CN110092480A - 一种采煤沉陷区治理方法及水污染控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境治理领域，具体涉及一种采煤沉陷区治理方法及水污染控制系统。它解决了现有采煤沉陷区治理效果不理想的问题。本发明包括采煤沉陷区采用分级分类的治理模式，对水系统营建进行水系梳理，进行生态修复，进行与景观节点结合的模式，并利用室内室外科普相结合的模式，实现有互动性和参与性的科普宣教功能，沉陷区设有引水渠、沉淀池、配水渠、表流湿地、潜流湿地、清水池和出水口。本发明具有有效修复采煤沉陷区的生态环境，通过对沉陷区场地的综合治理,对沉陷区的再利用，为沉陷区所在地的城市发展带来经济、社会和文化价值，并成为国内采煤沉陷区治理的新样板的优点。

Description

一种采煤沉陷区治理方法及水污染控制系统

技术领域

本发明涉及环境治理领域，具体涉及一种采煤沉陷区治理方法及水污染控制系统。

背景技术

我国煤炭资源分布广泛，对于煤炭资源的依赖巨大。由于煤炭资源的不可再生性以及资源开采的积累效应，许多矿业城市已经出现了资源枯竭的情况，并伴随产生大量地质条件复杂，水土破坏严重的采煤沉陷区。采煤塌陷是指由于井下开采煤炭，引起煤炭上覆岩层和地标的下沉，当煤层开采扩大到一定时，在地表就会形成一个比采空区大得多的近似椭圆形的塌陷盆地，使原本平整的土地出现凹凸不平，造成水土流失，季节性或常年积水，最终形成大面积的沉陷区。

虽然现有技术中已有很多关于治理河流、湖泊的水体的富营养化的报道，例如通过植物修复技术清除水体环境中的污染物，包括通过植物修复技术进行水系调控、水质强化净化、水体生态修复等。但是非稳沉的采煤沉陷区处于不断下沉之中，积水区域随着采煤活动的进行而不断扩大，是一个特殊的处于不断的下沉之中的水体环境，因此不能采用单一的生态工程方法对沉陷区水体环境进行治理。如何提供一种方法，可对治理上述处于不断下沉之中的采煤沉陷区水体的污染，避免整个矿区的地下水环境遭受破坏，缓和整个矿区生态环境的恶化，成为有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种有效治理煤矿沉陷区环境的采煤沉陷区治理方法及水污染控制系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种采煤沉陷区治理方法，其特征在于，包括：

S1：采煤沉陷区采用分级分类的治理模式，根据各类型沉陷区特征，为现状每一块沉陷区域选择最适宜的治理模式。

S2：水系统营建进行水系梳理，将现状水体连通，以满足水体生态循环、净化的要求，通过湿地营建的方式，对现状水系进行预处理和净化，增加水体活性，降解有害物质，经过净化成为三类水质。

S3：生态修复通过驳岸恢复、植物群落修复、栖息地恢复，增强水生动植物与驳岸的联系，构建完善的生态群落结构，重建稳定的生态系统，逐步形成生物多样性的生境。

S4：利用现状杨树林和湿地水生植物植被，并以此为基础完善种植特色，营造水上森林植物风貌，充分发掘文化，将其与景观节点结合，并利用室内室外科普相结合的模式，实现有互动性和参与性的科普宣教功能。

在上述的一种采煤沉陷区治理方法中，所述的分级分类的治理模式将沉陷区分为深层沉陷区、中层沉陷区、浅层沉陷区以及生态控制区，所述的深层沉陷区内常年积水，积水较深，将原有积水区结合沉陷区生态治理，中水处理要求，成为水质净化区，所述的中层沉陷区内多为沼泽型湿地，将原有沉降区结合沉陷区生态治理、中水处理要求，成为公园绿地或成为水质净化区，所述的浅层沉陷区内水漾、林草交替，将原有季节性积水区结合沉陷区生态治理、中水处理要求，成为水质净化区，所述的生态控制区为沉陷地边缘10-15m范围内，作为沉陷区域至周边农田、村庄的过度区域，采用生态处理手法，进行湿地生态净化。

