CN109736412A - 用于治理河道面源污染的净化装置及其生态型护坡及方法 - Google Patents

Abstract

本发明“用于治理河道面源污染的净化装置及其生态型护坡及方法”属于城市河道治理技术领域。所述净化装置可埋设在所述河道河岸的护坡内；包括入水管道和多介质过滤系统；所述入水管道与多介质过滤系统的底部相连通；所述入水管道埋设在所述河岸地下，其一端为进水端，另一端为盲端；所述进水端与所述河岸的地面相接，用于接纳河岸上的面源污水；所述多介质过滤系统为装填有多介质原料的容器状结构，其顶部开设有可排出经所述多介质过滤系统处理后的面源污水的排出口；所述排出口与所述护坡上的开口相接；所述护坡上的开口开设位置高于河道水面、低于所述河岸地面。本发明可对面源污染微污水进行污染物减量，有效地解决河道面源污染问题。

Description

用于治理河道面源污染的净化装置及其生态型护坡及方法

技术领域

本发明涉及城市河道治理技术领域，具体涉及一种用于治理河道面源污染的净化装置及其生态型护坡及方法。

技术背景

面源污染又称非点源污染，主要由土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药、各种大气颗粒物等组成，通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水等方式进入水、土壤或大气环境。广义的面源污染，指各种没有固定排污口的环境污染，狭义的面源污染通常限定于水环境的面源污染，即与降水过程伴随产生的地表径流污染。降雨径流形成过程，即累积在流域地表的污染物受到降水的冲刷作用，随着径流的形成和泥沙的输移在陆地坡面产生污染负荷，并随径流与泥沙的输移在流域内增加和衰减，最终到达河道。同时，面源污染物在河道内还有一个迁移转化过程。这也增加了其污染的复杂性。面源污染具有随机性、广泛性、滞后性、模糊性、潜伏性等特点，加大了相应的研究、治理和管理政策制定的难度。

河道护坡作为河道水体与河边陆地的过渡带，起到保护河道边坡，水土流失、减少河道淤积的功能。随着时代的发展，逐渐注重了生态性。通常采用方式是各种铺砌和栽植相结合。城市河道的面源污染是河道治理最难解决的问题之一，因为面源污染物主要来源包括农业农村面源污染、雨水径流及干湿沉降三大部分，治理难度大表现在，面源污染物在总入河污染物中的比重大，排入河道无规律，难以集中收集处理，主要包括：路面雨水冲刷和农田退水。

因此，本领域亟需开发一种可有效解决面源污染问题的净化型生态护坡用于河道治理。

发明内容

基于上述领域的需求，本发明的目的是提供了一种性能可靠、适用性强的用于河道治理方面的净化型生态护坡。

本发明的技术方案如下：

用于治理河道面源污染的净化装置，可埋设在所述河道河岸的护坡内；包括入水管道和多介质过滤系统；所述入水管道与多介质过滤系统的底部相连通；所述入水管道埋设在所述河岸地下，其一端为进水端，另一端为盲端；所述进水端与所述河岸的地面相接，用于接纳河岸上的面源污水；

所述多介质过滤系统为装填有多介质原料的容器状结构，其顶部开设有可排出经所述多介质过滤系统处理后的面源污水的排出口；所述排出口与所述护坡上的开口相接；所述护坡上的开口开设位置高于河道水面、低于所述河岸地面。

所述多介质原料包括下层原料、中层原料和上层原料；所述入水管道为L型管道结构，包括纵向管道和水平管道；所述纵向管道的开口端为所述进水端；进水端与河岸地面相接处设置有垃圾拦截网或水篦子，且进水端口径大于所述纵向管道下部的管道管径；

所述水平管道设置在所述多介质过滤系统底部，且与多介质过滤系统底部相接的水平管道的管壁上开设有若干透水孔。

所述多介质过滤系统中的多介质原料选自：由火山岩，沸石，砾石、炉渣、牡蛎壳、陶粒组成的组；

优选地，所述多介质过滤系统的下层多介质原料为大颗粒的火山岩，中层多介质原料为火山岩∶沸石或砾石或陶粒或炉渣∶牡蛎壳，重量份比例为40-50份∶30-40份∶20-30份，上层多介质原料为沸石或牡蛎壳或其混合填料；

