CN110127888B - 一种用于矿山修复选择性渗透排水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，包括排水沟盖板、排水沟、净水层、碎石层、集水槽盖板、集水槽、过滤棒、引水管道、蓄水池。本发明对矿山排水系统进行合理的防洪规划，有效地预防了洪涝灾害，同时对雨水进行沉淀、过滤、净化和利用，为矿山地下水源、植被绿化、生活及工业用水提供了大量的水源补给，采用温度、微波和炭化相结合的技术工艺，高效地消除雨水中的污染物和悬浮颗粒，在可透水区内部设置了可调节不透水膜，对可透水区的出水面积和方向进行定向调节，提高净化后雨水的有效利用率，增设了自制的净水层，增加了净水和用水的面积，同时在整个系统下部增设碎石层，起到预防不均匀沉降和稳固结构的作用。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护和给排水领域，具体是一种用于矿山修复选择性渗透排水系统。
背景技术
目前矿山修复的主要手段为绿色植物覆盖绿化，而地下水源是保证矿山植物生长的必要条件，水源供给不足会导致植物生长减缓甚至停止。矿山在开采的过程中利用了大量的地下水资源，导致地下水减少，土壤含水量下降，不仅无法为采矿工作提供正常的生活用水，也不能为矿山上的植物提供充足的水源供给，因此增加了矿山修复的后期维护成本，影响了矿山修复的植被生长效果。
传统的矿山排水系统为满足修复后的安全和行洪需求，对于排水沟材料的多数都选择不透水混凝土等材料，降雨后雨水沿坡面流入排水沟，由于排水沟的不透水性，渗入地下的水量明显减少，尤其是对于坡面区域，土壤对雨水的吸收和利用率很低，至使矿山修复植被所需要的水源大量流失，植物生长的稳固性严重下降，因此，为了更好涵养地下水源，为矿山植物提供定向水资源，需要提供一种可以可渗透、可净化、可选择的多功能排水系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，包括排水沟盖板、排水沟、净水层、碎石层、集水槽盖板、集水槽、过滤棒、引水管道、蓄水池，所述排水沟盖板位于排水沟上方，所述净水层位于排水沟下方，所述排水沟与集水槽直接相连，所述集水槽盖板位于集水槽上方，所述过滤棒包括过滤盖板、不透水区、透水区、可调节不透水膜，所述过滤盖板位于过滤棒上端，所述不透水区位于过滤盖板下方，所述透水区位于不透水区下方，所述可调节不透水膜位于透水区内侧，所述引水管道与集水槽下端直接相连，所述蓄水池与引水管道直接相连。
优选地，所述排水沟盖板和集水槽盖板均为可拆卸、可透水盖板。
优选地，所述排水沟的材质为多孔轻质混凝土，分布于不同高度的坡面上，位于同一高度上的排水沟底面向所连接的集水槽方向倾斜，倾斜角度为0.3%～1%。
优选地，所述净水层中填充有质量分数分别为20%～30%陶粒、20%～30%炉渣、15%～20%沸石、15%～25%纤维滤料、10%～15%活性炭。
优选地，所述过滤盖板为半球形，外部材质为透水树脂，内部装有过滤吸附颗粒。
优选地，所述过滤附颗粒由以下步骤制备：
（1）将15%～25%尾矿、15%～25%离子交换树脂、30%～40%木纤维素、5%～20%硅胶进行混合均匀、粉碎，过200目筛；
（2）将步骤（1）筛下混合物中加入5%～7%石粉、3%～5%聚丙二醇、2%～3%抗菌剂进行混合均匀、浸泡、烘干、造粒；
（3）将步骤（2）得到混合颗粒物送入反应器，调整反应温度为180℃～200℃，保持温度恒定，持续时间为5min～10min；
（4）将步骤（3）反应后物质进行微波处理，微波功率为480W～560W、保持微波辐射恒定，持续时间为3min～5min；
（5）将步骤（4）微波处理后物质进行炭化处理，炭化温度为760℃～840℃，保持温度恒定，持续时间10min～20min，迅速冷却至室温，得到过滤吸附颗粒。
优选地，所述不透水区设置在集水槽内部，外部材质为不透水树脂，内部设有卵石支撑，预设高度为h。
优选地，所述透水区设置在集水槽下端的土壤中，表面设有透水孔，内部设有卵石支撑，经过滤盖板过滤后的雨水，通过不透水区下渗到透水区，将过滤后雨水扩散到地下。
优选地，所述可调节不透水膜材质为不透水树脂膜，设置在透水区的内侧，通过旋转抽拉对透水区域进行控制，调整透水区域的出水方向。