在上述的一种采煤沉陷区治理方法中，所述的沉陷区治理范围外的区域采用农田复垦、土地复垦的形式。

在上述的一种采煤沉陷区水污染控制系统中，对现状水系进行预处理和净化包括入湖河流污染治理、农村生活污染治理、农业面源污染防治、工业污染防治和村镇生活污染防治。

一种采煤沉陷区水污染控制系统，包括上述的采煤沉陷区治理方法，其特征在于，所述的沉陷区设有引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口，所述的引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口均通过水道连通。

在上述的一种采煤沉陷区水污染控制系统中，所述的引水渠将沉陷区附近的河流或湖泊等水体引水进入沉淀池，所述的水流经配水渠流入湿地营建系统再进入清水池，所述的清水池内的水通过出水口排放到附近的河流或湖泊等水体内。

在上述的一种采煤沉陷区水污染控制系统中，所述的湿地营建系统包括污染水体、缓冲池、氧化塘、表流湿地和潜流湿地、终沉池，所述的污染水体通过水渠流入缓冲池内，所述的缓冲池内进行悬浮固体沉淀，所述的缓冲池内的水通过水渠流入氧化塘内，所述的氧化塘内设有漂浮性植物，所述的氧化塘的处理后的水分别流入表流湿地和潜流湿地，所述的表流湿地和潜流湿地内进行过滤、沉淀、微生物分解和土壤吸附，所述的表流湿地和潜流湿地内设有湿地植物，经处理后的水最后流入终沉池内，所述的终沉池内进行微生物分解、土壤吸附、植物吸收以及动物捕食。

在上述的一种采煤沉陷区水污染控制系统中，所述的沉淀池还包括大棚净化系统，所述的大棚净化系统包括强化生物膜系统、有毒物质脱除系统、营养盐集约式系统、自净水生态系统、生态滤池系统、出水口、大棚植物繁育系统，所述的大棚植物繁育系统为强化生物膜系统、有毒物质脱除系统、营养盐集约式系统、自净水生态系统提供各种植物进行生物净化，所述的生态滤池系统内的植物返回大棚植物繁育系统进行再繁育。

在上述的一种采煤沉陷区水污染控制系统中，湿地营建系统和清水池内均设有生态修复系统，所述的生态修复系统包括驳岸修复系统、植被修复系统、生物多样性修复系统，所述的驳岸修复系统分为自然驳岸、松木桩驳岸、硬质驳岸、石滩驳岸，所述的植被修复系统为在原有林地的基础上，植入楔形绿地，逐渐由人工林过渡到自然林，形成丰富的群落空间，所述的生物多样性修复系统通过基底恢复、植物群落修复，栖息地恢复，逐步形成生物多样性的生境，构建完善的生态群落结构，重建稳定的生态系统。

在上述的一种采煤沉陷区水污染控制系统中，所述的植被修复系统的植物种类以植物习性划分，在驳岸浅水区域以水生植物为主，包括沉水植物、挺水植物、浮水植物，在驳岸中层水深区域以湿生禾本类植物为主，芦苇、芦竹等,季节性种植花卉，在驳岸深水区以耐水湿的乔木，池杉、落羽杉、河柳、枫杨、乌桕多年生草花等。

与现在技术相比，本发明能够有效修复采煤沉陷区的生态环境，通过对沉陷区场地的综合治理,对沉陷区的再利用，为沉陷区所在地的城市发展带来经济、社会和文化价值，并成为国内采煤沉陷区治理的新样板的优点。

