CN109824222B - 一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统和方法，该系统包括河岸渗滤‑生物处理单元，河岸渗滤‑生物处理单元远离河道的一侧为垂直防渗层，靠近河道的一侧铺设有护坡砖，在护坡砖及垂直防渗层之间由下向上依次为有机污染物高效去除层、反硝化层、好氧硝化层；其中：好氧硝化层包括第一多功能管及混合铺设的砾石与改性沸石；反硝化层包括第二多功能管及由外向内对称布置陶粒、火山岩及涂铁石英砂；有机污染物高效去除层包括第三多功能管及混合铺设的砾石与改性沸石。本发明可以防止再生水补给河道富营养化现象的发生，减小了受再生水补给的地下水污染风险。

Description

一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统和方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统和方法。

背景技术

随着我国人口增长和经济高速发展，对水资源的需求逐渐增大，水资源形势日益严峻，北方河流频繁断流，引发了水污染、生态环境退化等一系类的生态环境问题。将生产生活中产生的污水处理后满足某种使用要求的水体称作“再生水”。再生水利用潜力大，成为维系北方河道生态需水的可靠稳定水源。再生水作为城市新型供水水源，具有广泛的用途，如农业灌溉、环境景观、工业、市政用水和地下水回灌等。其中环境景观用水是再生水的最主要用途之一。2016年，北京市再生水利用量达10.0亿m³/年，其中88％的再生水用于河湖补水。

但是由于处理工艺的限制，再生水中氮、磷超标严重，导致受再生水补给河道出现富营养化现象频发。且再生水中的部分新型有机污染物，如内分泌干扰物(EndocrineDisrupting Chemicals)、药品及个人护理物(pharmaceuticals and personal careproducts)无法完全去除。然而内分泌干扰物在极低浓度下即具有危害性，其能通过与细胞内雌激素受体结合，产生拟雌激素或抗雌激素作用，干扰内分泌和生殖系统，引发环境生态和人体健康风险。因此对受再生水补给的河道水质的进一步提升显得尤为重要。

目前景观水体的水污染治理技术主要包括：生态浮岛技术、混凝沉淀技术、生物接触氧化法、人工湿地。生态浮岛是指应用高分子材料作为漂浮载体，以其作为种植机制的一种水面种植技术。但生态浮岛工艺复杂、成本相对较高，容易破损、水上作业管理不便，同时因浮体材料隔气隔热，使得水体溶解氧降低。混凝沉淀是指用混凝剂处理悬浮物、胶体物及藻类。但混凝沉淀技术最佳投药量难以确定，投加过多会对水体造成二次污染。生物接触氧化是利用微生物的新陈代谢作用，降解水体内的有机污染物，但该方法在污染负荷较高时填料容易堵塞。人工湿地是人工建造并控制运行的一种用于深度处理污水的生态系统。但人工湿地占地面积大，且容易发生堵塞,造成基质渗透系数急剧下降，过水能力降低，引发恶臭，污水使氧气难以向基质内扩散,影响处理效果,并缩短湿地的运行寿命。

目前在我国北方，再生水主要用于补给干涸河道。丰水期，再生水与雨水共同补给河道，而枯水期河道主要由再生水补给。一方面，集中的雨水补给，增加河道流量，稀释了河道中的再生水，提高了河道的自净能力。另一方面，降雨初期雨水污染物浓度较高，形成的地表径流容易对河道形成面源污染。

因此目前缺乏一种能够在再生水进入河道前，高效去除再生水中氮(N)、磷(P)等营养盐及新型有机污染物，同时削弱降雨初期地表径流对河道造成的面源污染，并有效利降雨对河道的稀释净化的再生水补给河道系统及方法。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，包括河岸渗滤-生物处理单元，所述河岸渗滤-生物处理单元远离河道的一侧为垂直防渗层，靠近河道的一侧铺设有护坡砖，在护坡砖及垂直防渗层之间由下向上依次为有机污染物高效去除层、反硝化层、好氧硝化层；其中：

所述好氧硝化层包括第一多功能管及混合铺设的砾石与改性沸石，所述第一多功能管的一端伸入到大气中，另一端伸入到所述混合铺设的砾石与改性沸石中；

所述反硝化层包括第二多功能管及由外向内对称布置陶粒、火山岩及涂铁石英砂，所述第二功能管的一端设有密封盖，另一端位于伸入到所述由外向内对称布置陶粒、火山岩及涂铁石英砂中；

