CN107759021A - 一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，包括水净化处理系统、自控系统和布水曝气系统，所述水净化处理系统包括设置在河道岸彼上部的硬质筛管、固定在河道岸彼下部的石笼、设置在河道彼岸底部的卵石承托层和活动设置在河道彼岸顶部的第一铰接板，河道彼岸内部从上到下依次设置有过滤层、吸附层和反硝化层，所述过滤层、吸附层和反硝化层之间还设有超细纤维层，第一铰接板上设有高吸水树脂层和土壤层；自控系统包括加压水泵、PLC控制柜、浮球和第二铰接板；布水曝气系统包括集水管路、提升泵、曝气泵和微型曝气管。该系统实现对河道进行实时监控并自动调整的功能，具有处理效率高、操作简单、环境效益好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及河道治理领域，具体涉及一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统。
背景技术
近年来，河道生态环境遭到严重破坏，富营养化、水土流失现象频繁发生。因此，有效的控制污染物质进入河湖水体、预防水土大面积流失已经成为了河道生态环境治理的重中之重。
现有的河道治理护岸技术主要包括以下几类：自然式护岸、硬质护岸、生态型护岸等。其中，自然式护岸是将植物种植在河道护岸上，利用植物发达的根系进行固土防沙并有效拦截径流的氮磷的一种护岸，但这种护岸稳定性较差，在雨水充足的地区容易被冲刷毁坏；硬质护岸主要是由石块或者混凝土组成的结构体，这种护岸对河流生态系统危害极大，阻断了河流生态系统和陆地生态系统的联系，严重影响了生物的多样性；目前普遍采用生态护岸技术，具体包括以下几种方式：生态混凝土护岸、铰接式护岸、生态袋式护岸等，这些技术对于污染物的拦截和护岸的防护起到了一定的效果，并且使得护岸的景观得到了一定的改善。但是，在降雨或河流汛期时这些技术对于污染物的净化效果有限，不能同时对雨水和河水进行净化，推广使用受到了限制。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，该系统克服原有生态护岸适用性局限、净化效果有限等问题，提高了普通生态护岸对于污染物的截留作用，可适用于降雨和河流汛期；实现对河道进行实时监控并自动调整的功能，具有处理效率高、操作简单、环境效益好等特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，包括水净化处理系统、自控系统和布水曝气系统，所述水净化处理系统包括设置在河道岸彼上部的硬质筛管、固定在河道岸彼下部的石笼、设置在河道彼岸底部的卵石承托层和活动设置在河道彼岸顶部的第一铰接板，所述硬质筛管和所述石笼之间的河道彼岸内部从上到下依次设置有过滤层、吸附层和反硝化层，所述过滤层、吸附层和反硝化层之间还设有超细纤维层，所述第一铰接板上从下到上依次设有高吸水树脂层和土壤层，土壤层上种植有植物；所述自控系统包括加压水泵、PLC控制柜、与第一铰接板相连的浮球和固定设置的第二铰接板，所述浮球内部设有检测仪，所述PLC控制柜设置在第二铰接板上，所述第二铰接板的一端设有用于连接所述浮球的静触点；所述布水曝气系统包括集水管路、提升泵、曝气泵和微型曝气管。
所述浮球内部还设有由泡沫纤维制成的输水小管，水流通过输水小管流入所述高吸水树脂层。
进一步的，所述过滤层由无烟煤组成，无烟煤的粒径为4-8mm。
进一步的，所述吸附层由斜发沸石和煤渣组成，斜发沸石和煤渣的粒径为3-6mm。
进一步的，所述反硝化层由陶粒组成，陶粒的粒径为3-5mm。
进一步的，所述土壤层的厚度为8-10cm，高吸水树脂层的厚度为2-4cm。
进一步的，所述卵石承托层中的卵石粒径为5-20mm，卵石承托层、过滤层、吸附层、反硝化层所占体积比为1：2：2：2。
PLC控制柜上设有液晶显示屏，所述检测仪为DO检测仪
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.所选择的由第一铰接板和第二铰接板组成的铰接板系统改变了植被的种植方式，使植被不易被水淹没，从而保证河道护岸能够起到绿化和净化水质的效果。
2.第一铰接板通过与浮球相连接的轻质泡沫石棉小管吸收水分传递到高吸水性树脂中，从而可以使第一铰接板上的每一颗植物都任何时候都能均匀吸收水分，保证植被的存活率。
3.来自径流的水体和通过提升泵提升的的水体通过硬质筛管进入水净化处理系统，不仅去除了水体中的污染物质，而且有效减缓了水体的流速，保证在降雨或者河道汛期时水净化处理系统的净化作用。
