农村河网地区的面源污染控制，可以起到拦蓄面源污染和一定的净化效果；西藏自治区高原生物研究所的土艳丽等公开了“一种水坝”，用于湿地保护、修复，该水坝具有水生物涵管通道，建立了水坝上、下游的生物联系，避免了水域生态环境的破碎化。而具有拦截水体、控制水位的水利功能，同时具有净化水质、改善水环境的砂滤坝在我国尚无报道与应用的先例。
(三)发明内容：
本发明的目的是提供一种用于河流环境保护与污染治理的砂滤坝，该水坝通过对(钢筋)混凝土坝体进行结构改造，内部浇筑成框格并填充净化介质，达到强化净化水质、改善水环境和调节水量、控制水位的功能，做到环保功能与水利功能的有机结合。
为了实现上述目的，本发明提供了一种砂滤坝，其技术方案如下：包括透水坝体、位于透水坝体内部的净化介质和位于透水坝体底部的砂滤坝基础三部分。
其中透水坝体为混凝土或钢筋混凝土框格结构，由位于透水坝体进水侧的进水侧垂直流单元1、位于透水坝体出水侧的出水侧垂直流单元2和透水坝体下部的水平流单元3组成：
(1)进水侧垂直流单元1顶部为斜坡面，斜坡面的水平投影的位置正好介于进水侧水体最高、最低水位之间，斜坡面上有进水口8，进水口布置均匀，形状为方形，最佳尺寸为30cm，每个开口间隔为30cm。
(2)出水侧垂直流单元2横断面为矩形，至少具有2个并列长方体框格。而且，出水侧垂直流单元在出水侧水体的最高、最低水位之间的出水侧侧壁上形成开口，开口形状为方形，尺寸为20-30cm，在开口高度范围内的并列长方体框格之间的侧壁上预留孔洞。
(3)水平流单元3位于进水侧垂直流单元1与出水侧垂直流单元2底部，横断面为矩形，高度至少30cm，与进水侧和出水侧垂直流单元间预留孔洞。
其中所述透水坝体内部的净化介质为天然砂石、沸石、人工砾石等填料，进水侧垂直流单元1内部为粒径10-20cm的填料，出水侧垂直流单元2和水平流单元3内粒径为2～4.0mm的填料，具体介质的选用可根据砂滤坝的功能进行设置，可达到脱氮除磷效果。
其中位于透水坝体底部的砂滤坝基础4，其组成与结构根据计算确定，主要保证坝体的安全稳固。
当进水侧水位高于出水侧水位时，砂滤坝正常进水，由进水侧垂直流单元1进水，通过出水侧垂直流单元2出水；当进水侧水位低于出水侧水位时，砂滤坝进行反冲洗，由出水侧水体进入出水侧垂直流单元2，通过水平流单元3，由进水侧垂直流单元1坡面开口8出水。
其中所述净水介质上附有微生物及形成的生物膜，主要通过接触沉淀、吸附和氧化分解实现对水体的净化作用。
其中所述进水侧垂直流单元1的出水处、出水侧垂直流单元2的进水处以及出水侧侧壁开口处均设有铁丝拦网，铁丝拦网的网眼孔径根据净化介质粒径大小除进水侧垂直流单元出水处的为1-5cm外，其他均为2mm。
本发明特点如下：
1.具有调解流量、控制水位功能；
2.具有强化净化水质能力；
3.净化介质的选择可根据工程目标需要进行设置，可达到脱氮除磷效果；
4.水坝根据坝体两侧水位自动调整运行模式，且反冲洗不需要外加动力。
(四)附图说明：
图1为本发明所提供的砂滤坝的三维立体图
图2为本发明所提供的砂滤坝的进水净化水流示意图
图3为本发明所提供的砂滤坝的反冲洗水流示意图
图中：1为进水侧垂直流单元，2为出水侧垂直流单元，3为水平流单元，4为砂滤坝基础，5为进水侧垂直流单元内部的净化介质，6为出水侧垂直流单元内部的净化介质，7为水平流单元内部的净化介质，8为进水侧垂直流单元的进水口，9为出水侧垂直流单元的并列长方体框格之间的侧壁孔洞，10为出水侧侧壁开口处的铁丝拦网，11为进水侧垂直流单元与水平流单元之间的铁丝拦网，12为出水垂直流单元与水平流单元之间的铁丝拦网，13为进水侧最高水位，14为进水侧最低水位，15为出水侧最高水位，16为出水侧最低水位，17为河水的水流方向，18为进水净化水流方向，19为反冲洗水流方向。
(五)具体实施方式：
本发明的核心是一种砂滤坝，下面结合附图说明具体实施方式：