优选地，所述引水管道将集水槽收集到的雨水引入蓄水池进行储存和利用，根据矿山的地形特点和面积大小设置多个集水槽与一个蓄水池相连。
本发明的有益效果为：
1.本发明对矿山排水系统进行合理的防洪规划，有效地预防了洪涝灾害，同时对雨水进行沉淀、过滤、净化和利用，为矿山地下水源、植被绿化、生活及工业用水提供了大量的水源补给。
2.本发明采用温度、微波和炭化相结合的技术工艺，增加过滤吸附颗粒的比表面积、柔韧性和粘结性，高效地消除雨水中的污染物和悬浮颗粒，增强了滤吸附颗粒的净化性能。
3.本发明不透水区设有一定高度h, 使得雨水在集水槽下端进行有效沉降，去除雨水当中的沙石和碎屑，在高度h处将无沉渣的雨水进行过滤、净化，渗透到矿山地下土壤中，有效地补充了矿山的地下水源。
4.本发明在可透水区内部设置了可调节不透水膜，对可透水区的出水面积和方向进行定向调节，因此，便于根据绿化植物的栽植情况，控制净水后的渗出方向，提高净化后雨水的有效利用率。
5. 本发明的排水沟设置为可透水排水沟，同时在排水沟下端增设了自制的净水层，增加了净水和用水的面积，为矿山土壤涵养提供更多的可利用地下水，同时在整个系统下部增设碎石层，起到预防不均匀沉降和稳固结构的作用。
附图说明
图1为本发明一种用于矿山修复选择性渗透排水系统示意图。
图中1-排水沟盖板，2-排水沟，3-净水层，4-碎石层，5-集水槽盖板，6-集水槽，7-过滤棒，71-过滤盖板，72-不透水区，73-透水区，74-可调节不透水膜，8-引水管道，9-蓄水池，10-雨水，11-沉沙。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地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。
实施例1
一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，包括排水沟盖板1、排水沟2、净水层3、碎石层4、集水槽盖板5、集水槽6、过滤棒7、引水管道8、蓄水池9，所述排水沟盖板1位于排水沟2上方，所述净水层3位于排水沟2下方，所述排水沟2与集水槽6直接相连，所述集水槽盖板5位于集水槽6上方，所述过滤棒7包括过滤盖板71、不透水区72、透水区73、可调节不透水膜74，所述过滤盖板71位于过滤棒7上端，所述不透水区72位于过滤盖板71下方，所述透水区73位于不透水区72下方，所述可调节不透水膜74位于透水区73内侧，所述引水管道8与集水槽6下端直接相连，所述蓄水池9与引水管道8直接相连。
所述排水沟盖板1和集水槽盖板5均为可拆卸、可透水盖板。
所述排水沟2的材质为多孔轻质混凝土，分布于不同高度的坡面上，位于同一高度上的排水沟底面向所连接的集水槽方向倾斜，倾斜角度为0.3%～1%。
所述净水层3中填充有质量分数分别为20%陶粒、20%炉渣、20%沸石、25%纤维滤料、15%活性炭。
所述过滤盖板71为半球形，外部材质为透水树脂，内部装有过滤吸附颗粒。
所述过滤附颗粒由以下步骤制备：
（1）将15%尾矿、15%离子交换树脂、40%木纤维素、5%硅胶进行混合均匀、粉碎，过200目筛；
（2）将步骤（1）筛下混合物中加入7%石粉、5%聚丙二醇、3%抗菌剂进行混合均匀、浸泡、烘干、造粒；
（3）将步骤（2）得到混合颗粒物送入反应器，调整反应温度为180℃，保持温度恒定，持续时间为10min；
（4）将步骤（3）反应后物质进行微波处理，微波功率为480W、保持微波辐射恒定，持续时间为5min；
（5）将步骤（4）微波处理后物质进行炭化处理，炭化温度为760℃，保持温度恒定，持续时间20min，迅速冷却至室温，得到过滤吸附颗粒。
所述不透水区72设置在集水槽6内部，外部材质为不透水树脂，内部设有卵石支撑，预设高度为h。
所述透水区73设置在集水槽6下端的土壤中，表面设有透水孔，内部设有卵石支撑，经过滤盖板71过滤后的雨水，通过不透水区72下渗到透水区73，将过滤后雨水扩散到地下。
所述可调节不透水膜74材质为不透水树脂膜，设置在透水区73的内侧，通过旋转抽拉对透水区域进行控制，调整透水区域的出水方向。
所述引水管道8将集水槽6收集到的雨水引入蓄水池9进行储存和利用，根据矿山的地形特点和面积大小设置多个集水槽6与一个蓄水池9相连。
实施例2
