CN109867322A - 一种黑臭水体整治中的生态过滤坝 - Google Patents

Abstract

本发明属于城市黑臭水体整治领域，具体地说是一种黑臭水体整治中的生态过滤坝。所述生态过滤坝直接放置在河床上，顺水流方向依次固定坝、滤料层、格宾石笼坝体及景观堆石；所述固定坝位于整个系统的前端，所述固定坝高于后续滤料层；所述格宾石笼坝体设置在滤料层与景观堆石之间，所述格宾石笼坝体其高度高于滤料层，与固定坝作为滤料层的前后保护屏障，所述景观堆石设置在整个系统的后端。本发明通过在黑臭水体整治项目的河床上设置生态过滤坝，能够有效的去除氨氮、总磷进行吸附，长期运行后的滤料层类似于生物滤池，从而对氨氮、总磷有着累加降解作用，达标后的河水经过格宾石笼坝体进行最后的净化处理。

Description

一种黑臭水体整治中的生态过滤坝

技术领域

本发明属于城市黑臭水体整治领域，具体地说是一种黑臭水体整治中的生态过滤坝。

背景技术

近年来，河道黑臭现象成为了老百姓反映强烈的水环境问题，不仅损害了城市人居环境，也严重影响城市形象。因此，国务院于2016年颁布实施了《水污染防治行动计划》（“水十条”），明确了城市人民政府是整治黑臭水体的责任主体，由住房城乡建设部及时牵头会同环保部、水利部、农业部等部委指导地方落实，并提出了目标：2017年底前，地级及以上城市实现河面无大面积漂浮物，河岸无垃圾，无违法排污口，直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体；2020年底前，地级以上城市建成区黑臭水体均控制在10％以内；到2030年，全国城市建成区黑臭水体总体得到消除。

根据水体黑臭程度的不同，可将黑臭水体细分为“轻度黑臭”和“重度黑臭”两级。黑臭水体的识别和判定可为黑臭水体整治计划制定和整治效果评估提供重要的参考依据，因此是十分必要的。

城市黑臭水体分级的评价指标包括透明度、溶解氧（DO）、氧化还原电位（ORP）和氨氮（NH3-N），污染程度分级标准见表1。地表水环境质量标准基本项目包括水温、pH值、溶解氧、高锰酸钾指数、化学需氧量（COD）、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(以P计)等八项指标。

表1 城市黑臭水体污染程度分级标准

特征指标	轻度黑臭	重度黑臭
			透明度（cm）	25~10*	<10*
溶解氧（mg/L）	0.2~2.0	<0.2
			氧化还原电位（mV）	-200~50	< -200
氨氮（mg/l）	8~15	>15

注：* 水深不足25cm时，该指标按水深的40%取值。

表2 地表水环境质量标准基本项目标准限值

城市黑臭水体的整治应按照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本技术路线具体实施，其中控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提。各地应结合黑臭水体污染源和环境条件调查结果，系统分析黑臭水体污染成因，合理确定水体整治和长效保持技术路线。

河道本体水质控制与治理主要采用生态措施实现对河道水质的维护处理，包括曝气、水生植物、水生浮岛等措施，主要用于提升河水中的溶解氧，去除少量氨氮和总磷；其次采用工程类措施实现对河道水质的强化处理，主要通过超磁分离机等措施对河水做“肾透析”净化河水，但是超磁分离机仅去除河水中的SS、TP，提高河水的透明度，对氨氮去除效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于针对氨氮作为黑臭水体整治中的重中之重，现有技术对于河水中氨氮、总磷没有同时较好的去除效果，从而提供一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，不占用岸上用地，直接在河床上建设构筑物，能够有效去除河水中的氨氮、总磷，提高出水水质。

按照本发明提供的技术方案，一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其包括固定坝、滤料层、格宾石笼坝体及景观堆石；生态过滤坝直接放置在河床上，顺水流方向依次固定坝、滤料层、格宾石笼坝体及景观堆石；所述固定坝位于整个系统的前端，阻挡水冲击，防止河水对后续滤料层的破坏，所述固定坝高于后续滤料层；所述滤料层为整个系统的核心部分；所述格宾石笼坝体设置在滤料层与景观堆石之间，所述格宾石笼坝体其高度高于滤料层，与固定坝作为滤料层的前后保护屏障，起着固定滤料层的作用；所述景观堆石设置在整个系统的后端，其采用块石堆砌，主要为河水提供跌落、撞击的作用，从而提升溶解氧浓度。

作为本发明的进一步改进，所述固定坝及滤料层与河道常水位持平，格宾石笼坝体高于滤料层，低于固定坝高度，整个系统不能影响河道整体的行洪排涝能力。

作为本发明的进一步改进，所述固定坝采用浆砌块石，浆砌块石粒径为0.5~0.8m，砂浆采用C30混凝土。

作为本发明的进一步改进，所述滤料层由沸石和携载絮凝剂轻石堆积，所述沸石和携载絮凝剂轻石粒径分别为10mm，堆积密度为1.2~1.5g/cm3，并采用孔径5mm的石笼网加固；再依次放置第一土工布、稻草帘及粗河砂，并用素土整平整平。

