CN103193322A - 一种具有自净化能力的假山水景系统及其应用 - Google Patents

一种具有自净化能力的假山水景系统及其应用 Download PDF

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许振成
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易皓
黄家辉
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Abstract

本发明公开了一种具有自净化能力的假山水景系统及其应用。该假山水景包括假山区、内部净化装置以及水生生态区，内部净化装置设置于假山区内，假山区设置于水生生态区内；假山区为空心构造的假山；内部净化装置包括设置于假山区内部的提升泵、净化罐和净化介质，提升泵与净化罐连接，净化介质设置于净化罐内；水生生态区包括景观水池和水生植物，水生植物种植于景观水池内。可根据实施情况及实施效果增减内部净化装置的数量，净化介质失效后可以重新更换，成本低廉。该系统具有实施简便、造价低廉、管理粗放的特点，其水质净化效率高、效果明显，适用于城市景观水体的水质管理。

Description

一种具有自净化能力的假山水景系统及其应用
技术领域
本发明属于室外装饰、观赏应用技术领域，特别涉及一种具有自净化能力的假山水景系统及其应用。
技术背景
景观水体的建设是城市基础设施改进与升级的重要组成部分，愈来愈多的景观水体分布在城市中的景观区、住宅小区内，各类景观水体对于所在区域内景观的改善、小气候调节起到积极的作用；但受制于日益短缺的水资源和严重的水污染，利用再生水补给景观水体成为一种必然趋势。
但是“造水容易保水难”，由于再生水本身污染物本底值较高，加上人工景观水体大多是封闭、半封闭的缓流系统，一般水域面积小、水浅位、水量少，而且水体流动性差，水生态系统脆弱，导致自身自净能力差。再加上一般处在开放体系中，受干湿沉降、面源等外来污染物输入，以及水质管理措施等方面的问题，使人工景观水体随着时间的推移极易产生富营养化现象，最终使水体受到污染，甚至发黑发臭，有的还成为蚊蝇的滋生地，不仅影响到景观效果，还会对人们健康的造成危害。如何高效的保持景观水体的水质是当前治理的难点；对于已经受到污染的景观水体，如何使其形成良性循环，使“死水”变成“活水”，是人们急需解决的一个问题。
目前城市污水厂尾水中普遍存在的氮磷及有机物等对封闭或半封闭的城市景观水体的不利影响，目前国内外采取景观水体治理技术有：引水稀释、投药除磷、杀藻等以及生物修复等。引水稀释需要大量清洁水源在经济上是不可行的，另引水稀释并没有改变污染物的性质及总量，而仅仅稀释了水中的有害污染物的浓度，在防治水体富营养化的方面只起到延缓的作用，无法从根本上解决问题；通过投加化学药剂治理景观水体的富营养化问题效果最为显著，但也最具有危险性，需掌握好投加量，并且运行成本也高。常规的生物修复方法的主要缺点是移出有机质困难，需额外增加管理成本；除此之外，现有的景观水体修复方法还存在着不能持久保持和稳定水环境质量的难题，从而在一定程度上影响了其应用。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有自净化能力的假山水景系统。该系统具有景观水体净化及水质保持功能，可应用于景观水体的水质净化与水质保持，其水质净化效率高，效果明显，假山水景内部的净化介质失效后可以重新更换，成本低廉。
本发明的再一目的在于提供所述的具有自净化能力的假山水景系统的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种具有自净化能力的假山水景系统，包括假山区、内部净化装置以及水生生态区，内部净化装置设置于假山区内，假山区设置于水生生态区内；
所述的假山区为空心构造的假山；
所述的空心构造的假山优选采用以下方法进行构建：按照假山模型，利用砖石材料进行砌筑砌体体胚，砌体内部空心，采用1：2或1：2.5的水泥砂浆对砌体体胚进行抹面；假山作为景观构筑物，主要功能有两点：一是利用假山营造瀑布充氧，二是利用空心构造掩饰内部净化装置，使之既美观，又能去除污染物；
优选的，所述的假山设置有瀑布或涌泉；瀑布或涌泉的主要作用在于增加水循环和水中氧气的浓度，抑制藻类的生长；当初始水体中溶氧为3.7mg/L、瀑布流量为100L/h及瀑布落差为2.5m时，富氧效率为最高，增加了32%，为4.88mg/L；
所述的内部净化装置包括设置于所述的假山区内部的提升泵、净化罐和净化介质，提升泵与净化罐连接，净化介质设置于净化罐内；
所述的提升泵的流量优选为1.5m3/h，其主要作用是将水提升至瀑布以及制造涌泉，提升泵的工作时间优选为8h/d；
所述的净化罐优选为玻璃钢或不锈钢净化罐；
所述的净化介质优选为5～7mm砾石、7～9mm砾石或2～3mm石英砂中的至少一种；
所述的净化介质优选采用以下方法装填于净化罐内：将7～9mm砾石、5～7mm砾石和2mm石英砂由上至下按高度之比2：1：5装填于净化罐内；