一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，包括排水沟盖板1、排水沟2、净水层3、碎石层4、集水槽盖板5、集水槽6、过滤棒7、引水管道8、蓄水池9，所述排水沟盖板1位于排水沟2上方，所述净水层3位于排水沟2下方，所述排水沟2与集水槽6直接相连，所述集水槽盖板5位于集水槽6上方，所述过滤棒7包括过滤盖板71、不透水区72、透水区73、可调节不透水膜74，所述过滤盖板71位于过滤棒7上端，所述不透水区72位于过滤盖板71下方，所述透水区73位于不透水区72下方，所述可调节不透水膜74位于透水区73内侧，所述引水管道8与集水槽6下端直接相连，所述蓄水池9与引水管道8直接相连。
所述排水沟盖板1和集水槽盖板5均为可拆卸、可透水盖板。
所述排水沟2的材质为多孔轻质混凝土，分布于不同高度的坡面上，位于同一高度上的排水沟底面向所连接的集水槽方向倾斜，倾斜角度为0.3%～1%。
所述净水层中填充有质量分数分别为25%陶粒、25%炉渣、18%沸石、20%纤维滤料、12%活性炭。
所述过滤盖板71为半球形，外部材质为透水树脂，内部装有过滤吸附颗粒。
所述过滤附颗粒由以下步骤制备：
（1）将20%尾矿、20%离子交换树脂、35%木纤维素、12%硅胶进行混合均匀、粉碎，过200目筛；
（2）将步骤（1）筛下混合物中加入6%石粉、4%聚丙二醇、3%抗菌剂进行混合均匀、浸泡、烘干、造粒；
（3）将步骤（2）得到混合颗粒物送入反应器，调整反应温度为190℃，保持温度恒定，持续时间为8min；
（4）将步骤（3）反应后物质进行微波处理，微波功率为520W、保持微波辐射恒定，持续时间为4min；
（5）将步骤（4）微波处理后物质进行炭化处理，炭化温度为800℃，保持温度恒定，持续时间15min，迅速冷却至室温，得到过滤吸附颗粒。
所述不透水区72设置在集水槽6内部，外部材质为不透水树脂，内部设有卵石支撑，预设高度为h。
所述透水区73设置在集水槽6下端的土壤中，表面设有透水孔，内部设有卵石支撑，经过滤盖板71过滤后的雨水，通过不透水区72下渗到透水区73，将过滤后雨水扩散到地下。
所述可调节不透水膜74材质为不透水树脂膜，设置在透水区73的内侧，通过旋转抽拉对透水区域进行控制，调整透水区域的出水方向。
所述引水管道8将集水槽6收集到的雨水引入蓄水池9进行储存和利用，根据矿山的地形特点和面积大小设置多个集水槽6与一个蓄水池9相连。
实施例3
一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，包括排水沟盖板1、排水沟2、净水层3、碎石层4、集水槽盖板5、集水槽6、过滤棒7、引水管道8、蓄水池9，所述排水沟盖板1位于排水沟2上方，所述净水层3位于排水沟2下方，所述排水沟2与集水槽6直接相连，所述集水槽盖板5位于集水槽6上方，所述过滤棒7包括过滤盖板71、不透水区72、透水区73、可调节不透水膜74，所述过滤盖板71位于过滤棒7上端，所述不透水区72位于过滤盖板71下方，所述透水区73位于不透水区72下方，所述可调节不透水膜74位于透水区73内侧，所述引水管道8与集水槽6下端直接相连，所述蓄水池9与引水管道8直接相连。
所述排水沟盖板1和集水槽盖板5均为可拆卸、可透水盖板。
所述排水沟2的材质为多孔轻质混凝土，分布于不同高度的坡面上，位于同一高度上的排水沟底面向所连接的集水槽方向倾斜，倾斜角度为0.3%～1%。
所述净水层中填充有质量分数分别为30%陶粒、30%炉渣、15%沸石、15%纤维滤料、10%活性炭。
所述过滤盖板71为半球形，外部材质为透水树脂，内部装有过滤吸附颗粒。
所述过滤附颗粒由以下步骤制备：
（1）将25%尾矿、15%离子交换树脂、30%木纤维素、20%硅胶进行混合均匀、粉碎，过200目筛；
（2）将步骤（1）筛下混合物中加入5%石粉、3%聚丙二醇、2%抗菌剂进行混合均匀、浸泡、烘干、造粒；
（3）将步骤（2）得到混合颗粒物送入反应器，调整反应温度为200℃，保持温度恒定，持续时间为5min；
（4）将步骤（3）反应后物质进行微波处理，微波功率为560W、保持微波辐射恒定，持续时间为3min；
（5）将步骤（4）微波处理后物质进行炭化处理，炭化温度为840℃，保持温度恒定，持续时间10min，迅速冷却至室温，得到过滤吸附颗粒。
所述不透水区72设置在集水槽6内部，外部材质为不透水树脂，内部设有卵石支撑，预设高度为h。
