CN105672202B - 一种生态河床建构方法 - Google Patents

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Abstract

一种生态河床建构方法，由粗砂、卵石作为生态河床基本结构体，厚10～40cm，基本结构体上铺设生物反应袋，生物反应袋采用生物碳、冲积土和铁粉作为填充物，生物反应袋内部或下部设有曝气装置；在生物反应袋上生长沉水植物；输气管路接曝气装置提供生物反应袋反应所需氧气即好氧时需求，沉水植物作为河道植物生态系统的基础。用于提升硬质结构河道的自净能力和河道生态系统稳定性。能够有效主动吸收降解水体中有机污染物和氮磷营养盐，此生态河床也能够提供沉水植物良好的生活环境，通过输气管路和生物反应袋能有效针对河道突发性污染物输入，配合沉水植物的生物作用，也能降低日常维护成本。

Description

一种生态河床建构方法
技术领域
本发明涉及对河床的生态处理方法，涉及农业废弃物循环利用技术和河道环境治理技术，具体为利用卵石、沙砾、冲积土、生物炭、曝气管路等构建生态河床的方法。
背景技术
随着社会经济的发展，城乡大量生活污水排入河流，河道污染现状严峻，黑臭河道普遍可见。城市中河道多以硬质结构为主，硬质河床难以成为水生植物生长基床，大大削弱了河道的生态自净能力。同时，大量有机污染物沉积于河床上，形成内源污染。尽管通过河道清淤工程能够短时间清除内源污染，但由于河道缺乏自净能力，河道污染状况反复。硬质河床也限制其他生态修复手段，较难依托硬质河床建构水生生态系统。针对硬质河床弊端，有必要利用技术手段在现有基础上构建新型的生态河床，以提升河道自净抗污能力。
生态河床的建构方法已有较多技术和工艺，如中国发明专利申请公布号CN102776863A利用炉渣、泥炭及河流附近土壤等构建生态河床，并在河床上种植香蒲、芦苇等植物；CN100487199C利用粘土、碎石和泥炭等材料构建生态河床，并于河床上种植轮叶黑藻、狐尾藻等沉水植物。上述生态河床方法中应用大量的有机土壤，包括建筑废料、粘土、泥炭等会一定程度上增加河道有机污染风险，上述生态河床主要依赖水生植物吸收降解土壤中有机污染物，水生植物对于突发性污染事件处理效果差，河道雨季水位上升或透明度降低都会影响水生植物的除污效果。
当前利用农业废弃物利用中运用作物秸秆制备生物炭，如中国发明专利申请公布号CN101875845A公布了一种利用农作物秸秆生产生物碳的工艺及专用装置；CN102583311A公布了一种利用农林废弃物制备生物质碳的方法；CN101993701A公布了一种基于废弃农作物秸秆制备生物质碳的方法。通过上述技术既能有效利用农业废弃物，减少秸秆焚烧产物，同时生物碳具备化学性质稳定、疏松多孔、吸附性强等特点，在污染河道处理中具备很大的应用价值。
发明内容
为解决当前河道内源污染问题以及提升河道自净能力，本发明目的是，提供一种新型的生态河床结构方法。
本发明的技术方案是：一种生态河床建构方法。其特征是：粗砂、卵石作为生态河床基本结构体，厚10～40cm；基本结构体上铺设生物反应袋(有间隙的分布或均匀分布，甚至是基本结构体表面全部分布)；生物反应袋采用生物碳、冲积土和铁粉作为填充物；生物反应袋内部或下部设有曝气装置；在生物反应袋上生长沉水植物。
生态河床的岸坡部分生长湿地植物且不采用曝气装置。
生态河床的部分或全部，包括水底、缓坡或岸坡采取所述生态河床的构建方法。
输气管路接曝气装置提供生物反应袋反应所需氧气即好氧时需求，沉水植物作为河道生态系统构建基础，在此基础上提升河道生态系统稳定性。
曝气管路采用高分子材料或不锈钢管。河道中心沿河道走向布置一条气路主管，主管再连接支管到曝气装置。输气管路提供生物反应袋反应所需氧气需求，沉水植物作为河道生态系统构建基础，在此基础上提升河道生态系统稳定性。
适合于河道为硬质，水流缓和的中小型河流或池塘、湖泊。
生物反应袋的有效反应时间为10年作用或更长。
在河道进行机械清淤后，河底安置曝气管路。
河道中心沿河道走向布置一条气路主管，每10米于气路主管上设立气路支管，气路支管垂直于气路主管并向两侧延伸，气路支管外套陶瓷或高分子材料制备的曝气头，曝气头外套透气陶瓷，防止堵塞。
气路布置完毕，河床铺设粗砂至管道高度。气路支管上覆盖生物反应袋，生物反应袋为网袋尤其是尼龙网袋，内部填充物为冲积土、铁粉(氧化铁为主要成分的矿物)和生物碳混合物。
生物反应袋布置完成后，用粗砂铺平至生物反应袋深度。粗砂层上铺设卵石层。
所述粗砂为颗粒为1-2mm沙砾。
所述生物反应袋采用网袋封装，尺寸为长1±0.5m，宽0.5±0.2m，填充厚度0.06-0.3m。
网袋的上表层是网格尺寸大于网袋的其它部位，便于植物长出。
所述生物反应袋内填充物为冲积土、铁粉和生物碳混合物，其质量比为6：1：3。
所述生物反应袋内填充物中冲积土为河流泛滥地或河漫滩上新成土，也可采用风砂土、粗骨土代替。所述卵石层铺设厚度为15cm，卵石粒径大小为20-200mm。