4.水净化处理系统分为三层，依靠重力势差水体分别流经过滤层、吸附层和反硝化层。过滤层选用无烟煤作为填充滤料，可以有效的去除水体中的较大的悬浮物质；吸附层由斜发沸石和煤渣混合而成，有效吸收水体当中的氮磷污染物；经过吸附层处理后的水体进入反硝化层，反硝化层由含有反硝化微生物的陶粒铺设而成，将NO3-N转化为氮气，达到除氮的目的，保证出水水质。
5.自控系统是借助PLC控制柜控制各个河道的水质情况，根对水体中DO和水位的检测，并做出相应的反应措施，有效的降低了劳动成本，使河水水质治理更加智能化，降低了整体的运营成本，提升了生产效率。
6.水净化生态系统中选择的超细纤维层可以达到允许水流的通过，阻隔其他物质通过的目的，保证整个水净化系统的正常运行。
7.石笼层用于导流反硝化层净化的水体，并且有效防止河道流水的冲刷和侵蚀。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是第一铰接板的结构示意图。
附图标记：1-卵石承托层，2-硬质筛管，3-过滤层，4-吸附层，5-反硝化层，6-超细纤维层，7-石笼，8-提升泵，9-PLC控制柜，10-第一铰接板，11-第二铰接板，12-浮球，13-曝气泵，14-输水小管，15-高吸水树脂层，16-土壤层
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为本发明自控型生态护岸系统的结构示意图，包括水净化处理系统、自控系统和布水曝气系统，水净化处理系统中，护岸上设置的第一铰接板10一端固定在护岸上，另一端连接漂浮在河道上的浮球12，浮球12内部设置有泡沫纤维制成的输水小管14，水流通过输水小管14流入第一铰接板10的高吸水树脂层15，高吸水树脂层15主要由高吸水性树脂制成，主要目的是为吸水层上铺设的土壤层提供水分，第一铰接板10主要是为了改变植被的种植结构，使植被不会因水位的升高而被淹没，从而保证护岸能起到绿化和净化水质的效果；在河道岸坡内部的设置硬质筛管2，保证径流和由河道中引入的水流能够通过筛管流入净化系统；水净化系统主要由四层构成，在净化系统的最底层铺设卵石作为卵石承托层1；本实施例中卵石承托层1中的卵石的粒径为5-20mm；沿进水方向水流经过硬质筛管2进入过滤层3，过滤层3主要由粒径为4-8mm的无烟煤铺设而成，主要目的是为了去除水中较大的悬浮物质；水流由过滤层3经过超细纤维层流入吸附层4，吸附层4由粒径为3-6mm的斜发沸石和煤渣构成，斜发沸石上均含有氨化细菌和硝化细菌的组成，主要目的是去除水P并且将水体中的N元素转化为NO3—N类；在吸附层4下方设置反硝化层5，在反硝化层5和吸附层4之间铺设超细纤维层，反硝化层5主要由粒径为3-5mm的陶粒构成，陶粒上都附着有反硝化细菌，能将水中的NO3—N转化为氮气，以达到除氮的目的。经过水净化处理系统处理的水体沿着反硝化层5流经石笼7，最终进入河道。本实施例中卵石承托层1、过滤层3、吸附层4、反硝化层5所占体积比为1：2：2：2。
自控系统包括加压水泵、PLC控制柜9、与第一铰接板10相连的浮球12和固定设置的第二铰接板11，PLC控制柜9上设由液晶显示屏，浮球12中安装有DO检测仪，可以对水体中的溶解氧进行实时监控和显示。PLC控制柜9设置在第二铰接板11上，第二铰接板11的一端设有用于连接浮球12的静触点；布水曝气系统包括集水管路、提升泵8、曝气泵13和微型曝气管。自控系统和布水曝气系统设置的主要目的是为了借助PLC控制柜对于河道的水位和DO进行控制，有效的降低了劳动强度，使得河水水质调控工作更加智能化，也使得该生态护岸系统可以适用于降雨或者河流汛期，具体通过以下技术方案实现该目的，(1)PLC控制柜主要是接收设置在浮球上的DO检测仪传来的信号，进行运算处理以后，将数值反映到PLC控制柜的液晶屏幕上，并发出操作指令，控制曝气泵的输入功率，针对不同类型的水体，选择开启曝气管的数量和曝气的强度，防止由于河道中水体缺氧造成黑臭现象；(2)在降雨或者河流汛期时，河道水位不断上升，当浮球上的触点触碰到到铰接杆上的触点时，将这一信号传送给PLC控制系统，进行运算处理后，启动提升泵，将河水重新注入水净化处理系统中，延长水力停留量和停留时间，并有效的降低水体当中的污染物浓度。
图2为第一铰接板的生态系统的结构示意图，本实施例中第一铰接板10选择有机玻璃作为主要材质，第一铰接板10上层土壤层的厚度为8-10cm，第一铰接板上高吸水树脂层15的厚度为2-4cm；浮球12采用PVC材料制成，浮球12在水中浮力较好；高吸水树脂层与浮球连接的输水小管14采用泡沫石棉制成，保证水流能够进入树脂中，保证第一铰接板上的植物的生存环境。
