CN109928570A - 一种用于削减污染物量的河道净化结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于削减污染物量的河道净化结构，包括河道，河道沿水流方向交替设置为卵石浅滩区、下沉式种植区以及净化装置，卵石浅滩区的河床中铺设有卵石，形成卵石层，用于减缓水流速度和充当生物膜基质，下沉式种植区的河床低于卵石浅滩区的河床，在下沉式种植区的河床上种植有具有净水功能的沉水植物，下沉式种植区与所述卵石浅滩区的交界处设置有净化装置，净化装置内部设置有生物陶粒渗滤层、活化沸石填料层和砾石层。本发明具有河道水体净化效果好、枯水期保证沉水植物生长量、汛期能有效避免高速水流对沉水植物伤害的优点，其用于河道污水净化CODcr去除率高于50％，BOD₅去除率高于40％、SS去除率高于70％、TN去除率高于30％、TP去除率高于30％。

Description

一种用于削减污染物量的河道净化结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及河水处理净化技术领域，具体为一种用于削减污染物量的河道净化结构及其施工方法。

背景技术

江河湖泊作为自然资源和环境的重要载体，具有防洪排涝、灌溉农田、供水、航运和养殖等经济功能、提供生物栖息地而藉以体现生物多样性、调节气候、改善环境、涵养水源和塑造景观等的生态功能，对城市的兴衰、经济的发展与繁荣都有着重要的现实与未来意义。

保护水环境虽然早已成为了人们的共识，但是由于受各种主、客观条件的限制，大量的工业及城市生活尾水因无法得到应有的处理直接排至江河湖泊，不仅对水体造成污染，而且还损及江河湖泊的床体土壤。特别是因水体遭诸如氮、磷及各类重金属元素等的污染而人为地造成水质恶化的状况愈发突出。因此，提高水处理能力和效率并且使污水资源化对于解决我国水资源日趋匮乏具有积极的现实和长远意义。

目前，河道整治的重点是截污治理，治理脏、乱、差和消除水体黑臭。但是截污治理只能解决外源污染，内源污染依然存在，河流的生态功能依然得不到恢复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于削减污染物量的河道净化结构及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于削减污染物量的河道净化结构，包括河道，所述河道沿水流方向交替设置为卵石浅滩区、下沉式种植区以及净化装置，所述卵石浅滩区的河床中铺设有卵石，形成卵石层，用于减缓水流速度和充当生物膜基质，所述下沉式种植区的河床低于卵石浅滩区的河床，在所述下沉式种植区的河床上种植有具有净水功能的沉水植物，所述下沉式种植区与所述卵石浅滩区的交界处设置有净化装置，所述净化装置内部设置有生物陶粒渗滤层、活化沸石填料层和砾石层。

作为本发明的一种优选技术方案，所述砾石层是由火山岩和砂砾石按照体积比1：(1-1.2)均匀混合而成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下沉式种植区和卵石浅滩区沿水流方向的长度均为80-150m，所述卵石层的厚度为30cm，所述卵石的直径为10-30cm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下沉式种植区的河床低于卵石浅滩区的河床1m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述净化装置沿水流方向的厚度为2m，其高度为1m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的沉水植物的种植密度为36丛/m²，株高不小于20cm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的沉水植物为苦草、轮叶黑藻、微齿眼子菜、菹草和马来眼子菜中的两种以上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的沉水植物的覆盖率分别为苦草35％、轮叶黑藻占20％、微齿眼子菜15％、菹草15％、马来眼子菜15％。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的下沉式种植区设置在整体呈直线形的河道中；所述的河道宽度≤20m，枯水期水深≤0.5m。