所述有机污染物高效去除层包括第三多功能管及混合铺设的砾石与改性沸石，所述第三多功能管的一端伸入到大气中，另一端伸入到所述混合铺设的砾石与改性沸石。

可选地，所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统包括再生水补水单元，所述再生水补水单元包括设置在所述好氧硝化层之上的再生水补水渠以及设置在所述再生水补水渠内的生物挂膜组合填料板，所述再生水补水渠采用渗透墙制成，其上设有溢流口。

可选地，所述再生水补水渠的底部埋设有多根固定杆，所述生物挂膜组合填料板通过弹性绳固定在所述固定杆之间。

可选地，所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统包括雨水净化单元，所述雨水净化单元包括雨水净化池以及设置在所述雨水净化池内的隔离板，所述雨水净化池通过连通管与所述再生水补水渠相连。

可选地，所述连通管上设有第二电磁阀。

可选地，所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统包括雨水弃流收集单元，所述雨水收集单元包括雨水收集绿地、雨水弃流腔，所述雨水收集绿地由上至下依次为土壤层、河沙层、防渗层，在所述河沙层内设有雨水收集管网，所述雨水收集管网与所述雨水弃流腔相连，所述雨水弃流腔的底部与城市污水管网相连。

可选地，所述雨水收集管网与雨水弃流腔之间设有第一电磁阀，所述第一电磁阀通过导线与雨水弃流装置相连，所述雨水弃流装置设置在所述雨水收集绿地上，用于当降雨量小于预设值时开启所述第一电磁阀。

可选地，相邻的两块所述护坡砖之间形成溢流通道。

本发明提供一种基于河岸渗滤的再生水补给河道方法，包括：

使再生水进入好氧硝化层，通过好氧硝化层中的砾石和改性沸石吸附再生水中的氨氮，并被砾石和改性沸石上的硝化细菌转化为硝态氮；

使再生水进入反硝化层，通过陶粒、火山岩、涂铁石英砂吸附再生水中的磷，硝态氮被陶粒、火山岩、涂铁石英砂上的反硝化细菌转化为氮气排出；

使再生水进入有机污染物高效去除层，通过砾石和改性沸石吸附有机污染物，并被砾石和改性沸石上的优势菌群降解。

可选地，包括以下至少一项：

通过与所述好氧硝化层连通的第一多功能管投放优势硝化菌；

通过与所述反硝化层连通的第二多功能管投放优势反硝化菌；

通过与所述有机污染物高效去除层的第三多功能管投放有机物优势降解菌。

本发明提供了一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统和方法，使再生水在河岸顶部补水，经过河岸渗滤-生物处理单元，有效去除再生水中的氮、磷及有污染物，在再生水进入河道前进行进一步深度处理，防止再生水补给河道富营养化现象的发生。进一步地增加了河道内水体的含氧量，从而有利于河道内天然的自净过程，大大减小了受再生水补给的地下水污染风险。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例提供的基于岸坡渗滤的再生水补给河道单系统的剖面结构示意图。

图2为本发明实施例提供的基于岸坡渗滤的再生水补给河道系统的平面结构示意图。

图3为本发明实施例提供的护坡砖俯视图。

图4为图3所示的护坡砖A-A⁰剖面结构图。

图5为图3所示的护坡砖B-B⁰剖面结构图。

图6为图3所示的护坡砖C-C⁰剖面结构图。

图7为本发明另一实施例提供的护坡砖俯视图。

上述图中：1-再生水补水渠，2-溢流段，3-好氧硝化段，4-反硝化段、5-有机污染物高效去除段，6-河道，7-植被隔离段，8-雨水收集绿地，9-第三多功能管，10-第二多功能管，11-第一多功能管，12-再生水排放管，13-雨水进水口，14-雨水出水口，15-隔离板，16-雨水净化池，17-弹性绳，18-固定杆，19-生物挂膜组合填料板，20-小孔隙连接板，21-实心连接板，22-连接板凹槽，23-溢流槽，24-灌木，25-地被植物，26-水生植物，27-固定桩，28-乔木，29-半圆柱出流管，30-新型护坡砖，31-土壤底泥复合回填层，32-过滤网，33-雨水弃流装置，34-土壤层，35-雨水收集管网，36-河沙层，37-砾石，38-改性沸石，39-陶粒，40-涂铁石英砂，41-渗透墙,42-连通管，43-预沉池，44-集水池、45-防渗层，46-城市污水管网，47-溢流口，48-格栅盖，49-密封盖，50-多孔连接板，51-防渗层，52-第二电池阀，53-第一电池阀，54-绿地，55-导线，56-雨水弃流腔，57-火山岩。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明提供一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，包括雨水弃流收集单元、雨水净化单元、再生水补水单元、河岸渗滤-生物处理单元。

