CN109912036B - 一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，属于河流水质生态治理领域。包括：拦水坝、垃圾收集坝、固定装置、垃圾拦截装置和人工湿地；所述拦水坝安装于河道上游，两端固定在河道两侧；所述拦水坝的下游设置有垃圾拦截装置；所述垃圾拦截装置的一端固定在河道的一侧，另一端固定在固定装置上；所述垃圾收集坝的一端固定在河道的另一侧，另一端固定在固定装置上；所述垃圾拦截装置的下游方设置有人工湿地。本发明具有安装简便，成本低廉，节省人力，并且有较高的垃圾收集效率及水质进化效率的优势。
Description
技术领域
本发明属于河流水质生态治理领域，具体涉及一种城市河道漂浮垃圾收集及水质净化的装置及构建方法。
背景技术
伴随工业的迅速发展与人口的激增，企业的排污与人类的破坏对自然水体造成了巨大的破坏，河道水体富营养化，城市河道中漂浮垃圾，落叶等水体垃圾恶化了河道生态环境，导致水质恶化现象严重，导致流经城市的河流出现黑臭，严重破坏了城市的美感。现有垃圾打捞大多靠人工打捞，且效率不高，浪费人力，无法对河道垃圾进行自动化收集处理。
表面流人工湿地，又称表面湿地系统，是最接近自然湿地的系统，其净化效果优于自然湿地系统。其水力路径以地表推流为主，在污处理过程中，主要是通过植物茎叶的拦截、土壤的吸附过滤和污染物的自然沉降来达到去除污染物的目的。
河道泄洪，河道漂浮垃圾，被污染的水体是城市河道中需要解决的三个主要问题。目前已有的技术皆为单独解决其中某一问题而无法对三者进行结合处理。中国专利CN101575145A 公开了一种河道水质净化及生态修复可调节湿地技术，该技术是在河道内设置高度可调的橡胶坝，在坝的上游种植植物，形成人工湿地，实现对河水的净化。中国专利CN108193656A公布了一种橡胶坝工程河面专用的除污装置及其使用方法，通过漂浮坝袋的拦截及除污阀的收集实现河面除污的效果,而且可与橡胶坝的功能相匹配,不妨碍溢水或泄洪，但两者都无法将城市河道中存在的三个问题进行结合解决。
现有的设备绝大多存在以下问题：1.无法将河道中水质进化、垃圾收集及河道泄洪三大问题进行结合解决，顾此失彼。2.设备大多较为复杂，安装麻烦，成本高昂，后期运行消耗人力且效率不高。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种城市河道漂浮垃圾收集及水质净化装置的构建方法，该结构简单，运行成本低，节约人力的漂浮垃圾收集及水质净化装置，该装置可对河道中的漂浮垃圾进行有效收集，又可对河道水质进行有效的净化，同时在汛期保证河道的正常泄洪。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，包括：拦水坝、垃圾收集坝、固定装置、垃圾拦截装置和人工湿地；
所述拦水坝安装于河道上游，两端固定在河道两侧；
所述拦水坝的下游设置有垃圾拦截装置；
所述垃圾拦截装置的一端固定在河道的一侧，另一端固定在固定装置上；
所述垃圾收集坝的一端固定在河道的另一侧，另一端固定在固定装置上；
所述垃圾拦截装置的下游方设置有人工湿地；
所述垃圾收集坝与其固定的河岸之间围城一个开放的垃圾收集中区。
进一步的，所述拦水坝和垃圾收集坝均为橡胶坝，利用橡胶坝具有可调节高度的特性，根据不同季节的流量，调节坝高，从而控制水流在下游人工湿地的水力停留时间，同时，防止下游水量缺乏造成干涸，所述拦水橡胶坝，在汛期时，橡胶坝可塌坝泄洪。
进一步的，垃圾收集坝的橡胶充气高度高于水面，将漂浮垃圾集中于坝前，定期进行打捞处理。在汛期时，塌坝泄洪。
进一步的，所述垃圾拦截装置与固定的河道一侧的夹角大于90度，呈斜向设计，利用水流作用，促进水面漂浮垃圾进入垃圾收集装置。
进一步的，还包括曝气装置。
进一步的，所述曝气装置包括泵房、曝气管道和曝气孔；
所述泵房安装于河岸一侧；
所述曝气管道从泵房引出，沿垃圾拦截装置延伸至垃圾收集坝。