本发明的有益效果：本发明方法简单，材料获得容易，主要原料都可通过市场采购，生物反应袋的搭配简单，总体施工配合清淤施工方便。建造的成本低。
本发明中生物反应袋中原料搭配合理，每种原料均具有特别的功效：(1)冲积土透水性好，自然状态下冲积土中包含各种有益微生物，能够增强河床对有机污染物分解和氮磷营养元素的吸收；(2)铁粉在有氧条件下，水解氧化最终形成氢氧化铁，能够吸附固定水体中磷酸盐成分，减少磷元素富集造成藻类爆发可能；(3)生物碳(泥碳、腐植质、活性碳)具备极强的吸附能力，一方面能够吸附河道水体中有机物、无机物，提高微生物分解利用效率，另一方面生物碳多孔性，具有较大比表面积，提供微生物生长空间。
本发明中，河床采用粗砂和卵石作为主要基床，其具有极好的透水性，表层卵石，底层粗砂层，能够有助于沉水植物附着和固定，也为其他水生动物提供生活空间。粗砂和卵石作为稳定无机矿物质，不会造成任何河道污染。
本发明中曝气管路布置，一是提供生物反应袋中微生物活动氧气供给，二是经过粗砂、生物反应袋和卵石，能够提升氧传递效率，有效增加河道水体溶氧量。总之，本发明用于提升硬质结构河道的自净能力和河道生态系统稳定性。通过在河床建构粗砂和卵石层，结合输气管路和生物反应袋，能够有效主动吸收降解水体中有机污染物和氮磷营养盐，此生态河床也能够提供沉水植物良好的生活环境，增强河道生态系统稳定性，本发明具有植物净化和微生物净化的双重生态效应。曝气系统可以交替给河底制造厌氧和好氧的微生态环境，对于分解河道的固液污染物有更好的效果，运行成本低，本方法通过输气管路和生物反应袋能有效针对河道突发性污染物输入，配合沉水植物的生物作用，也能降低日常维护成本。
附图说明
图1是本发明的河床布设平面图。
图2是图1的剖面图。
具体实施方式
图中1.进气管路，2.气路主管，3.气路支管，4.生物反应袋，5.卵石层，6.粗砂层，7.沉水植物。
实施例1
首先，拟改建河床位置的上下游设置临时围堰，抽取中间河道河水。然后，在清理河道淤泥基础上，本发明系统由粗砂层、卵石层、输气管路、生物反应袋和沉水植物组成。构造进气管路(1)，气路主管(2)，气路支管(3)，再铺设粗砂层(6)，在气路支管上(3)放置生物反应袋(4)。粗砂、卵石作为生态河床基本结构体，厚10～40cm，20cm左右更好；基本结构体上铺设生物反应袋(有间隙的分布或均匀分布，甚至是基本结构体表面全部分布)；也可以铺设粗砂层至生物反应袋高度，最后铺设卵石层(6)。根据河道水质透明状况，选择是否栽植沉水植物。沉水植物种类可选择狐尾藻，黑藻，矮生苦草等沉水植物，沉水植物种植应避免栽植于生物反应袋覆盖区域。
河床建构后，在水质较差条件，保持输气管路持续性供气，保持河道充氧；在水质良好条件下，生态河床的岸坡部分生长湿地植物且不采用曝气管。河底在在生物反应袋上生长沉水植物、有曝气装置分布。
反应袋有间隙的分布或均匀分布在河床，甚至是基本结构体表面全面覆盖。
河床建构后不影响正常行洪，同时生物反应袋设计使用年限为10年。
本发明所述的实例是对本发明的说明而不能限制本发明，在与本发明相当的含义和范围内的任何改变和调整，都应认为是在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种生态河床建构方法，其特征是：粗砂、卵石作为生态河床基本结构体，厚10～40cm，基本结构体上铺设生物反应袋，生物反应袋采用生物碳、冲积土和铁粉作为填充物，生物反应袋内部或下部设有曝气装置；在生物反应袋上生长沉水植物；输气管路接曝气装置，提供生物反应袋反应所需氧气即好氧时需求，沉水植物作为河道植物生态系统的基础。
2.根据权利要求1所述方法，其特征是：生态河床岸坡部分生长湿地植物且不采用曝气装置。
3.根据权利要求1所述方法，其特征是：曝气管路采用高分子材料或不锈钢管；河道中心沿河道走向布置一条气路输气主管，输气主管再连接输气支管到曝气装置。
4.根据权利要求1所述方法，其特征是：河道中心沿河道走向布置一条气路主管，每10米于气路主管上设立气路支管，气路支管垂直于气路主管并向两侧延伸，气路支管外套陶瓷或高分子材料制备的曝气头，曝气头外套透气陶瓷，防止堵塞。
5.根据权利要求1所述方法，其特征是：生物反应袋布置完成后，用粗砂铺平至生物反应袋深度，粗砂层上铺设卵石层。
6.根据权利要求1所述方法，其特征是：所述粗砂为颗粒为1-2mm沙砾。
7.根据权利要求1所述方法，其特征是：所述生物反应袋采用网袋封装，尺寸为长1±0.5m，宽0.5±0.2m，填充厚度0.06-0.3m。
8.根据权利要求7所述方法，其特征是所述网袋的上表层的网格尺寸大于网袋的其它部位尺寸，便于植物长出。
9.根据权利要求1所述方法，其特征是所述生物反应袋内填充物为冲积土、铁粉和生物碳混合物，其质量比为6：1：3。
10.根据权利要求5所述方法，其特征是所述生物反应袋内填充物中冲积土为河流泛滥地或河漫滩上新成土，或采用风砂土、粗骨土代替；所述卵石层铺设厚度为15cm，卵石粒径大小为20-200mm。
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