其中，雨水弃流收集单元包括植被隔离段7、雨水弃流装置33、雨水收集绿地8、导线55、第一电磁阀52、第二电磁阀53、雨水弃流腔56。

植被隔离段7由土壤层34及乔木28组成。植被隔离段7下部地层为未扰动河岸土壤层34，植被隔离段7上部种植乔木28，植被隔离段7可将地表径流进行初次截污。雨水收集绿地8由土壤层34、河沙层36、绿地54、防渗层45及雨水收集管网35组成。

植被隔离段7靠近河岸一侧为雨水收集绿地8，雨水收集绿地其上部为土壤层34，土壤层34上种植绿地54，下部为河沙层36，河沙层36中埋有雨水收集管网35，河沙层36下部为防渗层A45，防止雨水直接渗入地下。在雨水收集管网35末端连接雨水弃流腔56，本发明中雨水弃流腔56只是防止雨水直接进入雨水净化池16，其体积与何时进行弃流无关，雨水弃流腔56四周防渗，雨水弃流腔56下部连接城市污水管网46。雨水收集管网35与雨水弃流腔56之间设置第一电磁阀52。第一电磁阀52与雨水弃流装置33由导线55连接，雨水弃流装置33设置在雨水收集绿地8上部，可通过降雨量控制第一电磁阀52，当降雨量小于2mm时第一电磁阀52打开，从而将初期含污染物较高的雨水弃流，排入城市污水管网46进行统一处理。当降雨量大于2mm时，第一电磁阀52关闭，雨水通过雨水进水口13进入雨水净化单元。

雨水净化单元包括雨水净化池16、隔离板15、过滤网32及防渗层45。雨水净化池长、宽、高例如均为2m，雨水净化池的四周有防渗层45，上方开口。在雨水净化池16中部设置隔离板15，挡板远离河道一侧为预沉池43，靠近河道一侧为集水池44。雨水进入雨水预沉池43，先经过沉淀后再进入集水池44，集水池靠近河道一侧设置雨水出水口14，在雨水出水口14上安装过滤网32。雨水净化池通过连通管42与再生水补水渠1连接，且在连通管上设置第二电磁阀53，第二电磁阀53与雨水弃流装置33通过导线55连接。当降雨量小于2mm时，再生水补水渠1与雨水净化池16没有水力联系。当降雨量大于2mm时，第二电磁阀53打开，经过初期弃流、沉淀的雨水可通过连通管42进入再生水补水渠1。

再生水补水单元包括再生水补水渠1、生物挂膜组合填料板19、固定杆18、弹性绳17、再生水排放管12。再生水补水渠1位于好氧硝化层3之上，其四周为渗透墙41，上方开口，宽、高可以各为1m。再生水补水渠1可按再生水补水量设置在河道一侧或两侧的河岸顶部。再生水排放管12与再生水补水渠1相连通，非降雨产生的再生水可以通过再生水排放管12直接排放至再生渠内。

在再生水补水渠的底部埋设固定杆18，固定杆18之间通过弹性绳17固定有生物挂膜组合填料板19。生物挂膜组合填料板19上面附着大量微生物，可对N、P及有机物进行初步降解，且生物挂膜组合填料板19可方便拆卸，从而对生物挂膜组合填料板19进行统一的反冲洗再生利用。再生水补水渠1靠近河道6一侧每隔50cm设置有溢流口47，溢流口47宽10cm、高10cm，当降雨汇入再生水补水渠1，再生水补水渠1的再生水及雨水的补给速度大于下渗速度时，含污染物含量降低的雨水及再生水的混合水体，通过溢流口47流入溢流槽23，从而汇入河道6。