优选地，所述混合填料包含如下重量份的组分：40-70份沸石和30-60份牡蛎壳。

所述多介质过滤系统内还添加有可附着于多介质原料上的功能性微生物。

所述功能性微生物附着于所述多介质原料上形成微生物固定化载体。

所述多介质过滤系统深度1-2m。

一种用于治理河道面源污染的生态型护坡，包括所述的净化装置。

所述净化装置埋设在所述河道的至少一侧的河岸与护坡相接的地下区域；

优选地，所述净化装置埋设所在位置对应的河岸地面区域为面源污水汇入区域；

更优选地，所述净化装置的多介质过滤系统的顶部与所述河岸的地面相隔0.5-2m；

优选地，所述多介质过滤系统的顶部靠近护坡的一端设有排出口，所述护坡上设置有与所述排出口相接的开口。

一种用于治理河道面源污染的方法，包括：将所述的净化装置埋设在所述河道的河岸与护坡相接的地下区域，或，将所述河道的护坡设置成所述的生态型护坡。

所述净化装置埋设的地下区域对应的河岸地面区域为河道的面源污水汇入区。

在河道两侧，面源污水汇入区，在原有护坡外侧一定区域内，如图1所示，面源污水通过垃圾拦截网或水篦子(1)，进入入水管道(2)污水在如水管道地段的透水孔(6)渗入多介质过滤系统(3)，该系由多介质原料(4)，如火山岩，沸石，砾石等组成，1-2m深，必要时可添加功能性微生物附着，形成微生物固定化载体，更利于污染物的降解。最后经多介质过滤和微生物消化后的水，其COD，总氮，总磷等污染物指标可下降10％-30％，大大降低了河道污染负荷。出水从排出口(5)通过溢流方式流入河道(7)。

本发明除了可有效消减面源污染物，还对悬浮物有很好的过滤效果，悬浮物的去除率可达到50-80％。有效解决河道底泥增长速度快的问题。

本发明采用多介质过滤和微生物固定化技术对面源污染微污水进行污染物减量，可有效地解决河道面源污染问题。

附图说明

图1为本发明的一个实施例所提供的净化装置/生态型护坡的结构示意图。

图中标记列示如下：1-进水端，2-入水管道，3-多介质过滤系统，4-多介质原料，5-排出口，6-透水孔，7-河道

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但并不以此限定本发明的保护范围。如无特殊说明，下述实施例中使用的耗材均可商购获得。

第1组实施例、本发明的净化装置

本组实施例提供一种用于治理河道面源污染的净化装置，可埋设在所述河道河岸的护坡内；包括入水管道和多介质过滤系统；所述入水管道与多介质过滤系统的底部相连通；所述入水管道埋设在所述河岸地下，其一端为进水端，另一端为盲端；所述进水端与所述河岸的地面相接，用于接纳河岸上的面源污水；

所述多介质过滤系统为装填有多介质原料的容器状结构，所述多介质原料包括下层为大颗粒的火山岩，防止堵塞，中层放置火山岩∶沸石或砾石或陶粒或炉渣∶牡蛎壳，重量份比例为40-50份∶30-40份∶20-30份，上层放置沸石或牡蛎壳或其混合填料；所述多介质过滤系统的顶部开设有可排出经所述多介质过滤系统处理后的面源污水的排出口；所述排出口与所述护坡上的开口相接；所述护坡上的开口开设位置高于河道水面、低于所述河岸地面，开口这样设置可防止河水倒灌，不能将护坡上的开口设置得低于河道水面，原因在于，如果低于河面，河水比入口高，河水反而会从入口流出至路面；开口位置的设置对最终的净化效果有影响，开口的位置要根据路面的情况设置，最好设置在路面相对低洼地，以便路面雨水汇集进入。

在一些实施例中，所述入水管道为L型管道结构，包括纵向管道和水平管道；所述纵向管道的开口端为所述进水端；进水端与河岸地面相接处设置有垃圾拦截网或水篦子，且进水端口径大于所述纵向管道下部的管道管径，例如进水端可设置成图1中的喇叭状结构，这样设置的好处是：便于雨水收集，因此尽量增大进水口。

所述水平管道设置在所述多介质过滤系统底部，且与多介质过滤系统底部相接的水平管道的管壁上开设有若干透水孔。透水孔的孔径要求小于多介质填料的直径，防止填料堵塞。但透水孔的孔径又无需做得特别小，就不会堵塞，孔径可以和水篦子孔径相同，可以避免堵塞。