曝气管道管道中设置曝气孔，由泵房控制开关，曝气促进水面垃圾漂浮物向垃圾收集装置一侧移动，同时增加水体中的溶解氧含量。
进一步的，所述垃圾拦截装置包括塑料浮筒和铁丝拦；
所述铁丝拦网嵌入浮筒内；
所述塑料浮筒由绳索穿过固定在河岸一侧与垃圾收集坝之间；
所述塑料浮筒由绳索穿过固定于河岸一侧与混凝土墙，铁丝拦网嵌入浮筒内，可随水流起伏自由升降。
进一步的，所述人工湿地包括表面流人工湿地。
进一步的，所述人工湿地的基质从上到下分为三层；
包括砾石层、土壤层和粘土层；
所述砾石层厚度为0.1-0.3 m，砾石粒径为13-16 mm；
所述土壤层包括软土和高肥利土；
所述粘土层的粘土渗透系数为0.05-0.035 cm/h，厚度为0.3-0.5 m。
进一步的，所述固定装置距离橡胶坝所在河道的一侧5-10m。
进一步的，所述垃圾收集坝垂直于河岸。
进一步的，所述拦水坝与垃圾拦截装置之间的距离为10-20m；所述固定装置为混凝土桩结构。
进一步的，所述泵房中铺设管道至橡胶坝处，为橡胶坝充气。
所述人工湿地植物主要选用：荇菜、水鳖、慈姑、大薸、芡实、茭白、黑三棱中的3-5种组合。
进一步的，使用本地土壤与本地植物，避免引入外来物造成原生态系统的破坏。
进一步的，在人工湿地河岸采用生态护坡技术，通过植物发达的根系，防止河岸水土流失。
上述装置的具体使用方法为：水流通过拦水坝，减缓流速，水面漂浮垃圾被垃圾拦截装置拦截，在曝气装置的促进下，进入垃圾收集坝围城的垃圾收集区，河道水流进人工湿地，通过湿地一系列物理、化学、生物作用，去除水体种部分污染物质，净化水体。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
垃圾拦截装置可对河道漂浮垃圾进行简单有效的拦截，然后通过垃圾拦截装置形成的斜面将垃圾集中到垃圾收集坝与其固定的河岸之间围城的垃圾收集中，这样可以对垃圾进行有效的收集；
通过将拦水坝和垃圾收集坝设置为橡胶坝，在汛期时，橡胶坝可塌坝泄洪，对河道的泄洪能力不造成影响；
通过设置人工湿地可以对进入城市前的水体进行初步的净化，去除部分污染物。
附图说明：
图1是本发明装置的平面示意图；
图2是人工湿地底层结构图。
附图标记：1、拦水坝；2、垃圾收集坝；3、固定装置；4、垃圾拦截装置；5、垃圾收集区；6、泵房；7、曝气管道；8、曝气孔；9、人工湿地；10、河道；11、粘土层；12、土壤层；13、砾石层；14、湿地植物。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做具体的说明。
如图1所示，一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，包括：拦水坝1、垃圾收集坝2、固定装置3、垃圾拦截装置4、人工湿地5和曝气装置；
拦水坝1安装于河道上游，两端固定在河道两侧；拦水坝1的下游设置有垃圾拦截装置4；垃圾拦截装置4的一端固定在河道的一侧，另一端固定在固定装置3上；垃圾收集坝2的一端固定在河道的另一侧，另一端固定在固定装置上3；垃圾拦截装置4的下游方设置有人工湿地9，垃圾收集坝垂直于河岸。
固定装置3与垃圾收集坝2所在河岸的距离为5-10m。固定装置3可以是混凝土墙。
具体地，拦水坝1安装在河道上游，距垃圾拦截装置4的距离为10-20 m处；垃圾拦截装置4由PE塑料浮筒与铁丝拦网组成，分别固定于河岸一侧与固定装置3之间，呈斜向设计，垃圾拦截装置4与固定的河道一侧的夹角大于90度；垃圾收集坝2与其固定的河岸之间围城一个开放的垃圾收集区5，垃圾收集坝2安装于河岸另一侧与固定装置3之间，固定装置用于进行加固处理；曝气装置由泵房6、曝气管道7、曝气孔8组成，泵房6安装于河岸一侧，曝气管道7从泵房6引出，沿塑料浮筒延伸至垃圾收集区5处，曝气管道7中设置曝气孔8，由泵房6控制开关；人工湿地9采用表面流人工湿地，位于垃圾拦截装置4之后，垃圾收集区5的另一侧河岸，并向河岸延伸一定宽度。