河岸渗滤-生物处理单元包括好氧硝化层3、反硝化层4、有机污染物高效去除层5、溢流段2、固定桩27。河岸渗滤-生物处理单元远离河道6的一侧为垂直防渗层，其底部设有防渗层51，近河道6的一侧为与水平方向呈一定角度铺设护坡砖30，在护坡砖30与河道6底层的交界处有固定桩27，固定桩27可以为直径20cm、长70cm左右的木桩，固定桩27插入河道，对护坡砖30起固定作用。在护坡砖30及垂直防渗层之间由下向上依次为有机污染物高效去除层5、反硝化层4、好氧硝化层3、溢流段2。溢流段2由护坡砖30和灌木24组成。护坡砖30内填充土壤底泥复合回填层31，土壤底泥复合回填层31上种植灌木24。

好氧硝化层3中混合铺设直径为2-10cm的砾石37及1-5cm改性沸石38，砾石37可以起到良好的支撑作用，增加好氧硝化层3的连通性，从而增加含氧量；改性沸石38比表面积大，具有很强的氨氮吸附能力，从而增加氨氮在好氧硝化层3的停留时间。且在砾石37和改性沸石38的表面有大量的生物膜，进行高效的好氧硝化作用。

好氧硝化层3中包括第一多功能管11，本实施例中，第一多功能管11沿垂直方向设置在远离河道6的一侧。第一多功能管11的一端伸入到大气中，另一端伸入到混合铺设的砾石与改性沸石中。在具体实施时，第一多功能管11可以为直径20cm、厚1cm的PVC管，第一多功能管11伸入好氧硝化层3中部，第一多功能管11上设置若干个直径为0.5cm的通气孔，在第一多功能管11的上部为格珊盖48。格珊盖48为直径22cm不锈钢制成的致密网格状圆形盖，可扣在第一多功能管11的顶部，防止杂物落入第一多功能管11内。第一多功能管11有三个主要的作用：第一，可以向第一多功能管11中投放优势硝化菌，且多功能管设置在河岸渗滤单元中水流的上游方向，硝化菌可随水流布满整个好氧硝化层3，增强好氧硝化层3的硝化作用；第二，可以通过反冲洗液定期对好氧硝化层3进行反冲洗；第三，第一多功能管11与大气相同，可增加好氧硝化层3氧气，增加硝化作用效率。

与好氧硝化层3对应的护坡砖30之间由小孔隙连接板20连接。

反硝化层4包括由外向内对称布置直径为2-4cm的陶粒39、1-3cm火山岩57及1-2cm涂铁石英砂40。反硝化层4的由外向内颗粒直径逐渐较小，含氧量低，有利于反硝化反应的进行。同时火山岩57、陶粒39及涂铁石英砂40对磷具有很强的吸附能力，且在火山岩57、陶粒39及涂铁石英砂40表面附着大量反硝化细菌，从而将硝态氮转化为氮气排出。

反硝化层4包括第二多功能管10，第二功能管10沿垂直方向设置在远离河道6的一侧。第二多功能管10的一端伸入到大气中，另一端伸入到由外向内对称布置的陶粒39、火山岩57及涂铁石英砂40中。在具体实施时，第二多功能管10可以为直径20cm、厚1cm的PVC管，第二多功能管10上设有若干个直径为0.5cm的通气孔，在第二多功能管10上部为密封盖49。密封盖49为直径22cm硅胶制成的圆形盖，可密封盖在第二多功能管10上，防止空气进入反硝化层4。反硝化层4的第二多功能管10有二个主要的作用：第一，可以向第二多功能管10中投放优势反硝化菌，且多功能管设置在河岸渗滤单元中水流的上游方向，反硝化菌可随水流布满整个反硝化层4，增强反硝化层4的反硝化作用；第二，可以通过反冲洗液定期对反硝化层进行反冲洗。

与反硝化层4对应的护坡砖30之间由实心连接板21连接。

有机污染物高效去除层5包括混合铺设2-10cm的砾石37及1-5cm改性沸石38，砾石37可以起到良好的支撑作用，增加有机污染物高效去除层5的连通性，从而增加含氧量；改性沸石38比表面积大，对有机物具有很强的吸附能力，从而增加有机物在有机污染物高效去除层5的停留时间。且在砾石37和沸石层38的表面有大量的生物膜，其上附着大量的有机物优势降解菌，可进行高效的生物降解作用。