附图说明

图1是本发明的水污染控制系统流程图。

图2是本发明的湿地营建系统流程图。

图3是本发明的大棚净化系统流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本采煤沉陷区治理方法包括：

S1：采煤沉陷区采用分级分类的治理模式，根据各类型沉陷区特征，为现状每一块沉陷区域选择最适宜的治理模式。

S2：对水系统营建进行水系梳理，将现状水体连通，以满足水体生态循环、净化的要求，通过湿地营建的方式，对现状水系进行预处理和净化，增加水体活性，降解有害物质，经过净化成为三类水质。

S3：生态修复通过驳岸恢复、植物群落修复、栖息地恢复，增强水生动植物与驳岸的联系，构建完善的生态群落结构，重建稳定的生态系统，逐步形成生物多样性的生境。

S4：利用现状杨树林和湿地水生植物植被，并以此为基础完善种植特色，营造水上森林植物风貌，充分发掘文化，将其与景观节点结合，并利用室内室外科普相结合的模式，实现有互动性和参与性的科普宣教功能。

进一步细说，分级分类的治理模式将沉陷区分为深层沉陷区、中层沉陷区、浅层沉陷区以及生态控制区，深层沉陷区内常年积水，积水较深，将原有积水区结合沉陷区生态治理，中水处理要求，成为水质净化区，中层沉陷区内多为沼泽型湿地，将原有沉降区结合沉陷区生态治理、中水处理要求，成为公园绿地或成为水质净化区，浅层沉陷区内水漾、林草交替，将原有季节性积水区结合沉陷区生态治理、中水处理要求，成为水质净化区，生态控制区为沉陷地边缘10-15m范围内，作为沉陷区域至周边农田、村庄的过度区域，采用生态处理手法，进行湿地生态净化。深层沉陷区为煤炭采空后地面沉降3m以上的采煤塌陷地，区域内有大面积的积水区和水生植物，中层沉陷区为煤炭采空后地面沉降1-3m的采煤塌陷地，区域内有季节性积水区，浅层沉陷区为煤炭采空后地面沉降1m以内的采煤塌陷地，部分区域有积水。

进一步细说，为了合理利用土地资源，沉陷区治理范围外的区域采用农田复垦、土地复垦的形式。

进一步细说，对现状水系进行预处理和净化包括入湖河流污染治理、农村生活污染治理、农业面源污染防治、工业污染防治和村镇生活污染防治。入湖河流污染治理力度为建设河滨湿地和缓冲区域，对小流域汇集的面源污染实施生态拦截与净化，削减入河污染负荷，在确保防洪防涝前提下，选择生态修复技术，采取工程措施，增加河水入湖前的滞留时间，净化径流污染物，农村生活污染治理为使用城乡生活垃圾一体化处置模式，采用农村有机废弃物处理利用和无机废弃物收集转运，禁止农村垃圾在水体岸边堆放，农业面源污染防治为采取灌排分离等措施控制农田氮磷流失，使用生物农药或高效、低毒、低残留农药，工业污染防治为提高湖区重点行业氮磷污染物排放标准，严格企业环境准入门槛，严格执行环境影响评价制度，强化企业环境监管，加强工业企业的排污监控，杜绝违法排污，村镇生活污染防治为建立城镇生活垃圾收集、中转运输和处理系统，加强村镇生活垃圾的分类回收与资源化利用，提高生活垃圾处理率和资源化利用率。

如图1-3所示，本采煤沉陷区水污染控制系统包括上述的采煤沉陷区治理方法，沉陷区设有引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口，引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口均通过水道连通。

进一步细说，为了引进活水并带动沉陷区的污水流动，引水渠将沉陷区附近的河流或湖泊等水体引水进入沉淀池，水流经配水渠流入湿地营建系统再进入清水池，清水池内的水通过出水口排放到附近的河流或湖泊等水体内。