具体实施案例如下：
(1)在降雨或河流汛期时，浮球12内设置的DO检测仪将数据传输到PLC控制柜9中，PLC控制柜9的液晶显示屏上显示监测得到的溶解氧值，进而对于曝气泵13进行调控，确定曝气管开启的数量：当水体中的溶解氧平均值低于0.5mg/L，曝气泵13满功率运行，当水体中溶解氧平均值1.5mg/L，曝气泵13正常运行，当溶解氧含量高于2.5mg/L，曝气泵13关闭；(2)当水位逐渐升高，浮球12上的触点接触到铰接杆上的触点时，将信号传送至PLC控制柜9，PLC控制柜9进行运算后，发出开启提升泵8的指令，将河流中的水直接注入硬质筛管2中进行净化处理；(3)随着水位的逐渐升高，水流通过浮球里的泡沫石棉输水小管14传递到高吸水树脂层15，保证土壤层16的植物的正常生存环境，同样铰接板有效的保证了植物不会因为水位的升高而被淹没；(3)径流和由提升泵8重新注入系统的水体通过硬质筛管2进入水净化处理系统中，首先进入过滤层3，过滤层选择的滤料是无烟煤，无烟煤所选择的粒径为4-8mm，过滤层3可以有效的去除水体中的的悬浮颗粒物，防止颗粒物对于后续水质处理造成影响；(4)经过过滤层3处理的水体经过超细纤维层6进入吸附层4，超细纤维层6设置的目的保证水流正常通过而阻隔其他物质的通过，吸附层4所选择填料为斜发沸石和煤渣的混合物，沸石为粒径3-6mm，混合比例为1：1，沸石表面附着微生物，主要目的是去除水体当中的磷并且将水中的的氨氮转化为硝酸盐类物质用于后续处理；(5)经过吸附层4处理后的水体通过超细纤维层6，进入反硝化层5，反硝化层5选择陶粒作为主要的吸附材料，在陶粒上附着生长大量的反硝化细菌，将经过氨化和硝化处理的水体进行反硝化处理，使水体中的NO3-N转变为氮气，达到除氮的目的；(6)经过反硝化层5处理的水体，流经石笼7，最终流入河道中。本发明是一套完备的自控型生态护岸系统，可以实现在无人力操作的环境下的运行，对于水体中的氮磷具有显著去除效果，该护岸处理系统增加了水力停留时间，保证护岸系统各层之间进行充分的生物反应，最终达到净化水质的目的。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，包括水净化处理系统、自控系统和布水曝气系统，所述水净化处理系统包括设置在河道岸彼上部的硬质筛管、固定在河道岸彼下部的石笼、设置在河道彼岸底部的卵石承托层和活动设置在河道彼岸顶部的第一铰接板，所述硬质筛管和所述石笼之间的河道彼岸内部从上到下依次设置有过滤层、吸附层和反硝化层，所述过滤层、吸附层和反硝化层之间还设有超细纤维层，所述第一铰接板上从下到上依次设有高吸水树脂层和土壤层，土壤层上种植有植物；所述自控系统包括加压水泵、PLC控制柜、与第一铰接板相连的浮球和固定设置的第二铰接板，所述浮球内部设有检测仪，所述PLC控制柜设置在第二铰接板上，所述第二铰接板的一端设有用于连接所述浮球的静触点；所述布水曝气系统包括集水管路、提升泵、曝气泵和微型曝气管。
2.根据权利要求1所述一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，所述浮球内部还设有由泡沫纤维制成的输水小管，水流通过输水小管流入所述高吸水树脂层。
3.根据权利要求1所述一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，所述过滤层由粒径为4-8mm的无烟煤组成。
4.根据权利要求1所述一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，所述吸附层由粒径为3-6mm的斜发沸石和煤渣组成。
5.根据权利要求1所述一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，所述反硝化层由粒径为3-5mm的陶粒组成。
6.根据权利要求1所述一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，所述卵石承托层中的卵石粒径为5-20mm，卵石承托层、过滤层、吸附层、反硝化层所占体积比为1：2：2：2。
7.根据权利要求1所述一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，所述土壤层的厚度为8-10cm，高吸水树脂层的厚度为2-4cm。
8.根据权利要求1所述一种用于河道水质净化的自控型生态护岸系统，其特征在于，所述PLC控制柜上设有液晶显示屏，所述检测仪为DO检测仪。
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