有机污染物高效去除层5包括第三多功能管9，第三多功能管9沿垂直方向设置在远离河道6的一侧，第三多功能管9的一端伸入到大气中，另一端伸入到混合铺设的砾石与改性沸石中。在具体实施时，第三多功能管9可以为直径20cm、厚1cm的PVC管，第三多功能管9伸入有机污染物高效去除层5开始设置若干个直径为0.5cm的通气孔，在第三多功能管的上部为格珊盖48。格珊盖48为直径22cm不锈钢制成的致密网格状圆形盖，可扣在第三多功能管9的顶部，防止杂物落入第三多功能管9内。有机污染物高效去除层5的多功能管有三个主要的作用：第一，可以向第三多功能管9中投放有机物优势降解菌，且多功能管设置在河岸渗滤单元中水流的上游方向，有机物优势降解菌可随水流布满整个有机污染物高效去除层5，增强有机污染物高效去除层5的有机物生物降解作用；第二，可以通过反冲洗液定期对好氧硝化层5进行反冲洗；第三，第三多功能管9与大气相同，可增加有机污染物高效去除层5的氧气，增加有机物的生物降解效率。

与有机污染物高效去除层5对应的护坡砖30之间由多孔连接板50连接。

上述护坡砖30内填充土壤底泥复合回填层31，土壤底泥复合回填层31上种植水生植物26。

在本发明的另一实施例提供的基于河岸渗滤的再生水补给河道系统中包括再生水补水单元、河岸渗滤-生物处理单元，此时，不考虑雨水的影响，因此可以不设置雨水弃流收集单元、雨水净化单元。

请同时参照图3至图5，上述护坡砖30采用底泥或煤渣烧制而成，包括本体及设置在本体上的溢流槽23、出流管29及连接板凹槽22。更具体地，本体的横截面为正方行或长方形；本实施例中，本体的长、宽均为50cm，高40cm。溢流槽23设置本体的上表面，本实施例中，溢流槽23为两个，分别位于本体两侧的边缘，即相互平行的第一边与第三边的边缘。本实施例中，溢流槽23宽5cm、高10cm。

出流管29的顶部开口与本体的上表面齐平，且与溢流槽23相连通。出流管29的底部突出于本体的下表面设置，突出的长度为5-15cm，例如是10cm，从而使半圆柱出流管29的底部可插入滤料中。出流管29的底部设有底板，底板上设有数个直径小于滤料直径的通孔，防止滤料从出流管29排出；该通孔可以是直径为0.5cm半圆形。

一般地，出流管29可以设置1至6个，本实施例中，出流管29为4根，每一侧的溢流槽23与两个出流管29相连通。如图3所示，出流管29的横截面可以半圆柱形。该半圆柱的出流管29为直径为15cm，高50cm的中空半圆柱。在本发明的另一实施例中，出流管的横截面可以为四分之一圆柱形如图6所示，此时，出流管除了与溢流槽23相连通外，还与本体的第二边或第四边相邻。

在本体上还设有连接板凹槽23，连接板凹槽设置在溢流槽23的底部，一个本体上的连接板凹槽22可以为2个或4个，连接板凹槽22正对出流管29。连接板凹槽的宽度与溢流槽的宽度相等。本实施例中，连接板凹槽22长15cm，宽5cm，高5cm。需要说明的是，出流管与溢流槽、连接板凹槽相邻的侧壁是具有开口的，该开口的高度为溢流槽、连接板凹槽之和，从而使该开口的底部与连接板凹槽的底部相齐平。如此，相邻两块或四块护坡砖的连接板凹槽及对应的出流管就组成了连接板安装槽。请同时参照图3、7，图3中上下两块护坡砖就通过安装在连接板安装槽内的连接板安装在一起了。当出流管与本体的第二边或第四边相邻时，除了与溢流槽、连接板凹槽相邻的侧壁设有开口外，其与本体的第二边或第四边相邻的侧壁上同样设有开口。如此，相邻四块护坡砖的连接板凹槽及对应的出流管就组成了连接板安装槽。请同时参照图7，图7中的4块护坡砖同样通过安装在连接板安装槽内的连接板安装在一起。