作为本发明的进一步改进，所述第一土工布采用250~350g/m2的规格，粗河砂厚度为30cm。

作为本发明的进一步改进，所述格宾石笼坝体上部为矩形，矩形宽度为1.5~2.0m，总高度为1.5~2.0m。

作为本发明的进一步改进，所述格宾石笼坝体采用鹅卵石堆积，并用孔径10mm的格宾石笼网加固，再放置第二土工布，并用素土整平整平。

作为本发明的进一步改进，所述鹅卵石粒径为3~5cm，堆积密度为1.2~1.5g/cm3；所述第二土工布采用250~350g/m2的规格。

作为本发明的进一步改进，所述景观堆石采用的块石规格粒径0.5~0.8m。

作为本发明的进一步改进，所述滤料层中沸石和携载絮凝剂轻石的质量比例为：3~8:1。

作为本发明的进一步改进，所述生态过滤坝中的土层，fak=160kPa，如坐落在淤泥层，则采用抛石挤淤换填。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

（1）本发明通过过滤层可对河水中的氨氮、总磷进行吸附，长期运行后的滤料层类似于生物滤池，从而对氨氮、总磷有着累加降解作用。达标后的河水经过格宾石笼坝体进行最后的净化处理，最终河水在景观堆石上撞击、跌落，起到一定的充氧作用，完成了整个景观过程。

（2）本发明能去除河水中的氨氮、总磷，可根据水质的提升要求确定生态过滤坝的规模尺寸，直接在河床上布置，节约用地。

（3）本发明结构简单、操作管理方便、运行稳定、景观效果好，尤其针对于城区段用地紧张的黑臭水体整治。

（4）目前黑臭水体整治中氨氮、总磷的削减是难点，本发明通过在黑臭水体整治项目的河床上设置生态过滤坝，整个装置基本为生态型构筑物，能够有效的去除氨氮、总磷，且不占地，维护方便、经济适用、效果卓越的特点。

附图说明

图 1 为本发明的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝的断面布置图。

图 2 为图1中生态过滤坝的格宾石笼坝体大样图。

图 3 为图1中生态过滤坝的俯视图。

附图标记说明：图中：1-固定坝；2-滤料层；3-格宾石笼坝体；4-景观堆石； 5-第一土工布；6-稻草帘；7-粗河砂；8-素土整平； 9-格宾石笼；10-第二土工布；11-素土整平。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1-图3所示，一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其包括固定坝1、滤料层2、格宾石笼坝体3、景观堆石4、第一土工布5、稻草帘6、粗河砂7、素土整平8、格宾石笼9、第二土工布10及素土整平11。

按照工程设计要求，检测河道来水水质，确定整治目标为Ⅲ类水体，拟采用生态过滤坝的。

表3 整治目标

序号	分析项目	来水水质	Ⅲ类	去除率
					1	PH	6.84	6~9	达标
2	色度mg/L
					3	溶解氧mg/L	3	≥5	增加2mg/L
4	CODmg/L	30	≤20	33%
					5	BOD5mg/L	3	≤4	达标
6	总磷mg/L	0.31	≤0.2	35%
					7	总氮mg/L
8	氨氮mg/L	2.36	≤1.0	58%
					9	悬浮物mg/L	12	无	无

结论：设施处理规模为0.168m3/s，河道断面按50m宽*2m高计，流速为6m/h，主要去除物为：COD，总磷，氨氮。

本发明生态过滤坝直接放置在河床上，河道宽度为50m，固定坝为梯形，上部宽度为1m，下部宽度为1.5m，总高度为2m。

按顺水流方向依次固定坝1、滤料层2、格宾石笼坝体3、景观堆石4。所述固定坝1位于整个系统的最前端，所述固定坝1采用浆砌块石，浆砌块石粒径为0.5~0.8m，砂浆采用C30混凝土；主要作用是阻挡水冲击，防止河水对后续滤料层2的破坏，固定坝的设计需结合河道常水位和洪水位，不能影响河道的行洪排涝能力，同时要高于后续滤料层2。

本发明整个系统中最高的部分为固定坝1，滤料层2尽量与河道常水位持平，格宾石笼坝体3略高于滤料层2，低于固定坝1高度，整个系统不能影响河道整体的行洪排涝能力。所述的滤料层2为整个系统的核心部分，它承担着整个系统的主要净化能力，由于沸石对于氨氮有着较好的吸附能力，携载絮凝剂的轻石对于总磷有着较好的吸附能力，因此对于常规黑臭水体整治，可结合原水中氨氮、总磷的浓度情况，需确定沸石和携载絮凝剂轻石的比例和重量，按照河床宽度、平整度、河道水文等要求最终确定滤料层2的主体尺寸。