所述的净化罐设置有进水口和出水口，净化罐通过出水口与所述的提升泵连接；
所述的水生生态区包括景观水池和水生植物，水生植物种植于景观水池内，景观水池通过所述的净化罐的进水口与净化罐连接；
所述的水生生态区优选采用以下方法进行构建：采用插秧的手法，种植水生植物，养殖观赏性鱼类，构建完善的水生生态区，形成小型水生生态系统；
所述的水生植物优选为睡莲（Nymphaea alba）、梭鱼草（Pontederia cordata）、金钱草（Herba Lysimachiae）或再立花（Thalia dealbata）中的至少一种；
所述的观赏性鱼类优选为锦鲤（Cyprinus carpio）；
所述的具有自净化能力的假山水景系统可应用于城乡景观水体的水质管理，特别适合应用于城镇住宅小区水体净化及水质保持的工程中。
本发明的原理是：本发明针对人工景观水体大多是封闭、半封闭、水体流动性差以及水生态系统脆弱的问题，对景观水体假山进行改造，利用提升泵将景观水池中的水输送至装填净化介质的净化罐过滤后提升至假山瀑布及池体涌泉，突出其自然富氧的功能，再构建完善的水生动植物生长系统，形成完整的生态系统，保证了水体的质量，最终得到具有景观水体净化及水质保持功能的假山水景系统。
本发明和现有技术相比，具有如下优点和突出效果：
本发明假山水景系统利用工程构造上达到自然富氧的效果，种植不同的水生植物和养殖鱼类形成完善的生态系统，同时通过净化装置将景观水体持续净化；本发明可方便、高效实现景观水体的水质净化；经本发明的系统连续处理一个月后，水体中的溶解氧由3.7mg/L升高至5.6mg/L，CODcr浓度由37.8mg/L下降至29.7mg/L，TP浓度由0.57mg/L下降至0.45mg/L，TN浓度由2.13mg/L下降至1.49mg/L；其净化效果好、效率高；净化介质在净化罐内堵塞后可以取出更换或反冲洗后继续使用，成本低廉；在保证水体的正常输入输出关系的同时，改变了水体底层的厌氧环境，抑制了藻类的生长，避免了水环境质量的恶化，满足了景观用水的要求。
附图说明
图1为实施例1中的具有自净化能力的假山水景系统的平面结构示意图，其中：1-景观水池；2-净化罐；3-提升泵；4-假山；5-斜面瀑布A；6-斜面瀑布B；7-斜面瀑布C；8-涌泉；9-水生植物。
图2为实施例1中的内部净化装置的结构示意图，其中：1-进水口、2-卵石层A、3-7～9mm砾石层、4-5～7mm砾石层、5-2mm石英砂层、6-卵石层B。
具体实施方法
下面结合实施例和附图对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种具有自净化能力的假山水景系统，包括假山区4、内部净化装置以及水生生态区，内部净化装置设置于假山区4内，假山区4设置于水生生态区内；
假山区为空心构造的假山；
空心构造的假山采用以下方法进行构建：按照假山模型，利用砖石材料进行砌筑砌体体胚，砌体内部空心，采用1：2的水泥砂浆对砌体体胚进行抹面；
假山设置有斜面瀑布A5、斜面瀑布B6、斜面瀑布C7和涌泉8；当初始水体中溶氧为3.7mg/L、瀑布流量为100L/h及瀑布落差为2.5m时，富氧效率为最高，增加了32%，为4.88mg/L；
内部净化装置包括设置于所述的假山区4内部的提升泵3、净化罐2和净化介质，提升泵3与净化罐2连接，净化介质设置于净化罐2内；
提升泵3的流量为1.5m3/h，提升泵的工作时间为8h/d；
净化罐2为不锈钢（304）净化罐，整体为一0.9米高的罐体，罐体直径为0.6米；
净化介质为5～7mm砾石、7～9mm砾石和2～3mm石英砂；
净化介质采用以下方法装填于净化罐2内：将7～9mm砾石、5～7mm砾石和2mm石英砂由上至下按高度之比2：1：5装填于净化罐内；
净化罐设置有进水口和出水口，净化罐2通过出水口与提升泵3连接；
水生生态区包括景观水池1和水生植物9，水生植物9种植于景观水池1内，景观水池1通过所述的净化罐2的进水口与净化罐3连接；
水生生态区采用以下方法进行构建：采用插秧的手法，种植水生植物，养殖观赏性鱼类，构建完善的水生生态区，形成小型水生生态系统；
水生植物为睡莲（Nymphaea alba）1株/m2、梭鱼草（Pontederia cordata）3株/m2、金钱草（Herba Lysimachiae）1丛/m2；
观赏性鱼类为锦鲤（Cyprinus carpio）；
内部净化装置的内部结构示意图如图2所示，由上至下分别设置有卵石层A2、7～9mm砾石层3、5～7mm砾石层4、2mm石英砂层5和卵石层B6，进水口1与卵石层A2连接，卵石层B6与出水口7连接；
斜面瀑布的斜面坡度为15～30°，长0.5～1m，宽0.3～0.6m（相对水面高差为2.5m）引发的光化学、光物理作用对斜面瀑布上形成的重力偏流产生自然富氧和脱氮作用，流水通过自然富氧脱氮后流入水池；经过净化装置净化后的水体通过管道输送至水池中央，造成涌泉景观，一能增加假山系统的整体景观效果，二能通过涌泉造成水池内水体流动，增加水体的循环；