相邻的护坡砖的溢流槽对接形成了溢流通道。上述连接板可以是实心连接板21、多孔连接板50或小孔隙连接板20，通过不同孔径大小的连接板可以调节流量。

在安装布设本发明提供的基于河岸渗滤的再生水补给河道系统时，可以采用以下步骤：

(1)选取再生水补给河道，对河岸进行开挖，并对侧壁和底部进行压实，然后铺设防渗层，开挖深度及宽度根据当定再生水补给量确定；

(2)在防渗层近河道一侧末端埋设固定桩，防渗层上铺设砾石及改性沸石混合层，且近河道一侧与水平方向呈一定角度，在近河道一侧铺设护坡砖，护坡砖之间用多孔连接板连接。防渗层上铺设砾石及改性沸石混合层，总铺设厚度为总开挖深度的三分之一，在开挖深度六分之一处时在远离河道一侧埋设多功能管。且近河道一侧与水平方向呈一定角度，在近河道一侧铺设护坡砖，护坡砖之间用多孔连接板连接，护坡砖上填充土壤底泥回填层，在其上种植水生植物。

(3)在砾石与改性沸石混合层上，由下向上依次铺设陶粒、火山岩、涂铁石英砂、火山岩、陶粒，总铺设深度为总开挖深度三分之一，各层厚度比为1:1:2:1:1。在开挖深度二分之一处时在远离河道一侧埋设多功能管。与步骤(2)一样铺设护坡砖，护坡砖之间用实心连接板连接，护坡砖上填充土壤底泥回填层，在其上种植地被植物。

(4)在陶粒上继续铺设砾石及改性沸石混合层，总铺设厚度为总开挖深度的三分之一，在开挖深度六分之五处时在远离河道一侧埋设多功能管。在同一深度放置再生水补水渠。与步骤(2)一样铺设护坡砖，护坡砖之间用小孔隙连接板连接。护坡砖上填充土壤底泥回填层，在其上种植灌木植物。

(5)在河岸渗滤-生物处理单元远离河道一侧布置雨水弃流收集单元和雨水净化单元，雨水净化单元与再生水补水渠连接。

(6)向三个多功能管内投放各层相应的优势菌群，且向再生补水渠内排入少量再生水，持续15-20天，以对微生物进行培育。

(7)按实际需要向再生水补水渠排入再生水。

本发明实施例提供一种基于河岸渗滤的再生水补给河道方法，包括：

S11、使再生水进入好氧硝化层，通过好氧硝化层中的砾石和改性沸石吸附再生水中的氨氮，并被砾石和改性沸石上的硝化细菌转化为硝态氮；

S12、使再生水进入反硝化层，通过陶粒、火山岩、涂铁石英砂吸附再生水中的磷，硝态氮被陶粒、火山岩、涂铁石英砂上的反硝化细菌转化为氮气排出；

S13、使再生水进入有机污染物高效去除层，通过砾石和改性沸石吸附有机污染物，并被砾石和改性沸石上的优势菌群降解。

上述基于河岸渗滤的再生水补给河道方法即步骤S11至S13适用于非降雨条件，即步骤S11至S13为非降雨条件下的工作步骤。此时再生水直接从再生水出水管排出，进入再生水补水渠，在具体实施时，在步骤S11之前，还包括：通再生补水渠内的生物挂膜组合填料板和其上的微生物进行吸附和生物降解，初步降解N、P和有机污染物。

在步骤S13之后，再生水会从有机污染物高效去除层的新型生态护坡砖的多孔连接板流出，进入河道，在河道内进行进一步的自净过程，进而通过河床进入地下水，涵养地下含水层。

当处于降雨条件下时，本发明实施例提供的基于河岸渗滤的再生水补给河道方法包括以下工作步骤：

S21、当降雨小2mm时，此时第二电磁阀打来，降雨通过雨水收集管网进入雨水弃流腔，通过第二电磁阀进入城市污水管网进行统一处理。

S22、当降雨大于2mm时，此时第二电磁阀关闭，降雨充满雨水弃流腔后进入，雨水净化池。

S23、雨水进入雨水净化池后，首先通过预测池进行初步沉淀，沉淀后雨水进入集水池，经过滤网进入再生水补水渠。

S24、当降雨强度和再生水补给速度小于渗滤单元的渗滤速度时，降雨和再生水的混合水体重复上述非降雨条件下的工作步骤。

S25、当降雨强度和再生水补给速度大于渗滤单元的渗滤速度时，部分降雨和再生水混合水体通过溢流口进入溢流槽，进入河道，但此时再生水已经被降雨稀释，这部分混合水体进入河道，不会对河道造成污染。另一部分混合水体进入河岸渗滤单元的重复上述非降雨条件下的工作步骤即步骤S11至S13。