进一步细说，为了能有效加强水体净化，修复水质，湿地营建系统包括污染水体、缓冲池、氧化塘、表流湿地和潜流湿地、终沉池，污染水体通过水渠流入缓冲池内，缓冲池内进行悬浮固体沉淀，缓冲池内的水通过水渠流入氧化塘内，氧化塘内设有漂浮性植物，氧化塘的处理后的水分别流入表流湿地和潜流湿地，表流湿地和潜流湿地内进行过滤、沉淀、微生物分解和土壤吸附，表流湿地和潜流湿地内设有湿地植物，经处理后的水最后流入终沉池内，终沉池内进行微生物分解、土壤吸附、植物吸收以及动物捕食。

进一步细说，为了解决湿地的季节性问题，进一步保障水质，沉淀池还包括大棚净化系统，大棚净化系统包括强化生物膜系统、有毒物质脱除系统、营养盐集约式系统、自净水生态系统、生态滤池系统、出水口、大棚植物繁育系统，大棚植物繁育系统为强化生物膜系统、有毒物质脱除系统、营养盐集约式系统、自净水生态系统提供各种植物进行生物净化，生态滤池系统内的植物返回大棚植物繁育系统进行再繁育。原尾水经过强化生物膜系统脱氮除磷后将污泥排出，再通过有毒物质脱除系统处理将有毒物质脱除，营养盐集约式系统利用植物吸收水体的营养盐含量，防止水体富营养化，自净水生态系统为“食藻虫-水下森林-微生物”的共生体系，可以增强植物对营养物质的吸收，改变水体氮、磷营养盐循环模式，提高沉陷区的水生态系统对各类污染物质的自净能力，出水口的水通往湿地营建系统。

进一步细说，湿地营建系统和清水池内均设有生态修复系统，生态修复系统包括驳岸修复系统、植被修复系统、生物多样性修复系统，驳岸修复系统分为自然驳岸、松木桩驳岸、硬质驳岸、石滩驳岸，植被修复系统为在原有林地的基础上，植入楔形绿地，逐渐由人工林过渡到自然林，形成丰富的群落空间，生物多样性修复系统通过基底恢复、植物群落修复，栖息地恢复，逐步形成生物多样性的生境，构建完善的生态群落结构，重建稳定的生态系统。通过驳岸恢复系统，可增强水生动植物与驳岸的联系，从而构建完善的生态群落结构，重建稳定的生态系统，逐步形成生物多样性的生境，松木桩驳岸用于水上科普区水生植物分解用松木桩驳岸，建筑、广场、桥梁连接处等为硬质干砌块石驳岸、少量卵石驳岸。成本低且环境美观。

进一步细说，植被修复系统的植物种类以植物习性划分，在驳岸浅水区域以水生植物为主，包括沉水植物、挺水植物、浮水植物，在驳岸中层水深区域以湿生禾本类植物为主，芦苇、芦竹等,季节性种植花卉，在驳岸深水区以耐水湿的乔木，池杉、落羽杉、河柳、枫杨、乌桕多年生草花等。结合植物营建，修复水生态，提高生物多样性，形成“会呼吸”的绿色网架。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种采煤沉陷区治理方法，其特征在于，包括：

S1：采煤沉陷区采用分级分类的治理模式，根据各类型沉陷区特征，为现状每一块沉陷区域选择最适宜的治理模式。

S2：对水系统营建进行水系梳理，将现状水体连通，以满足水体生态循环、净化的要求，通过湿地营建的方式，对现状水系进行预处理和净化，增加水体活性，降解有害物质，经过净化成为三类水质。

S3：生态修复通过驳岸恢复、植物群落修复、栖息地恢复，增强水生动植物与驳岸的联系，构建完善的生态群落结构，重建稳定的生态系统，逐步形成生物多样性的生境。

S4：利用现状杨树林和湿地水生植物植被，并以此为基础完善种植特色，营造水上森林植物风貌，充分发掘文化，将其与景观节点结合，并利用室内室外科普相结合的模式，实现有互动性和参与性的科普宣教功能。

