CN109809569A - 一种生态岸带净化结构及带有该结构的河道净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态岸带净化结构，旨在解决现有技术中的净化系统存在以缺氧或厌氧环境为主的处理过程及适用范围较窄等缺陷，该净化结构包括呈槽体结构的垂直流人工湿地净化系统和仿自然湿地净化系统，两槽体内填充有吸附填料，仿自然湿地净化系统全部或部分地浸没在水中并且高度低于垂直流人工湿地净化系统，垂直流人工湿地净化系统的上表面设有布水管、底部设有集水管，集水管的出水口穿过垂直流人工湿地净化系统的槽壁将水引导至仿自然湿地净化系统，出水经仿自然湿地净化系统处理后自流进入河道。本发明充分利用河道内生态空间，特别适用于城市轻度污染河流、河涌的治理与生态修复，城市河流面源污染控制及河岸带景观提升等。

Description

一种生态岸带净化结构及带有该结构的河道净化系统

技术领域

本发明涉及水生态环境的治理与修复领域，特别涉及一种生态岸带净化结构及带有该结构的河道净化系统。

背景技术

传统的河道护岸工程主要致力于防洪、排涝、引水和航运等基本功能，特别是城市河道，为了确保河道的防洪安全，基本上都运用混凝土、浆砌块石等硬质材料的设计思路，较少考虑河道的生态、景观、污染物净化等其他功能。目前我国城市河流普通污染严重，水质基本劣于地表水V类标准，在雨季面源污染尤为突出，同时城市河流周边普遍土地资源紧张，缺乏河道水质旁路处理所需的土地资源，水质达标压力巨大。因此，在满足城市河道安全的基础上，研究开发具有污染物拦截净化，又具有生态、景观性的河道生态护岸系统对实现城市河流“水清、岸绿”的愿景具有重要意义。

授权公告号为205556237的中国专利公开了一种用于提升河道水质的水平潜流生态滤槽以及利用该滤槽的净水系统，该净水系统通过设置两个挡板将系统分为三大部分即进水区、主净化区、出水区，河道水体依次流经三个水流槽，通过物理、化学及生物的作用净化污染物，核心工艺运用了水平潜流人工湿地工艺。该系统仍存在如下不足：1、水平潜流生态滤槽床体基本处于饱和状态，好氧区域较少，仅在床体表层及植物根系周边存在小范围好氧空间，大部分区域处于缺氧或厌氧状态，形成以厌氧微生物为主的降解区，不利于有机物、氨氮等污染物的高效去除；2、由于水平潜流生态滤槽对氨氮净化效率较低，系统为了取得较好净化效果，势必将增大系统在河岸带建设的宽度，在相对较窄的河道为不影响行洪功能将无法使用，因此在一定程度上了降低了其适用范围；3、系统布水区域面积较小，布水区单位面积承受的水力负荷较高，极易引起堵塞，降低了系统运行寿命，并提高了其运行成本；4、该专利将水平潜流滤槽构筑在河道内，缺乏河岸带生态景观层次感，且未实现河岸至河道内景观的自然过渡，景观效果相对僵硬化。

发明内容

为克服上述存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种有高效率的微生物降解作用、且不需要额外占用土地资源且实现河岸至河道内自然过渡生态岸带净化结构。

为此，本发明采用了如下技术方案：

本发明公开了一种生态岸带净化结构，该净化结构包括垂直流人工湿地净化系统和仿自然湿地净化系统，所述垂直流人工湿地净化系统和仿自然湿地净化系统为槽体带状结构，垂直流人工湿地净化系统和仿自然湿地净化系统槽体内填充有吸附填料，垂直流人工湿地净化系统的高度大于仿自然湿地净化系统的高度，仿自然湿地净化系统全部或部分地浸没在水中模仿自然湿地环境，所述垂直流人工湿地净化系统的上表面设有布水管、底部设有集水管，所述集水管的出水口穿过垂直流人工湿地净化系统的槽壁将水引导至仿自然湿地净化系统，出水经仿自然湿地净化系统处理后自流进入河道。

在本发明的一个实施例中，所述垂直流人工湿地净化系统的宽度为80~300cm，深度为80~120cm。

在本发明的一个实施例中，所述仿自然湿地净化系统的宽度为50~300cm。

在本发明的一个实施例中，所述垂直流人工湿地净化系统内的填料为沸石、陶粒、砾石中的一种或多种的组合。

在本发明的一个实施例中，在所述垂直流人工湿地净化系统内布水管和集水管周围的填料粒径为40~60mm，其他区域的填料粒径为5~20mm。

在本发明的一个实施例中，所述仿自然湿地净化系统内的填料为粒径300~800mm的砾石，鹅卵石或者二者的组合。

在本发明的一个实施例中，所述布水管和集水管为环状或“丰”式穿孔管，布水管设置在垂直流人工湿地净化系统的填料上表面至上表面下10cm的区段内。

在本发明的一个实施例中，所述垂直流人工湿地净化系统和仿自然湿地净化系统的填料上种植有香蒲、菖蒲、芦苇、象草、风车草、美人蕉中的一种或几种。

本发明还公开了一种含有上述生态岸带净化结构的河道净化系统，所述生态岸带净化结构依河岸带建造，所述垂直流人工湿地净化系统与河岸接触并且上表面略低于河岸上端、下表面与河岸的底处平齐。