在本发明的一个实施例中，可以进行微生物群落投放操作，包括：减小再生水补给量，在向各多功能管内投放各层对应的最新研究发现的新型微生物群落，持续培养15-20天。培养结束后，恢复河岸渗滤单元的再生水补给量。

在投放时，包括以下至少一项：

通过与所述好氧硝化层连通的第一多功能管投放优势硝化菌；

通过与所述反硝化层连通的第二多功能管投放优势反硝化菌；

通过与所述有机污染物高效去除层的第三多功能管投放有机物优势降解菌。

此外，还可以对基于河岸渗滤的再生水补给河道系统进行反冲洗再生，在具体操作时，包括：向各多功能管内投放反冲洗液，分别打开好氧硝化层、反硝化层、有机污染物高效去除层同一纵排溢流槽的小孔隙连接板、实心连接板、多孔连接板若干个，在该溢流槽收集反冲洗液，避免对河道造成二次污染。反冲洗结束后，放回各连接板。

本发明提供的基于岸坡渗滤的再生水补给河道系统和方法具有如下的优点：

1.再生水在河岸顶部补水，经过河岸渗滤-生物处理系统，有效去除再生水中的氮、磷及有污染物，在再生水进入河道前进行进一步深度处理，防止再生水补给河道富营养化现象的发生。进一步地增加了河道内水体的含氧量，从而有利于河道内天然的自净过程，大大减小了受再生水补给的地下水污染风险；

2.初期降雨通过弃流，排入城市污水管网，避免了降雨对再生水补给河道的面源污染，有利于河道生态健康；

3.经过初期降雨弃流的洁净降雨，通过雨水净化池沉淀，进入再生水补水渠，一部分直接进入河道，另一部分经过河岸渗滤系-生物单元，一定程度上对河岸渗滤系-生物单元进行了反冲洗再生。雨水进入河道对再生水进行稀释，提高了再生水补给河道的自净能力；

4.好氧硝化层及有机污染物高效去除层混合铺设砾石和沸石，砾石可以起到良好的支撑作用，增加好氧硝化层和有机污染物高效去除层的连通性，从而增加含氧量；改性沸石比表面积大，具有很强的氨氮及有机物吸附能力，从而增加氨氮及有机物在好氧硝化层和有机污染物高效去除层的停留时间。且在砾石和沸石层的表面有大量的生物膜，进行高效的好氧硝化及有机物生物降解作用。

5.反硝化层由外向内对称布置直径为2-4cm的陶粒、1-3cm火山岩及1-2cm涂铁石英砂。反硝化层的填料直径由外向内颗粒直径逐渐较小，含氧量低，有利于反硝化反应的进行。同时火山岩、陶粒及涂铁石英砂对磷具有很强的吸附能力，且在火山岩、陶粒及涂铁石英砂表面附着大量反硝化细菌，将从而将硝态氮转化为氮气排出。

6.好氧硝化层及有机污染物高效去除层，布置带格珊盖的多功能管，在反硝化层布设带密封盖的多功能管。第一，可以向多功能管中投放微生物，且多功能管设置在河岸渗滤单元中水流的上游方向，微生物可随水流布满整个河岸渗滤-生物处理单元各层，增强生物降解作用，且可根据相关研究进展，灵活投放不同污染物所对应的微生物；第二，可以通过反冲洗液定期对河岸渗滤-生物处理单元各层进行反冲洗；第三，带格珊盖的多功能管与大气相同，可增加有机污染物高效去除层及好氧硝化层的氧气，增加有机物的生物降解效率。

7.在河岸渗滤-生物处理单元运行状态下，两两护坡砖之间有实心连接盖，防止水流溢出。而在反冲洗过程中，实心连接盖可以打开，在多功能管投放反冲洗液，形成完整的反冲洗回路，对各层进行反冲洗，完成单元的再生水利用，且可在溢流槽回收反冲洗液体，防止对河道造成二次污染。

8.可以灵活应对未来各种再生水补给过程中存在的潜在环境污染物处理问题。首先，可以灵活调整各层微生物结构，从而解决近年来逐渐受到关注的新型有机污染物去除问题。其次，采用的护坡砖的连接板，可以灵活拆卸，不但可以满足对系统填料反冲洗再生的需要，同时可以根据再生水补给量的变化，灵活调节实心连接板的数量，以便再生水通过两两护坡砖之间的中空半圆柱流出，加大河岸渗滤-生物处理单元的渗透性。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (9)

