CN110295572A - 一种前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，可有效解决滤坝堵塞引起的后期清理维护困难的问题，其解决的技术方案是，坝基上依次设置有前置坝体、单体框和后置坝体，前置坝体由3×3的格宾网构成，格宾网内填充有砾石、沸石，后置坝体由3道阶梯型砾石构成，前置坝体和后置坝体之间设置有由钢筋构成的单体框，单体框内装载净水基质，单体框下部沿水流方向平行设置有反冲洗管，反冲洗管在迎水面和背水面的进水口均装有阀门，单体框两侧设置有钢筋混凝土壁，钢筋混凝土壁顶部两侧设有三角形溢流孔，本发明大大简化了后期维护清理难度，不会产生堵塞现象，能长时间地提高反硝化效果，是生态滤坝上的创新。

Description

一种前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝
技术领域
本发明涉及河流环境保护领域，特别是一种前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝。
背景技术
水是生命之源，对于人类的生存和发展的重要性不言而喻，日常的生产、生活都不离开水。伴随着城市化、工业化的快速发展，人们的生活水平逐步提高，但同时带来的水资源消耗、水环境破坏现象却日趋严重。河流是我国当前水生态系统当中的关键构成部分，因此维护河流生态环境，恢复河流生态系统对于我国生态保护具有重要的意义。
生态滤坝又称透水坝或过滤坝，结合快速渗滤原理和人工湿地原理，采用砾石和碎石在被污染的河道中人工垒筑坝体，通过基质的吸附与过滤以及生物作用净化水质。目前主要是通过对坝体生态基质的改进从而提高滤坝的强化净化能力。但是在自然条件下，河流中含有大量的悬浮固体颗粒，遭到滤坝的拦截后就被吸附在坝体空隙中，因为清理更换不及时极易发生堵塞现象，且更换难度大。运行时间一长，生态透水坝就变成溢流坝，失去了原有的行洪和去污效果，达不到保护河流生态环境系统的初衷。
现场试验发现，滤坝堵塞严重制约了其过水效率及净水能力，滤坝在河道中运行3个月后，其滤水效率仅为最初的三分之一，并且净水能力降低约35%，随着运行时间的继续延长，其滤水效率与净水能力继续下降。因此，生态滤坝的改进是目前亟需解决的问题。
发明内容
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，可有效解决滤坝堵塞引起的后期清理维护困难的问题，保证了其滤水效率及净水能力。
本发明解决的技术方案是，包括坝基、坝体，坝基上依次设置有前置坝体、单体框和后置坝体，前置坝体由3×3的格宾网构成，格宾网内填充有砾石、沸石，后置坝体由3道阶梯型砾石构成，前置坝体和后置坝体之间设置有由钢筋构成的单体框，单体框内装载净水基质，单体框下部沿水流方向平行设置有反冲洗管，反冲洗管在迎水面和背水面的进水口均装有阀门，单体框两侧设置有钢筋混凝土壁，钢筋混凝土壁顶部两侧设有三角形溢流孔，三角形溢流孔外侧设有反冲洗水溢流槽。
本发明结构简单，造价低，便于维护管理，前置坝体由可拆卸的三层格宾网组成，大大简化了后期维护清理难度，不会产生堵塞现象，使用寿命长，同时基质球缓慢释放碳源，能长时间地提高反硝化效果，此外，坝体中部净水基质内设定经实验调试确定的空隙率，使得反冲洗效果大大提升，极大程度地防止堵塞，是生态滤坝上的创新。
附图说明
图1为本发明的结构剖面主视图。
图2为本发明的结构俯视图。
图3为本发明的净水基质的结构示意图。
图4为本发明的格宾网的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-4给出，本发明包括坝基、坝体，坝基9上依次设置有前置坝体1、单体框和后置坝体2，前置坝体1由3×3的格宾网5构成，格宾网内填充有砾石、沸石，后置坝体2由3道阶梯型砾石构成，前置坝体1和后置坝体2之间设置有由钢筋构成的单体框4，单体框4内装载净水基质8，单体框4下部沿水流方向平行设置有反冲洗管6，反冲洗管6在迎水面和背水面的进水口均装有阀门，单体框4两侧设置有钢筋混凝土壁7，钢筋混凝土壁7顶部两侧设有三角形溢流孔3，三角形溢流孔3外侧设有反冲洗水溢流槽10。
为了保证使用效果和使用方便，所述的坝基9是由钢筋混凝土浇筑成的长方形。
所述的净水基质8是由透水承载笼8-1和其内部的缓释碳源基质球8-2构成。
所述的透水承载笼8-1为聚乙烯制成的周壁上均布有通孔的圆球状，直径为95~105 mm，孔径为5~6 mm，悬浮于水中，在单体框4内的填充率为100%。
所述的缓释碳源基质球8-2直径为9~12 mm，在透水承载笼8-1内的填充率为70%~80%。