在另一些实施例中，所述多介质过滤系统中的多介质原料选自：火山岩，沸石，砾石、牡蛎壳、陶粒、炉渣；本发明是采用不同粒径，多种填料形成多层填料层复合填充。下层为大颗粒的火山岩，防止堵塞，中层放置火山岩∶沸石或砾石或陶粒或炉渣∶牡蛎壳，重量份比例为40-50份∶30-40份∶20-30份，上层放置沸石或牡蛎壳或其混合填料；所述沸石和牡蛎壳的混合填料包含如下重量份的组分：40-70份沸石和30-60份牡蛎壳。

在优选的实施例中，所述多介质过滤系统内还添加有可附着于多介质原料上的功能性微生物；所述功能性微生物可选择高效降解有机物的有益微生物，如枯草芽孢杆菌，短小芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌等降解菌，这些菌均可以通过商购获得。

在具体的实施例中，所述功能性微生物附着于所述多介质原料上形成微生物膜。多介质的多空隙结构为微生物提供了附着环境即为微生物固定化载体，面源污水携带的有机污染物为微生物提供了营养物质，微生物在多孔环境中大量生长繁殖，降解污染物。在多介质环境中，依靠多介质形成微生物膜，对污水中有机污染进行降解，同时多介质的层层过滤效果，大大降低污水的悬浮物及其吸附的污染物，从而达到净化水质的效果。

在进一步的实施例中，所述多介质过滤系统深度1-2m，该深度指的多介质过滤系统本身的高度，该多介质过滤系统可部分低于河道，但需要与河道隔离并有防水层。本发明的多介质过滤系统采用这一深度的原因在于：因为微生物分为厌氧菌、兼性菌、好氧菌，不同种类的微生物降解的污染物不同，深度1-2m的主要作用就是创造氧气含氧量不同层段，能更高效的降解污染物。

第2组实施例、本发明的生态型护坡

本组实施例提供一种用于治理河道面源污染的生态型护坡，包括第1组实施例任一所述的净化装置。

在具体的实施例，所述净化装置埋设在所述河道的至少一侧的河岸与护坡相接的地下区域；

优选地，所述净化装置埋设所在位置对应的河岸地面区域为面源污水汇入区域；

更优选地，所述净化装置的多介质过滤系统需要与河道隔开，需要隔开多远距离，距离0.5-2m，原因是过滤系统要和河道之间建立防水层，防水层可用混凝土或防水布，需要占用一定的空间，这样才能阻止雨水等不经过滤直接排入河道。

优选地，所述多介质过滤系统的顶部靠近护坡的一端设有排出口，所述护坡上设置有与所述排出口相接的开口。

第3组实施例、本发明的治理方法

本组实施例提供一种用于治理河道面源污染的方法，包括：将第1组实施例任一所述的净化装置埋设在所述河道的河岸与护坡相接的地下区域，或，将所述河道的护坡设置成第2组实施例任一所述的生态型护坡。

在一些实施例中，所述净化装置埋设的地下区域对应的河岸地面区域为河道的面源污水汇入区。

在河道两侧，面源污水汇入区处于河岸两侧，因此本发明的净化装置可以是沿着护坡长距离铺设，也可以重点铺设，要根据实际面源污染来源情况确定。净化装置距离河道的远近不限，主要根据河道周边的实际情况设定。

在原有护坡外侧一定区域内，如图1所示，面源污水通过垃圾拦截网或水篦子(1)，进入入水管道(2)污水在如水管道地段的透水孔(6)渗入多介质过滤系统(3)，该系由多介质原料(4)，如火山岩，沸石，砾石等组成，1-2m深，必要时可添加功能性微生物附着，形成微生物固定化载体，更利于污染物的降解。最后经多介质过滤和微生物消化后的水，其COD，总氮，总磷等污染物指标可下降10％-30％，BOD去除率可高达69％-83％，氨氮去除率高达88-96％，大大降低了河道污染负荷。出水从排出口(5)通过溢流方式流入河道(7)。

本发明除了可有效消减面源污染物，还对悬浮物有很好的过滤效果，悬浮物的去除率可达到50-80％。有效解决河道底泥增长速度快的问题。

从图1给出的本发明净化装置结构来看，污水从进水端1进入入水管道2中流至最底部通过管道上的透水孔6渗入多介质过滤系统3中，再从排出口5排出流入河道7内，是这样的污水净化过程，入水管道2和透水孔6可以是管道铺设，也可以是混凝土结构，更为节省成本。这种从下往上溢流的方式对净化效果的积极作用在于：整个流程不需要动力，靠水自身重力即可完成。同时，由于本发明净化装置采用独特的多介质过滤系统，既能形成微生物膜提高整个装置的净化效果(尤其可显著提高BOD和氨氮去除率)，又能因多介质按孔隙不同的排序很好地防止堵塞。本发明采用多介质过滤和微生物固定化技术对面源污染微污水进行污染物减量，不仅可有效地解决河道面源污染问题，还能保证装置系统自身的不堵塞通畅和稳定运行。