本发明还提供了一种用于削减污染物量的河道净化结构的施工方法，具体包括以下步骤：

6)按照河道形状来交替划分下沉式种植区和卵石浅滩区；其中，下沉式种植区设置在整体呈直线型的河段；

7)将划分为下沉式种植区的区域的河床向下挖1m深，以形成下沉式种植区；

8)在下沉式种植区的与划分的卵石浅滩区的交界处设置净化装置，所述净化装置沿水流方向的厚度为2m，其高度为1m；

9)将划分为卵石浅滩区的区域的河床向下挖30cm深，然后用大小不等但直径均在10-30cm之间的卵石铺设在河床上形成卵石层，进而形成卵石浅滩区；

10)在下沉式种植区的河床上种植沉水植物，以使下沉式种植区同时形成生态景观区。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、本发明通过在下沉式种植区中种植多种沉水植物的方式来构建河道生态系统及景观，即使在枯水期，下沉式种植区中仍存有可保证沉水植物生长的水量，从而解决了在枯水期沉水植物难以生长以及河道生物多样性缺失的问题。

2、本发明中沉水植物是种植在下沉式种植区中的，流速较快的水流经过卵石浅滩区的冲速后，大部分会从下沉式种植区的顶部通过，对下沉式种植区下部和底部的冲刷力较小，这有效地保护了沉水植物的根系。

3、在每个下沉式种植区前后设置净化装置，净化装置为内部设置有生物陶粒渗滤层、活化沸石填料层和砾石层，其中，生物陶粒渗滤层为高效挂膜轻质陶粒，在物理微观结构方面表现为表面粗糙多微孔，表观为近球形不规则颗粒，表面深褐色、可以有效地去除污水中的COD、氨氮、磷和浊度；活化沸石填料层，沸石是一种天然、无害、无污染的环境友好型材料，具有较好的机械性能；沸石，主要含Na和Ca离子，其中CaO能促进磷的沉淀去除，所以对于污水中磷的去除有很好的效果，同时沸石对于氮有非常好的吸附性能，可到达1.6mol·kg^-1；砾石层由火山岩和砂砾石混合而成，由于加入了具有丰富的比表面积火山岩，使砾石层除了具备良好的吸附性能之外，还有利于微生物的固定与挂膜，有助于微生物在表面生长繁殖，可以间接提高污水中污染物的去除效率；此外，净化装置在汛期可有效抵挡河水的冲刷，为沉水植物的生长提供一个相对稳定的环境。

4、本发明中净化装置和卵石浅滩区中的石块可以作为水生微生物生长的基质，有利于形成具有净水功能的生物膜。

5、在下沉式种植区种植不同的沉水植物可营造成生态景观区，生态景观区和卵石浅滩区交替设置，有利于构建不同的沿河景观。

终上所述，本发明具有河道水体净化效果好、枯水期保证沉水植物生长量、汛期能有效避免高速水流对沉水植物伤害的优点，其用于河道污水净化CODcr去除率高于50％，BOD₅去除率高于40％、SS去除率高于70％、TN去除率高于30％、TP去除率高于30％，且维护方便，使用寿命长，可操作性强。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的A-A向剖示图；

图3为本发明的B-B向剖示图。

图中：1、卵石浅滩区，11、卵石层，2、下沉式种植区，21、沉水植物，3、净化装置，31、生物陶粒渗滤层，32、活化沸石填料层，33、砾石层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种用于削减污染物量的河道净化结构，包括河道，所述河道沿水流方向交替设置为卵石浅滩区1、下沉式种植区2以及净化装置3，所述卵石浅滩区1的河床中铺设有卵石，形成卵石层11，用于减缓水流速度和充当生物膜基质，所述下沉式种植区2的河床低于卵石浅滩区1的河床，在所述下沉式种植区2的河床上种植有具有净水功能的沉水植物21，所述下沉式种植区2与所述卵石浅滩区1的交界处设置有净化装置3，所述净化装置3内部设置有生物陶粒渗滤层31、活化沸石填料层32和砾石层33。