该系统针对人工景观水体大多是封闭、半封闭、水体流动性差以及水生态系统脆弱的问题，对景观水体假山进行改造，利用提升泵将景观水池中的水输送至装填净化介质的净化罐过滤后提升至假山瀑布及池体涌泉，突出其自然富氧的功能，再构建完善的水生动植物生长系统，形成完整的生态系统，保证了水体的质量，最终得到具有景观水体净化及水质保持功能的假山水景系统。
实施例2
在某水环境研究中心内建设如实施例1的具有自净能力的假山水景系统。该系统中，水池水深为0.5米，水面面积为28.5平方米，中心内生活污水经处理后出水作为水池的补给水，水池进水水质为CODcr10.5mg/L，NH3-N1.78mg/L，TP0.34mg/L。景观水池内水体由水泵（流量为1.0m3/h）抽至净化罐，经过净化介质的过滤后输送至不同高度的斜面瀑布以及涌泉；
本实施例中的假山水景系统利用电能并辅以自然重力，通过往复循环，利用净化装置过滤拦截除磷；太阳辐射与水体微流动来自然富氧脱氮；完善的水生生态系统提高了水体的稳定性。在保证水体的正常输入输出关系的同时，改变了水体底层的厌氧环境，抑制了藻类的生长，避免了水环境质量的恶化，满足了景观用水的要求；
2011年3月开始运行一周以后，系统达到稳定；运行一个月后，测得水体CODcr9.2mg/L，NH3-N1.48mg/L，TP0.27mg/L，水体污染指标没有升高，有少许下降，水质由地表水类水V类水上升至IV类水，水质好转。
实施例3
在某市某花园小区内，有一景观水池，水深0.5米，水面面积178平方米，由小区自来水作为补给水，但由于缺乏专人看管，无定期换水，只依靠降雨径流作为景观水池的补给水，导致景观水池水质恶化，水中长满藻类，水体感官性差，水池有异味；取样检测测得该水体CODcr61.5mg/L，NH3-N6.24mg/L，TP0.91mg/L，属于劣V类水体；
将该水池建设为如实施例1的具有自净能力的假山水景系统，其平面布置图与图1相似，为防止水泵堵塞，将水泵进水口进行改造，进水管上铺上细网，当水藻被吸附到细网上时，实行人工定时清理；景观水池内水体由水泵抽至内部净化装置，经过净化介质的过滤后输送至不同高度（相对水面高差分别为2.5m、3.5m、1.2m）的斜面瀑布以及涌泉；同时，由于水面较大，假山区内部设置3个内部净化装置；
2010年7月开始运行一周以后，系统达到稳定；2010年9月取样测得水体CODcr34.7mg/L，去除率为43.6%；NH3-N3.48mg/L，去除率为44.2%；TP0.47mg/L，去除率为48.4%；水质感官明显好转，水池异味消失。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于包括假山区、内部净化装置以及水生生态区，内部净化装置设置于假山区内，假山区设置于水生生态区内；
所述的假山区为空心构造的假山；
所述的内部净化装置包括设置于所述的假山区内部的提升泵、净化罐和净化介质，提升泵与净化罐连接，净化介质设置于净化罐内；
所述的水生生态区包括景观水池和水生植物，水生植物种植于景观水池内。
2.根据权利要求1所述的具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于：所述的净化介质为5～7mm砾石、7～9mm砾石或2～3mm石英砂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于：所述的净化介质采用以下方法装填于净化罐内：将7～9mm砾石、5～7mm砾石和2～3mm石英砂由上至下按高度比2：1：5装填于净化罐内。
4.根据权利要求1所述的具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于：所述的假山设置有瀑布或涌泉。
5.根据权利要求1所述的具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于：所述的提升泵的流量为1.5m3/h。
6.根据权利要求1所述的具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于：所述的净化罐为玻璃钢或不锈钢净化罐。
7.根据权利要求1所述的具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于：所述的净化罐设置有进水口和出水口，净化罐通过出水口与所述的提升泵连接；景观水池通过所述的净化罐的进水口与净化罐连接。
8.根据权利要求1所述的具有自净化能力的假山水景系统，其特征在于：所述的水生植物为睡莲、梭鱼草、金钱草或再立花中的至少一种。
9.权利要求1～8所述的具有自净化能力的假山水景系统在城乡景观水体的水质管理中进行应用。
10.根据权利要求9所述的具有自净化能力的假山水景系统的应用，其特征在于：所述的具有自净化能力的假山水景系统在城镇住宅小区水体净化及水质保持的工程中进行应用。
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