如图所示：砂滤坝包括进水侧垂直流单元1、出水侧垂直流单元2、水平流单元3、净化介质、钢筋混凝土框格结构和砂滤坝基础4。17表示河水的水流方向。进水侧垂直流单元1的顶部为斜坡面，在该斜坡面上开设若干进水口8，其形状为方形，尺寸为30cm，每个开口间隔30cm。进水侧垂直流单元1内部填充净化介质，粒径为10-20cm，出水处设置铁丝拦网11，孔径为1-5cm，防止介质溢出。出水侧垂直流单元2横断面为矩形，为两个并列长方体框格结构，框格之间的侧壁上预留孔洞，并且在出水侧侧壁上形成开口，开口形状为方形，尺寸为20-30cm，开口位置介于出水侧最高水位和最低水位之间，开口高度与孔洞高度相同，该单元内部填充介质，粒径为2-4mm。出水侧垂直流单元2进水处以及出水侧侧壁开口处设有铁丝拦网，孔径为2mm。水平流单元3位于进水侧垂直流单元1与出水侧垂直流单元2底部，横断面为矩形，高度为30cm，净化介质粒径为2-4mm，该单元与进水侧和出水侧垂直流单元间预留孔洞。砂滤坝基础4的组成与结构需要根据计算确定，主要保证坝体的安全稳固。
当进水侧水位高于出水侧水位时，砂滤坝正常进水，由进水侧垂直流单元1进水，通过出水侧垂直流单元2出水，净水介质上附有微生物及形成的生物膜，通过接触沉淀、吸附和氧化分解实现对水体的净化作用。当进水侧水位低于出水侧水位时，砂滤坝进行反冲洗，出水侧水体进入出水侧垂直流单元2，通过水平流单元3，经进水侧垂直流单元1顶部的斜坡面进水口8出水，整个过程不需要外加动力。
Claims (8)
1.一种砂滤坝，其特征在于：所述砂滤坝包括透水坝体、位于透水坝体内部的净化介质和位于透水坝体底部的砂滤坝基础三部分。
2.根据权利要求1所述的砂滤坝，其特征在于：所述透水坝体为混凝土或钢筋混凝土框格结构，由进水侧垂直流单元(1)、出水侧垂直流单元(2)和水平流单元(3)组成：
(1)进水侧垂直流单元(1)顶部为斜坡面，斜坡面的水平投影的位置介于进水侧水体最高、最低水位之间，斜坡面上有进水口(8)，进水口布置均匀，形状为方形，尺寸为30cm，每个开口间隔为30cm。
(2)出水侧垂直流单元(2)横断面为矩形，至少具有2个并列长方体框格。出水侧垂直流单元(2)在出水侧水体的最高、最低水位之间的侧壁上形成开口，开口形状为方形，尺寸为20-30cm，在开口高度范围内并列长方体框格之间的侧壁上预留孔洞。
(3)水平流单元(3)位于进水侧垂直流单元与出水侧垂直流单元底部，横断面为矩形，高度至少30cm，与进水侧和出水侧垂直流单元间预留孔洞。
3.根据权利要求1所述的砂滤坝，其特征在于：所述透水坝内部的净化介质为天然砂石、沸石、人工砾石等填料，进水侧垂直流单元(1)内部为粒径10-20cm的填料，出水侧垂直流单元(2)和水平流单元(3)内粒径为2～4.0mm，具体介质的选用可根据砂滤坝的功能进行设置，可达到脱氮除磷效果。
4.根据权利要求1所述的砂滤坝，其特征在于：所述位于透水坝体底部的砂滤坝基础(4)，其组成与结构根据计算确定，主要保证坝体的安全稳固。
5.根据权利要求1所述的砂滤坝，其特征在于：当进水侧水位高于出水侧水位时，砂滤坝正常进水，由进水侧垂直流单元(1)进水，通过出水侧垂直流单元(2)出水。
6.根据权利要求1所述的砂滤坝，其特征在于：当进水侧水位低于出水侧水位时，砂滤坝进行反冲洗，由出水侧水体进入出水侧垂直流单元(2)，通过水平流单元(3)，由进水侧垂直流单元(1)斜坡面进水口(8)出水。
7.根据权利要求1所述的砂滤坝，其特征在于：其中所述净水介质上附有微生物及形成的生物膜，主要通过接触沉淀、吸附和氧化分解实现对水体的净化作用。
8.根据权利要求1所述的砂滤坝，其特征在于：其中所述进水侧垂直流单元(1)的出水处、出水侧垂直流单元(2)的进水处以及出水侧侧壁开口处均设有铁丝拦网，网眼孔径根据净化介质粒径大小除进水侧垂直流单元(1)的出水处为1-5cm外，其他均为2mm。
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