和现有技术相比，本发明组成部分垂直流人工湿地净化系统上半部分空气流通性好，处于不饱和状况，形成以好氧微生物为主的生物膜，进而可以降解大部分的有机物并将氨氮氧化成硝酸盐氮，而下半部分基本处于饱和状态，形成缺氧或厌氧环境，可对有机物进一步的降解，并将硝酸盐氮反硝化成氮气而去除；本发明另一组成部分防自然湿地系统形成表层及植物根系好氧微环境，进一步降解水体中的污染物，如此对污染物的净化效果更好；本发明的垂直流人工湿地净化系统和仿自然湿地净化系统具有高度差，也使得种植在其上的水生植物错落有致，对治理区域的景观功能有显著的提升作用，并形成河岸至河道水体的自然过渡，是具备生态、景观及水质净化的生态岸带系统；同时，本发明还具有投资强度低、施工难度更小，对土地占用少，更不易堵塞等优点。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明一实施例布水管的结构示意图。

附图3为本发明另一实施例布水管的结构示意图。

附图中，1为河岸，2为垂直流人工湿地净化系统，3为仿自然湿地净化系统，4为填料，5为布水管，5-1为出水孔，6为集水管，6-1为出水口，7为水生植物，8为河道。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参看附图1，本发明的实施例生态岸带净化结构依河岸带而建，其主体包括为槽体结构的垂直流人工湿地净化系统2和仿自然湿地净化系统3，垂直流人工湿地净化系统2的宽度在80~300cm之间，例如200cm，具体的宽度依据不同河道特点而定，前提是不影响河道8的行洪功能，深度为80~120cm，例如100cm，仿自然湿地净化系统3的高度比垂直流人工湿地净化系统2低，宽度在50~300cm之间，其槽体全部或部分地浸没在水中模仿自然湿地环境，仿自然湿地净化系统3采取流形态设计，槽内放置粒径300~800mm的砾石，并配置部分的鹅卵石。

垂直流人工湿地净化系统2内的填料4从上至下依次为砾石、沸石、陶粒和砾石，并且均占垂直流人工湿地净化系统2的1/4高度。为将待处理水源引流至本实施例的净化结构中处理然后排出，以及均匀布水的需要，在垂直流人工湿地净化系统2内填料4的上表面或填料4下5~10cm处需铺设布水管5，底部区域需铺设集水管6，如附图2所示，布水管5优选为环状PVC穿孔管，在布水管5上分布有一组出水孔5-1 “丰”式PVC穿孔管也可以，参看附图3，当然，“丰”式PVC穿孔管并不要求横向的穿孔管严格的为三个，四个或多个都可以，同样的为收集经垂直流人工湿地净化系统2处理的水，集水管6也采用环状PVC穿孔管或“丰”式PVC穿孔管。垂直流人工湿地净化系统2为主要的水处理区域，槽内填料4的粒径一般为5~20mm，但在布水管5和集水管6周围区域，填料4粒径选用40~60mm，这一粒径可有效避免填料4颗粒堵塞布水管5上的出水孔5-1，还可以保证垂直流人工湿地净化系统2的填料4上部分良好的透气性，利于好氧微生物聚集。集水管6的出水口6-1部分穿过垂直流人工湿地净化系统2的槽壁，出水口6-1高度和仿自然湿地净化系统3的上表面平齐，或者稍高于上表面，集水管6在收集垂直流人工湿地净化系统2底部处理好的水后，将水输送到仿自然湿地净化系统3中进一步处理，后自流进入河道8中。

垂直流人工湿地净化系统2和仿自然湿地净化系统3槽内的植物7是本发明的重要组成部分，起着净化水体和塑造景观的双重作用，本实施例的生态岸带净化结构中种植的大型水生植物7要求具有耐污能力强、净化效果好、景观效果佳等特点，优先选择香蒲、菖蒲、芦苇、象草、风车草、美人蕉等土著植物，并根据当地气候特点和植物的生长特性进行合理配置，以保证净化效果和景观效果。由于垂直流人工湿地净化系统2和仿自然湿地净化系统3有高度差，在种植水生植物后，在景观上错落有致。