2.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区治理方法，其特征在于，所述的分级分类的治理模式将沉陷区分为深层沉陷区、中层沉陷区、浅层沉陷区以及生态控制区，所述的深层沉陷区内常年积水，积水较深，将原有积水区结合沉陷区生态治理，中水处理要求，成为水质净化区，所述的中层沉陷区内多为沼泽型湿地，将原有沉降区结合沉陷区生态治理、中水处理要求，成为公园绿地或成为水质净化区，所述的浅层沉陷区内水漾、林草交替，将原有季节性积水区结合沉陷区生态治理、中水处理要求，成为水质净化区，所述的生态控制区为沉陷地边缘10-15m范围内，作为沉陷区域至周边农田、村庄的过度区域，采用生态处理手法，进行湿地生态净化。

3.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区治理方法，其特征在于，所述的沉陷区治理范围外的区域采用农田复垦、土地复垦的形式。

4.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区治理方法，其特征在于，对现状水系进行预处理和净化包括入湖河流污染治理、农村生活污染治理、农业面源污染防治、工业污染防治和村镇生活污染防治。

5.一种采煤沉陷区水污染控制系统，包括权利要求1-4任意一项所述的治理方法，其特征在于，所述的沉陷区设有引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口，所述的引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口均通过水道连通。

6.根据权利要求5所述的一种采煤沉陷区水污染控制系统，其特征在于，所述的引水渠将沉陷区附近的河流或湖泊等水体引水进入沉淀池，所述的水流经配水渠流入湿地营建系统再进入清水池，所述的清水池内的水通过出水口排放到附近的河流或湖泊等水体内。

7.根据权利要求5或6任意一项所述的一种采煤沉陷区水污染控制系统，其特征在于，所述的湿地营建系统包括污染水体、缓冲池、氧化塘、表流湿地和潜流湿地、终沉池，所述的污染水体通过水渠流入缓冲池内，所述的缓冲池内进行悬浮固体沉淀，所述的缓冲池内的水通过水渠流入氧化塘内，所述的氧化塘内设有漂浮性植物，所述的氧化塘的处理后的水分别流入表流湿地和潜流湿地，所述的表流湿地和潜流湿地内进行过滤、沉淀、微生物分解和土壤吸附，所述的表流湿地和潜流湿地内设有湿地植物，经处理后的水最后流入终沉池内，所述的终沉池内进行微生物分解、土壤吸附、植物吸收以及动物捕食。

8.根据权利要求5所述的一种采煤沉陷区水污染控制系统，其特征在于，所述的沉淀池还包括大棚净化系统，所述的大棚净化系统包括强化生物膜系统、有毒物质脱除系统、营养盐集约式系统、自净水生态系统、生态滤池系统、出水口、大棚植物繁育系统，所述的大棚植物繁育系统为强化生物膜系统、有毒物质脱除系统、营养盐集约式系统、自净水生态系统提供各种植物进行生物净化，所述的生态滤池系统内的植物返回大棚植物繁育系统进行再繁育。

9.根据权利要求7所述的一种采煤沉陷区水污染控制系统，其特征在于，湿地营建系统和清水池内均设有生态修复系统，所述的生态修复系统包括驳岸修复系统、植被修复系统、生物多样性修复系统，所述的驳岸修复系统分为自然驳岸、松木桩驳岸、硬质驳岸、石滩驳岸，所述的植被修复系统为在原有林地的基础上，植入楔形绿地，逐渐由人工林过渡到自然林，形成丰富的群落空间，所述的生物多样性修复系统通过基底恢复、植物群落修复，栖息地恢复，逐步形成生物多样性的生境，构建完善的生态群落结构，重建稳定的生态系统。

10.根据权利要求9所述的一种采煤沉陷区水污染控制系统，其特征在于，所述的植被修复系统的植物种类以植物习性划分，在驳岸浅水区域以水生植物为主，包括沉水植物、挺水植物、浮水植物，在驳岸中层水深区域以湿生禾本类植物为主，芦苇、芦竹等,季节性种植花卉，在驳岸深水区以耐水湿的乔木，池杉、落羽杉、河柳、枫杨、乌桕多年生草花等。