下表2提供2组具体的河道(实例一为河南省新乡市延津县袁庄月牙河，实例二为河南省荥阳市植物园水体)实例净化效果数据：

表2

实例1：
				检测指标	入水水质(mg/L)	出水水质(mg/L)	去除率(％)
SS	357	28	92
				COD	211	68	68
BOD	124	21	83
				TN	14.5	4.35	70
氨氮	10.6	0.41	96
				TP	2.22	1.12	50
				实例2：
检测指标	入水水质(mg/L)	出水水质(mg/L)	去除率(％)
				SS	176	22	88
COD	103	34	67
				BOD	49	15	69
TN	3.8	1.93	49
				氨氮	3.04	0.35	88
TP	1.49	0.46	69

上表2中，各检测指标SS、COD、BOD、TN、氨氮、TP具备本领域技术人员公知的技术含义，各指标的检测方法可采用本领域常规的检测方法。

Claims (10)

1.用于治理河道面源污染的净化装置，可埋设在所述河道河岸的护坡内；包括入水管道和多介质过滤系统；所述入水管道与多介质过滤系统的底部相连通；所述入水管道埋设在所述河岸地下，其一端为进水端，另一端为盲端；所述进水端与所述河岸的地面相接，用于接纳河岸上的面源污水；

所述多介质过滤系统为装填有多介质原料的容器状结构，其顶部开设有可排出经所述多介质过滤系统处理后的面源污水的排出口；所述排出口与所述护坡上的开口相接；所述护坡上的开口开设位置高于河道水面、低于所述河岸地面。

2.根据权利要求1所述的净化装置，所述多介质原料包括下层原料、中层原料和上层原料；所述入水管道为L型管道结构，包括纵向管道和水平管道；所述纵向管道的开口端为所述进水端；进水端与河岸地面相接处设置有垃圾拦截网或水篦子，且进水端口径大于所述纵向管道下部的管道管径；

所述水平管道设置在所述多介质过滤系统底部，且与多介质过滤系统底部相接的水平管道的管壁上开设有若干透水孔。

3.根据权利要求1或2所述的净化装置，所述多介质过滤系统中的多介质原料选自：由火山岩，沸石，砾石、炉渣、牡蛎壳、陶粒组成的组；

优选地，所述多介质过滤系统的下层多介质原料为大颗粒的火山岩，中层多介质原料为火山岩∶沸石或砾石或陶粒或炉渣∶牡蛎壳，重量份比例为40-50份∶30-40份∶20-30份，上层多介质原料为沸石或牡蛎壳或其混合填料；

优选地，所述混合填料包含如下重量份的组分：40-70份沸石和30-60份牡蛎壳。

4.根据权利要求1-3任一所述的净化装置，所述多介质过滤系统内还添加有可附着于多介质原料上的功能性微生物。

5.根据权利要求4所述的净化装置，所述功能性微生物附着于所述多介质原料上形成微生物固定化载体。

6.根据权利要求1-4任一所述的净化装置，所述多介质过滤系统深度1-2m。

7.一种用于治理河道面源污染的生态型护坡，包括权利要求1-6任一所述的净化装置。

8.根据权利要求7所述的生态型护坡，所述净化装置埋设在所述河道的至少一侧的河岸与护坡相接的地下区域；

优选地，所述净化装置埋设所在位置对应的河岸地面区域为面源污水汇入区域；

更优选地，所述净化装置的多介质过滤系统的顶部与所述河岸的地面相隔0.5-2m；

优选地，所述多介质过滤系统的顶部靠近护坡的一端设有排出口，所述护坡上设置有与所述排出口相接的开口。

9.一种用于治理河道面源污染的方法，包括：将权利要求1-6任一所述的净化装置埋设在所述河道的河岸与护坡相接的地下区域，或，将所述河道的护坡设置成权利要求7或8所述的生态型护坡。

10.根据权利要求9所述的方法，所述净化装置埋设的地下区域对应的河岸地面区域为河道的面源污水汇入区。