所述滤料层2由沸石和携载絮凝剂轻石堆积，所述沸石和携载絮凝剂轻石粒径分别为10mm，堆积密度为1.24g/cm3，并采用孔径5mm的石笼网加固；再依次放置第一土工布5、稻草帘6及粗河砂7，并用素土整平8整平。所述第一土工布5采用300g/m2的规格，粗河砂7厚度为30cm。所述滤料层2中沸石和携载絮凝剂轻石的质量比例为：3~8:1。

本发明所述的格宾石笼坝体3为整个系统的第三部分，其高度高于滤料层2，固定坝1作为滤料层2的前后保护屏障，起着固定滤料层2的作用。所述格宾石笼坝体3上部为矩形，矩形宽度为1.5m，总高度为1.8m，所述格宾石笼坝体3采用鹅卵石堆积，并用孔径10mm的格宾石笼网9加固，再放置第二土工布10，并用素土整平11整平。所述鹅卵石粒径为3~5cm，堆积密度为1.24g/cm3；所述第二土工布10采用300g/m2的规格。

本发明所述的景观堆石4是整个系统的最后部分，它采用块石堆砌，主要为河水提供跌落、撞击的作用，从而提升溶解氧浓度；所述景观堆石4采用的块石规格粒径0.5~0.8m。

本发明整个系统建设在好土层上，fak=160kPa，承载力满足要求;如坐落在淤泥层，则可采用抛石挤淤换填，处理至好土层即可。

本发明一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其步骤为：

a. 设计时按照河水流量和水质提升的要求，确定滤料层的质量和比例；

b. 按照河道宽度、流速、常水位、水位等水文信息，确定固定坝、滤料层、格宾石笼坝体的尺寸；

c. 确定固定坝、滤料层、格宾石笼坝体的其它参数，最后结合景观确定景观堆石；

d. 施工时按照先上游后下游，先下层后上层的顺序施工；

e. 后期运行维护为定期对滤料层的滤料进行清理，防止杂物垃圾堵塞。

本发明包括固定坝、滤料层、格宾石笼坝体、景观堆石四个部分，主要部分为滤料层，生态过滤坝直接建在河床中，来水先越过固定坝，其次经过滤料层进行过滤，通过过滤层可对河水中的氨氮、总磷进行吸附，长期运行后的滤料层类似于生物滤池，从而对氨氮、总磷有着累加降解作用。达标后的河水经过格宾石笼坝体进行最后的净化处理，最终河水在景观堆石上撞击、跌落，起到一定的充氧作用，完成了整个景观过程。本发明通过在黑臭水体整治项目的河床上设置生态过滤坝，整个装置基本为生态型构筑物，能够有效的去除氨氮、总磷，且不占地，具有结构简单、维护方便、经济适用、效果卓越的特点。

Claims (10)

1.一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述生态过滤坝包括固定坝（1）、滤料层（2）、格宾石笼坝体（3）及景观堆石（4）、生态过滤坝直接放置在河床上，按顺水流方向依次固定坝（1）、滤料层（2）、格宾石笼坝体（3）、景观堆石（4）；所述固定坝（1）位于整个系统的前端，阻挡水冲击，防止河水对后续滤料层（2）的破坏，所述固定坝（1）高于后续滤料层（2）；所述格宾石笼坝体（3）设置在滤料层（2）与景观堆石（4）之间，所述格宾石笼坝体（3）其高度高于滤料层（2），与固定坝（1）作为滤料层（2）的前后保护屏障，所述景观堆石（4）设置在整个系统的后端。

2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述固定坝（1）及滤料层（2）与河道常水位持平，格宾石笼坝体（3）高于滤料层（2），低于固定坝（1）高度，整个系统不能影响河道整体的行洪排涝能力。

3.根据权利要求1所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述固定坝（1）采用浆砌块石，浆砌块石粒径为0.5~0.8m，砂浆采用C30混凝土。

4.根据权利要求1所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述滤料层（2）由沸石和携载絮凝剂轻石堆积，所述沸石和携载絮凝剂轻石粒径分别为10~15mm，堆积密度为1.2~1.5g/cm3，并采用孔径5~8mm的石笼网加固；再依次放置第一土工布（5）、稻草帘（6）及粗河砂（7），并用素土整平（8）整平。

5.根据权利要求4所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述第一土工布（5）采用250~350g/m2的规格，粗河砂（7）厚度为30~40cm。

6.根据权利要求1所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述格宾石笼坝体（3）上部为矩形，矩形宽度为1.5~2.0m，总高度为1.5~1.8m。

7.根据权利要求6所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述格宾石笼坝体（3）采用鹅卵石堆积，并用孔径10mm的格宾石笼网（9）加固，再放置第二土工布（10），并用素土整平（11）整平。

8.根据权利要求7所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述鹅卵石粒径为3~5cm，堆积密度为1.2~1.5g/cm3；所述第二土工布（10）采用250~350g/m2的规格。

9.根据权利要求1所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述景观堆石（4）采用的块石规格粒径为0.5~0.8m。

10.根据权利要求1所述的一种黑臭水体整治中的生态过滤坝，其特征是：所述滤料层（2）中沸石和携载絮凝剂轻石的质量比例为：3~8:1。