所述透水区73设置在集水槽6下端的土壤中，表面设有透水孔，内部设有卵石支撑，经过滤盖板71过滤后的雨水，通过不透水区72下渗到透水区73，将过滤后雨水扩散到地下。
所述可调节不透水膜74材质为不透水树脂膜，设置在透水区73的内侧，通过旋转抽拉对透水区域进行控制，调整透水区域的出水方向。
所述引水管道8将集水槽6收集到的雨水引入蓄水池9进行储存和利用，根据矿山的地形特点和面积大小设置多个集水槽6与一个蓄水池9相连。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)
1.一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，包括排水沟盖板、排水沟、净水层、碎石层、集水槽盖板、集水槽、过滤棒、引水管道、蓄水池，所述排水沟盖板位于排水沟上方，所述净水层位于排水沟下方，所述排水沟与蓄水槽直接相连，所述集水槽盖板位于集水槽上方，所述过滤棒包括过滤盖板、不透水区、透水区、可调节不透水膜，所述过滤盖板位于过滤棒上端，所述不透水区位于过滤盖板下方，所述透水区位于不透水区下方，所述可调节不透水膜位于透水区内侧，所述引水管道与集水槽下端直接相连，所述蓄水池与引水管道直接相连；
所述过滤盖板为半球形，外部材质为透水树脂，内部装有过滤吸附颗粒，所述过滤吸附颗粒由以下步骤制备： （1）将15%～25%尾矿、15%～25%离子交换树脂、30%～40%木纤维素、5%～20%硅胶进行混合均匀、粉碎，过200目筛； （2）将步骤（1）筛下混合物中加入5%～7%石粉、3%～5%聚丙二醇、2%～3%抗菌剂进行混合均匀、浸泡、烘干、造粒； （3）将步骤（2）得到混合颗粒物送入反应器，调整反应温度为180℃～200℃，保持温度恒定，持续时间为5min～10min； （4）将步骤（3）反应后物质进行微波处理，微波功率为480W～560W、保持微波辐射恒定，持续时间为3min～5min； （5）将步骤（4）微波处理后物质进行炭化处理，炭化温度为760℃～840℃，保持温度恒定，持续时间10min～20min，迅速冷却至室温，得到过滤吸附颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，其特征在于，所述排水沟盖板和集水槽盖板均为可拆卸、可透水盖板。
3.根据权利要求1所述的一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，其特征在于，所述排水沟的材质为多孔轻质混凝土，分布于不同高度的坡面上，位于同一高度上的排水沟底面向所连接的集水槽方向倾斜，倾斜角度为0.3%～1%。
4.根据权利要求1所述的一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，其特征在于，所述净水层中填充有质量分数分别为20%～30%陶粒、20%～30%炉渣、15%～20%沸石、15%～25%纤维滤料、10%～15%活性炭。
5.根据权利要求1所述的一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，其特征在于，所述不透水区设置在集水槽内部，外部材质为不透水树脂，内部设有卵石支撑，预设高度为h。
6.根据权利要求1所述的一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，其特征在于，所述透水区设置在集水槽下端的土壤中，表面设有透水孔，内部设有卵石支撑，经过滤盖板过滤后的雨水，通过不透水区下渗到透水区，将过滤后雨水扩散到地下。
7.根据权利要求1所述的一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，其特征在于，所述可调节不透水膜材质为不透水树脂膜，设置在透水区的内侧，通过旋转抽拉对透水区域进行控制，调整透水区域的出水方向。
8.根据权利要求1所述的一种用于矿山修复选择性渗透排水系统，其特征在于，所述引水管道将集水槽收集到的雨水引入蓄水池进行储存和利用，根据矿山的地形特点和面积大小设置多个集水槽与一个蓄水池相连。
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