卵石浅滩区1可以作为卵石观察的景观，在汛期也能够减缓水流的速度，有利于保护下沉式种植区2中的沉水植物；此外，卵石还可以作为水生微生物生长的基质，有利于形成具有净水功能的生物膜。在下沉式种植区2中种植沉水植物21，使之形成生态景观区，可起到美化作用，更可以利用沉水植物21提升水体的自净化能力，有效地降解污染物，一举多得。卵石浅滩区1和下沉式种植区2交替设置，使二者形成有机的整体，在汛期，由于下沉式种植区2低于卵石浅滩区1，流速较快的水流经卵石浅滩区1减速带后，从下沉式种植区2顶部和上部流走，从而有效地减少水流对沉水植物21根系的冲刷。在枯水期，水会自然地向处于低处的下沉式种植区2聚积，从而满足了沉水植物21正常生长所需要的水量。

下沉式种植区2与所述卵石浅滩区1的交界处设置净化装置3，净化装置3为内部设置有生物陶粒渗滤层31、活化沸石填料层32和砾石层33，其中，生物陶粒渗滤层31为高效挂膜轻质陶粒，在物理微观结构方面表现为表面粗糙多微孔，表观为近球形不规则颗粒，表面深褐色、可以有效地去除污水中的COD、氨氮、磷和浊度；活化沸石填料层32，沸石是一种天然、无害、无污染的环境友好型材料，具有较好的机械性能；沸石，主要含Na和Ca离子，其中CaO能促进磷的沉淀去除，所以对于污水中磷的去除有很好的效果，同时沸石对于氮有非常好的吸附性能，可到达1.6mol·kg^-1；砾石层33由火山岩和砂砾石混合而成，由于加入了具有丰富的比表面积火山岩，使砾石层除了具备良好的吸附性能之外，还有利于微生物的固定与挂膜，有助于微生物在表面生长繁殖，可以间接提高污水中污染物的去除效率；此外，净化装置在汛期可有效抵挡河水的冲刷，为沉水植物的生长提供一个相对稳定的环境。

在本实施例中，所述砾石层33是由火山岩和砂砾石按照体积比1：(1-1.2)均匀混合而成。

在本实施例中，所述下沉式种植区2和卵石浅滩区1沿水流方向的长度均为80-150m，所述卵石层11的厚度为30cm，所述卵石的直径为10-30cm。所述下沉式种植区2和卵石浅滩区1的长度应当适宜，过长在汛期达不到调节流速的作用，在枯水期也难以实现水的聚积作用；而过短，则不利于工程建设，也不便于景观的营造，影响视觉效果。卵石层11的厚度也应当适宜，过厚会增加建设时的施工量，过浅则达不到景观营造的效果。采用的卵石不易过小，太小易被水流冲走，最终使其在下沉式种植区2中沉积，不利于沉水植物21的生长；如果卵石过大，则会阻碍水体的正常流动。

在本实施例中，所述下沉式种植区2的河床低于卵石浅滩区1的河床1m。下沉式种植区2的河床过深会影响沉水植物采光；过浅则达不到在汛期保护沉水植物21的目的，也难以实现在枯水期聚积水的效果。

在本实施例中，所述净化装置3沿水流方向的厚度为2m，其高度为1m。采用这样规格的材料既满足了实现其功能的基本要求，又最大程度地节约了材料，降低了工程量。

在本实施例中，所述的沉水植物21的种植密度为36丛/m2，株高不小于20cm。沉水植物21种植过密则不利于沉水植物21的生长，过疏则达不到水质净化的目的。而恰当的株高则有利于生态景观的营造。

在本实施例中，所述的沉水植物21为苦草、轮叶黑藻、微齿眼子菜、菹草和马来眼子菜中的两种以上。多种沉水植物21的混种既有利于发挥其各自的优点提高净水效果，又可以营造出不同的植物景观。

在本实施例中，所述的沉水植物21的覆盖率分别为苦草35％、轮叶黑藻占20％、微齿眼子菜15％、菹草15％、马来眼子菜15％。使各沉水种物21的作用得以最大程度地利用。