所述的前置坝体1由可拆卸的3×3格宾网5组成，格宾网5孔径为5~10 mm，第一列格宾网内砾石、沸石的粒径为60~80 mm；第二列格宾网内砾石、沸石的粒径为50~60 mm；第三列格宾网内砾石、沸石的粒径为30~50 mm。
所述的反冲洗管6由PVC制成，孔径为80 mm，管壁上均布有圆孔，孔径为20~30 mm。
所述的三角形溢流孔3孔径为80~100 mm，钢筋混凝土壁7顶部两侧各一排，间距100 mm，三角形溢流孔3外侧为反冲洗溢流槽10，槽宽100 mm。
所述的缓释碳源基质球为专利号201610929155.2的制备方法制成的生态基质颗粒，包括以下步骤：（1）配料：生态基质颗粒是由以下重量计的原料制成：高渗透性多孔无机材料50%～75%、无机结合料20%～25%和缓释碳源3%～5%；所述的高渗透性多孔无机材料为：硅藻土、钙基膨润土或沸石粉中的2种或3种的混合物；所述的无机结合料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰或矿渣硅酸盐水泥的一种，或两种的混合物；所述的缓释碳源为玉米芯；（2）玉米芯改性：将玉米芯粉碎成过40-60目筛的颗粒，加入质量浓度2%的氢氧化钠溶液，浸泡2-4h，用清水冲洗至pH为中性，60℃烘箱中烘干，紫外光照射10h，得改性玉米芯；（3）造粒：将高渗透性多孔无机材料、无机结合料和改性玉米芯使用搅拌机搅拌混合均匀，置入造粒机造粒，在20～25r/min，向造粒机内喷水，使原料逐渐滚动成直径9-12mm的球形颗粒；（4）养护：将制好的球形颗粒平铺在平板上，置于阴凉处，养护3-5天，每天早晚各洒水一次，洒水至颗粒表面湿润，晾干，即成生态基质颗粒。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
本发明具体使用时，包括以下步骤：（1）按照图1所示构建坝基。
（2）将缓释碳源基质球分装于直径95~105 mm的透水承载笼组成净水基质，并将该净水基质装于内嵌格宾网的钢筋单体框内中，高度和宽度与前后坝体保持一致，厚度由所用净水基质而定。
（3）将粒径60~80、50~60、30~50 mm的砾石、沸石分别填充于迎水面的3×3的格宾网中，起均匀布水和分级拦截颗粒悬浮物的作用。将装载净水基质的钢筋单体框置于坝体中部，起到缓释碳源的作用，并营造微厌氧环境，为硝化细菌的生长代谢提供场所。背水面设置3道阶梯型石笼格宾网，由砾石填充，防止坝后水体倒灌引发堵塞。
（4）将多孔反冲洗管布设于生态滤坝底部，布设密度为生态滤坝中部坝体底面积的1/6~1/4，净水基质下部的反冲洗管道每间隔5 cm开设孔径为20~30 mm的圆孔，反冲洗管连接坝后潜水泵进行供水，反冲洗频率视实际情况而定，一般为每3~4个月反冲洗一次。
（5）当水量过大时河水则从两侧钢筋混凝土壁上的溢流孔流出，再经溢流槽导向坝后。
（6）若生态滤坝前置堵塞严重，失去透水净化效果，则对前置坝体及时进行清洗更换，若坝体中部堵塞严重，打开反冲洗管道阀门，连接潜水泵，向净水基质内冲水，促使各基质球间、基质球与冲洗水流间进行碰撞、摩擦，净水基质内堵塞物质从三角形溢流孔带出，每次反冲洗后立即清洗两侧溢流槽内悬浮物。
（7）为防止生态滤坝堵塞，保证净化效果，前置的三道坝体第一道3~6月一换洗，第二道6~9月一换洗，第三道9~12月一换洗，坝体中部3~4个月一反冲洗。
由上述可以看出，本发明生态滤坝较其它滤坝的优势之处在于：
结构简单，造价低，便于维护管理，能够极大的解决来水悬浮物，前置坝体可拆卸式大大简化了后期维护清理难度，滤坝中部布设的反冲洗管避免了基质堵塞引起的滤水不畅妨碍过水、净水效率降低、后期维护清理难度高的缺点，且坝体中部净水基质填充率为70%~80%，存在的20%~30%的空隙率大大提高了反冲洗时各基质球间、基质球与冲洗水流间的碰撞、摩擦，有利于从三角形溢流孔带出坝体中部堵塞物质，极大的避免了滤坝堵塞情况的发生，同时基质球缓慢释放碳源，能长时间地提高反硝化效果，与同类型的滤坝相比，坝体中部净水基质间设定经实验调试确定的最佳空隙率，提高了反冲洗时各基质球间、基质球与冲洗水流间的碰撞与摩擦，易带出基质上附着物，使反冲洗效果大大提高，极大程度地防止堵塞。