本实施例通过植物7的吸收作用，高效填料4的吸附、沉淀作用，植物7根系和填料4中功能微生物的高效降解作用共同实现对污染物的协同去除。在图1中，箭头的方向即河道水体或面源来水在本发明净化结构中地流动方向，本实施例中垂直流人工湿地净化系统2上部分、防自然湿地系统3表层及植物根系周边基本处于好氧状态，填料4中形成以好氧微生物为主的生物膜，大部分有机物在此区域被好氧微生物所降解，氨氮在硝化细菌的作用下转化为硝酸盐氮；垂直流人工湿地净化系统2下半部分、防自然湿地系统3中下层以缺氧或厌氧环境为主，有机物进一步降解，反硝化菌以污水中携带的有机物为碳源，完成部分氮的反硝化脱除；磷主要通过垂直流人工湿地净化系统2、防自然湿地系统3中填料4的吸附和沉淀作用去除，以及通过大型水生植物7的吸收去除。

本发明除了对面源污染有控制效果外，还能提升河道水质，以河道内水体作为处理对象时，拟将配合拦水坝进行设计，水体在重力作用下进入生态岸带净化系统；而处理面源污染水体时应依河道特点灵活变动，水体通过河岸自流进入净化系统中。

本发明主要针对水体中有机物、氨氮、总氮和总磷的去除，其中有机物、氨氮、总磷是去除的重要目标污染物。为了获得良好的净化效果并保证系统的可持续运行，系统进水污染物浓度应进行控制，进水COD浓度宜控制在80 mg/L以内，氨氮6 mg/L以内，总磷2 mg/L以内，运行的水力负荷宜控制在0.5 m/d以下，但作为微污染水体深度处理时，水力负荷可适当调整，最高可达1m/d。本系统进水在设定范围内时，COD去除率可达60%~80%，氨氮去除率可达50%~70%，总磷去除率可达40%~60%。

本净化结构充分利用河道生态空间，构筑于河道内，不需额外占用土地资源，且污染物净化效果显著，特别适用于轻度污染小型河流、河涌的治理与生态修复，城市河流面源污染控制及岸带景观提升等。当然需要注意的是，本发明的净化结构也可用于湖泊等的面源污染控制上。

Claims (9)

1.一种生态岸带净化结构，其特征在于：包括垂直流人工湿地净化系统（2）和仿自然湿地净化系统（3），所述垂直流人工湿地净化系统（2）和仿自然湿地净化系统（3）为槽体带状结构，垂直流人工湿地净化系统（2）和仿自然湿地净化系统槽体内填充有吸附填料（4），垂直流人工湿地净化系统（2）的高度大于仿自然湿地净化系统（3）的高度，仿自然湿地净化系统（3）全部或部分地浸没在水中模仿自然湿地环境，所述垂直流人工湿地净化系统（2）的上表面设有布水管（5）、底部设有集水管（6），所述集水管（6）的出水口（6-1）穿过垂直流人工湿地净化系统（2）的槽壁将水引导至仿自然湿地净化系统（3），出水经仿自然湿地净化系统（3）处理后自流进入河道（8）。

2.根据权利要求1所述的一种生态岸带净化结构，其特征在于：所述垂直流人工湿地净化系统（2）的宽度为80~300cm，深度为80~120cm。

3.根据权利要求1所述的一种生态岸带净化结构，其特征在于：所述仿自然湿地净化系统（3）的宽度为50~300cm。

4.根据权利要求1所述的一种生态岸带净化结构，其特征在于：所述垂直流人工湿地净化系统（2）内的填料（4）为沸石、陶粒、砾石中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1或4所述的生态岸带净化结构，其特征在于：在所述垂直流人工湿地净化系统（2）内布水管（5）和集水管（6）周围的填料（4）粒径为40~60mm，其他区域的填料（4）粒径为5~20mm。

6.根据权利要求1所述的一种生态岸带净化结构，其特征在于：所述仿自然湿地净化系统（3）内的填料（4）为粒径300~800mm的砾石，鹅卵石或者二者的组合。

7.根据权利要求1所述的一种生态岸带净化结构，其特征在于：所述布水管（5）和集水管（6）为环状或“丰”式穿孔管，布水管（5）设置在垂直流人工湿地净化系统（2）的填料（4）上表面至上表面下10cm的区段内。

8.根据权利要求1所述的一种生态岸带净化结构，其特征在于：所述垂直流人工湿地净化系统（2）和仿自然湿地净化系统（3）的填料（4）上种植有香蒲、菖蒲、芦苇、象草、风车草、美人蕉中的一种或几种。

9.一种河道净化系统，其特征在于：含有权利要求1所述的生态岸带净化结构，所述生态岸带净化结构依河岸带建造，所述垂直流人工湿地净化系统（2）与河岸接触并且上表面略低于河岸上端、下表面与河岸的底部平齐。