在本实施例中，所述的下沉式种植区2设置在整体呈直线形的河道中；所述的河道宽度≤20m，枯水期水深≤0.5m。

本发明还提供了一种用于削减污染物量的河道净化结构的施工方法，具体包括以下步骤：

(1)按照河道形状来交替划分下沉式种植区2和卵石浅滩区1；其中，下沉式种植区2设置在整体呈直线型的河段；

(2)将划分为下沉式种植区2的区域的河床向下挖1m深，以形成下沉式种植区2；

(3)在下沉式种植区2的与划分的卵石浅滩区1的交界处设置净化装置3，所述净化装置3沿水流方向的厚度为2m，其高度为1m；

(4)将划分为卵石浅滩区1的区域的河床向下挖30cm深，然后用大小不等但直径均在10-30cm之间的卵石铺设在河床上形成卵石层11，进而形成卵石浅滩区1；

(5)在下沉式种植区2的河床上种植沉水植物21，以使下沉式种植区2同时形成生态景观区。

终上所述，本发明具有河道水体净化效果好、枯水期保证沉水植物生长量、汛期能有效避免高速水流对沉水植物伤害的优点，其用于河道污水净化CODcr去除率高于50％，BOD5去除率高于40％、SS去除率高于70％、TN去除率高于30％、TP去除率高于30％，且维护方便，使用寿命长，可操作性强。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于削减污染物量的河道净化结构，包括河道，其特征在于：所述河道沿水流方向交替设置为卵石浅滩区、下沉式种植区以及净化装置，所述卵石浅滩区的河床中铺设有卵石，形成卵石层，用于减缓水流速度和充当生物膜基质，所述下沉式种植区的河床低于卵石浅滩区的河床，在所述下沉式种植区的河床上种植有具有净水功能的沉水植物，所述下沉式种植区与所述卵石浅滩区的交界处设置有净化装置，所述净化装置内部设置有生物陶粒渗滤层、活化沸石填料层和砾石层。

2.根据权利要求1所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述砾石层是由火山岩和砂砾石按照体积比1：(1-1.2)均匀混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述下沉式种植区和卵石浅滩区沿水流方向的长度均为80-150m，所述卵石层的厚度为30cm，所述卵石的直径为10-30cm。

4.根据权利要求1所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述下沉式种植区的河床低于卵石浅滩区的河床1m。

5.根据权利要求1所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述净化装置沿水流方向的厚度为2m，其高度为1m。

6.根据权利要求1所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述的沉水植物的种植密度为36丛/m²，株高不小于20cm。

7.根据权利要求1或6所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述的沉水植物为苦草、轮叶黑藻、微齿眼子菜、菹草和马来眼子菜中的两种以上。

8.根据权利要求1或7所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述的沉水植物的覆盖率分别为苦草35％、轮叶黑藻占20％、微齿眼子菜15％、菹草15％、马来眼子菜15％。

9.根据权利要求1所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：所述的下沉式种植区设置在整体呈直线形的河道中；所述的河道宽度≤20m，枯水期水深≤0.5m。

10.根据权利要求1所述的一种用于削减污染物量的河道净化结构，其特征在于：还提供了一种用于削减污染物量的河道净化结构的施工方法，具体包括以下步骤：

1)按照河道形状来交替划分下沉式种植区和卵石浅滩区；其中，下沉式种植区设置在整体呈直线型的河段；

2)将划分为下沉式种植区的区域的河床向下挖1m深，以形成下沉式种植区；

3)在下沉式种植区的与划分的卵石浅滩区的交界处设置净化装置，所述净化装置沿水流方向的厚度为2m，其高度为1m；

4)将划分为卵石浅滩区的区域的河床向下挖30cm深，然后用大小不等但直径均在10-30cm之间的卵石铺设在河床上形成卵石层，进而形成卵石浅滩区；

5)在下沉式种植区的河床上种植沉水植物，以使下沉式种植区同时形成生态景观区。