1.一种基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，其特征在于，包括河岸渗滤-生物处理单元，所述河岸渗滤-生物处理单元远离河道的一侧为垂直防渗层，靠近河道的一侧铺设有护坡砖，所述护坡砖与水平方向呈一定角度，在护坡砖与河道底层交界处设有固定桩，在护坡砖及垂直防渗层之间由下向上依次为有机污染物高效去除层、反硝化层、好氧硝化层；其中：

所述好氧硝化层包括第一多功能管及混合铺设的砾石与改性沸石，所述第一多功能管的一端伸入到大气中，另一端伸入到所述混合铺设的砾石与改性沸石中；与所述好氧硝化层对应的护坡砖之间由小空隙连接板连接；

所述反硝化层包括第二多功能管及由外向内对称布置陶粒、火山岩及涂铁石英砂，所述第二多功能管的一端设有密封盖，另一端位于伸入到所述由外向内对称布置陶粒、火山岩及涂铁石英砂中；与所述反硝化层对应的护坡砖之间由实心连接板连接；

所述有机污染物高效去除层包括第三多功能管及混合铺设的砾石与改性沸石，所述第三多功能管的一端伸入到大气中，另一端伸入到所述混合铺设的砾石与改性沸石，与所述有机污染物高效去除层对应的护坡砖之间由多孔连接板连接；

所述护坡砖采用底泥或煤渣烧制而成，包括本体及设置在本体上的溢流槽、出流管及连接板凹槽，所述出流管顶部开口与本体的上表面齐平，且与溢流槽相连通，所述出流管底部突出与本体的下表面设置，所述连接板凹槽设置在溢流槽的底部，连接板凹槽正对出流管，相邻两个护坡砖的溢流槽对接形成溢流通道。

2.根据权利要求1所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，其特征在于，所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统包括再生水补水单元，所述再生水补水单元包括设置在所述好氧硝化层之上的再生水补水渠以及设置在所述再生水补水渠内的生物挂膜组合填料板，所述再生水补水渠采用渗透墙制成，其上设有溢流口。

3.根据权利要求2所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，其特征在于，所述再生水补水渠的底部埋设有多根固定杆，所述生物挂膜组合填料板通过弹性绳固定在所述固定杆之间。

4.根据权利要求2所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，其特征在于，所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统包括雨水净化单元，所述雨水净化单元包括雨水净化池以及设置在所述雨水净化池内的隔离板，所述雨水净化池通过连通管与所述再生水补水渠相连。

5.根据权利要求4所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，其特征在于，所述连通管上设有第二电磁阀。

6.根据权利要求4所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，其特征在于，所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统包括雨水弃流收集单元，所述雨水弃流收集单元包括雨水收集绿地、雨水弃流腔，所述雨水收集绿地由上至下依次为土壤层、河沙层、防渗层，在所述河沙层内设有雨水收集管网，所述雨水收集管网与所述雨水弃流腔相连，所述雨水弃流腔的底部与城市污水管网相连。

7.根据权利要求6所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统，其特征在于，所述雨水收集管网与雨水弃流腔之间设有第一电磁阀，所述第一电磁阀通过导线与雨水弃流装置相连，所述雨水弃流装置设置在所述雨水收集绿地上，用于当降雨量小于预设值时开启所述第一电磁阀。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的基于河岸渗滤的再生水补给河道系统的使用方法，其特征在于，包括：

使再生水进入好氧硝化层，通过好氧硝化层中的砾石和改性沸石吸附再生水中的氨氮，并被砾石和改性沸石上的硝化细菌转化为硝态氮；

使再生水进入反硝化层，通过陶粒、火山岩、涂铁石英砂吸附再生水中的磷，硝态氮被陶粒、火山岩、涂铁石英砂上的反硝化细菌转化为氮气排出；

使再生水进入有机污染物高效去除层，通过砾石和改性沸石吸附有机污染物，并被砾石和改性沸石上的优势菌群降解。

9.根据权利要求8所述基于河岸渗滤的再生水补给河道系统的使用方法，其特征在于，包括以下至少一项：

通过与所述好氧硝化层连通的第一多功能管投放优势硝化菌；

通过与所述反硝化层连通的第二多功能管投放优势反硝化菌；

通过与所述有机污染物高效去除层的第三多功能管投放有机物优势降解菌。