塑料浮筒由绳索穿过固定于河岸一侧与固定装置3之间，铁丝拦网嵌入浮筒内，可随水流起伏自由升降，有效拦截河道漂浮垃圾。
拦水坝2为橡胶坝，充气高度高于水面，将漂浮垃圾集中于坝前，坝前安装垃圾收集网防止垃圾扩散，定期进行打捞处理并更换收集网。
泵房5中铺设管道至拦水坝1和垃圾收集坝2处，为橡胶坝充气。
泵站曝气为设定自动控制与手动控制两种模式。平时为自动控制，曝气量根据河道流量计算设定，每隔2h自动曝气1h。河道10中漂浮垃圾较多或水质较差时，使用手动控制模式手动调节曝气时间与曝气量已到达垃圾收集及水质进化的目的。
人工湿地的基质从上到下分为三层，包括砾石层14，土壤12和粘土层11。砾石层14厚度为0.1-0.3 m，采用粒径较大（13-16 mm）的砾石，防止水流冲散；土壤层12选用软土和高肥力土，用于种植湿地植物14。粘土层11选用渗透系数0.05-0.035 cm/h，厚度0.3-0.5m，起一定防渗作用；人工湿地植物14主要选用：荇菜、水鳖、慈姑、大薸、芡实、茭白、黑三棱中的3-5种组合。土壤与植物都优先选用本地产品。
人工湿地河岸采用生态护坡技术。通过植物发达的根系，防止河岸水土流失。
装置工作时，由上游拦水坝根据水流流量调节高度，以控制河道水体进入人工湿地9的停留时间，提高进化效率。河道10中漂浮垃圾经过垃圾拦截装置4时，漂浮垃圾被铁丝网拦截，并借水流作用自动集中与垃圾收集坝2前，进入垃圾收集网，定期收集。水流缓慢进入人工湿地，借助湿地中植物、微生物的作用降解水体中的污染物，提高水质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，其特征在于，包括：拦水坝、垃圾收集坝、固定装置、垃圾拦截装置和人工湿地；
所述拦水坝安装于河道上游，两端固定在河道两侧；
所述拦水坝的下游设置有垃圾拦截装置；
所述垃圾拦截装置的一端固定在河道的一侧，另一端固定在固定装置上；
所述垃圾收集坝的一端固定在河道的另一侧，另一端固定在固定装置上；
所述垃圾拦截装置的下游方设置有人工湿地；
还包括曝气装置，所述曝气装置包括泵房、曝气管道和曝气孔；
所述泵房安装于河岸一侧；
所述曝气管道从泵房引出，沿垃圾拦截装置延伸至垃圾收集坝；
所述曝气管道上设置有曝气孔。
2.根据权利要求1所述的一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，其特征在于，所述垃圾拦截装置与固定的河道一侧的夹角大于90度。
3.根据权利要求1所述的一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，其特征在于，所述垃圾拦截装置包括塑料浮筒和铁丝拦；
所述铁丝拦网嵌入浮筒内；
所述塑料浮筒由绳索穿过固定在河岸一侧与垃圾收集坝之间。
4.根据权利要求1所述的一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，其特征在于，所述人工湿地包括表面流人工湿地。
5.根据权利要求1所述的一种城市河道漂浮垃圾收集及水质净化的装置，其特征在于，所述人工湿地的基质从上到下分为三层；
包括砾石层、土壤层和粘土层；
所述砾石层厚度为0.1-0.3m，砾石粒径为13-16mm；
所述土壤层包括软土和高肥利土；
所述粘土层的粘土渗透系数为0.05-0.035cm/h，厚度为0.3-0.5m。
6.根据权利要求1所述的一种城市河道漂浮垃圾收集及水质净化的装置，其特征在于，所述固定装置与垃圾收集坝所在河岸的距离为5-10m。
7.根据权利要求1所述的一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，其特征在于，所述垃圾收集坝垂直于河岸。
8.根据权利要求1所述的一种河道漂浮垃圾收集及水质净化系统，其特征在于，所述拦水坝与垃圾拦截装置之间的距离为10-20m；所述固定装置为混凝土桩结构。
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