本发明结构简单，造价低，便于维护管理，前置三列坝体第一列3~6月一换洗，第二列6~9月一换洗，第三列9~12月一换洗，具体换水时间可根据河流内悬浮物浓度进行适当调整，与同类型的滤坝相比，该前置三列坝体能够极大的解决来水悬浮物，不会产生堵塞现象，可拆卸式大大简化了后期维护清理的难度，能有效避免滤坝堵塞，使用寿命长，同时基质球缓慢释放碳源，能长时间地提高反硝化效果，可将河水总氮从16.31mg/L稳定降低至8.47mg/L，去除率达到了48.1%，与同类型的普通生态滤坝相比，提高了约16个百分点，同时，本发明在实际河流内运行6个月后，总氮的去除率仍稳定在40%以上，过水能力稳定在原先的80%以上，具备脱氮效果好、防堵塞、易清理维护、运行稳定的优点，是生态滤坝上的创新，有良好的经济和社会效益。

Claims (9)

1.一种前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，包括坝基、坝体，其特征在于，坝基(9)上依次设置有前置坝体(1)、单体框和后置坝体(2)，前置坝体(1)由3×3的格宾网(5)构成，格宾网内填充有砾石、沸石，后置坝体(2)由3道阶梯型砾石构成，前置坝体(1)和后置坝体(2)之间设置有由钢筋构成的单体框(4)，单体框(4)内装载净水基质(8)，单体框(4)下部沿水流方向平行设置有反冲洗管(6)，反冲洗管(6)在迎水面和背水面的进水口均装有阀门，单体框(4)两侧设置有钢筋混凝土壁(7)，钢筋混凝土壁(7)顶部两侧设有三角形溢流孔(3)，三角形溢流孔(3)外侧设有反冲洗水溢流槽(10)。
2.根据权利要求1所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的坝基(9)是由钢筋混凝土浇筑成的长方形。
3.根据权利要求1所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的净水基质(8)是由透水承载笼(8-1)和其内部的缓释碳源基质球(8-2)构成。
4.根据权利要求1所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的透水承载笼(8-1)为聚乙烯制成的周壁上均布有通孔的圆球状，直径为95~105mm，孔径为5~6mm，悬浮于水中，在单体框(4)内的填充率为100%。
5.根据权利要求1所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的缓释碳源基质球(8-2)直径为(9~12) mm，在透水承载笼(8-1)内的填充率为70%~80%。
6.根据权利要求1所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的前置坝体(1)由可拆卸的3×3格宾网(5)组成，格宾网(5)孔径为5~10mm，第一列格宾网内砾石、沸石的粒径为60~80mm；第二列格宾网内砾石、沸石的粒径为50~60mm；第三列格宾网内砾石、沸石的粒径为30~50mm。
7.根据权利要求1所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的反冲洗管(6)由PVC制成，孔径为80mm，管壁上均布有圆孔，孔径为20~30mm。
8.根据权利要求1所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的三角形溢流孔(3)孔径为80~100mm，钢筋混凝土壁(7)顶部两侧各一排，间距100mm，三角形溢流孔(3)外侧为反冲洗溢流槽(10)，槽宽100mm。
9.根据权利要求3所述的前置可拆卸式反冲洗防堵塞生态滤坝，其特征在于，所述的缓释碳源基质球为专利号201610929155.2的制备方法制成的生态基质颗粒，包括以下步骤：（1）配料：生态基质颗粒是由以下重量计的原料制成：高渗透性多孔无机材料50%～75%、无机结合料20%～25%和缓释碳源3%～5%；所述的高渗透性多孔无机材料为：硅藻土、钙基膨润土或沸石粉中的2种或3种的混合物；所述的无机结合料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰或矿渣硅酸盐水泥的一种，或两种的混合物；所述的缓释碳源为玉米芯；（2）玉米芯改性：将玉米芯粉碎成过40-60目筛的颗粒，加入质量浓度2%的氢氧化钠溶液，浸泡2-4h，用清水冲洗至pH为中性，60℃烘箱中烘干，紫外光照射10h，得改性玉米芯；（3）造粒：将高渗透性多孔无机材料、无机结合料和改性玉米芯使用搅拌机搅拌混合均匀，置入造粒机造粒，在20～25r/min，向造粒机内喷水，使原料逐渐滚动成直径9-12mm的球形颗粒；（4）养护：将制好的球形颗粒平铺在平板上，置于阴凉处，养护3-5天，每天早晚各洒水一次，洒水至颗粒表面湿润，晾干，即成生态基质颗粒。
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