CN110776118A - 一种用于河水处理的梯度反应墙 - Google Patents

一种用于河水处理的梯度反应墙 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于河水治理的梯度反应墙，涉及河流治理技术领域，梯度反应墙包括若干立柱、水位调节单元、梯度曝气单元；其中，所述水位调节单元与所述立柱相连，用于对梯度反应墙上游和下游的水位差进行调节；所述梯度曝气单元设置于所述立柱的上部，河水通过所述梯度曝气单元从所述梯度反应墙的上游流入下游。本发明提供的用于河水治理的梯度反应墙，通过对梯度反应墙上游和下游的水位进行调节，利用梯度反应墙上游和下游的水位差提供的水力梯度，来实现对河水的治理；该方法不需增加外部机械来提供动力，因此能够持续对河水进行治理，延长对河水治理效果的持续时间。

Description

一种用于河水处理的梯度反应墙
技术领域
本发明涉及河流治理技术领域，具体而言，涉及一种用于河水处理的梯度反应墙。
背景技术
城市河道黑臭治理，在我国是一个亟待解决、重中之重的问题。现阶段的环境治理，特别是水环境治理明显滞后于经济的发展和人民群众对生活环境的要求，所以必须着力开展城市黑臭河道的治理工作。
现阶段城市黑臭河水治理大多分为人工曝气、底泥疏浚、生物治理等方法，这些方法都在河水治理中起到了很大的作用，但是均存在着河水治理的效果持续时间不够理想的问题。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高河水治理效果的持续时间。
为解决上述问题，本发明提供一种用于河水治理的梯度反应墙，包括若干立柱、水位调节单元、梯度曝气单元；其中，
所述水位调节单元与所述立柱相连，用于对梯度反应墙上游和下游的水位差进行调节；
所述梯度曝气单元设置于所述立柱的上部，河水通过所述梯度曝气单元从所述梯度反应墙的上游流入下游。
可选地，所述水位调节单元包括淤泥过滤器，所述淤泥过滤器设置于所述立柱的底部。
可选地，所述淤泥过滤器与所述立柱可拆卸连接。
可选地，所述水位调节单元还包括浮动挡板，所述浮动挡板设置于所述立柱的上部。
可选地，所述浮动挡板设置于相邻所述立柱之间；所述浮动挡板的两侧均与所述立柱滑动连接。
可选地，所述浮动挡板的重力为所述浮动挡板浸没于河水中时浮力的0.8倍。
可选地，所述梯度曝气单元包括设置于所述立柱顶部的墙体，以及设置于所述墙体上的曝气孔；所述曝气孔的进水口的截面积小于所述曝气孔的出水口的截面积。
可选地，所述梯度曝气单元还包括拦截网，所述拦截网设置于所述曝气孔的进水口。
可选地，所述拦截网与所述墙体可拆卸连接。
可选地，所述梯度反应墙还包括生物净化单元，所述生物净化单元与所述梯度曝气单元相间设置。
与现有技术相比，本发明所述的用于河水处理的梯度反应墙具有如下优势：
本发明提供的用于河水治理的梯度反应墙，通过对梯度反应墙上游和下游的水位进行调节，利用梯度反应墙上游和下游的水位差提供的水力梯度，来实现对河水的治理；该方法不需增加外部机械来提供动力，因此能够持续对河水进行治理，延长对河水治理效果的持续时间。
附图说明
图1为本发明所述的梯度反应墙的结构简图；
图2为本发明所述的梯度反应墙的侧视图。
附图标记说明：
1-立柱；2-水位调节单元；21-淤泥过滤器；22-浮动挡板；3-梯度曝气单元；31-墙体；32-曝气孔；33-拦截网；4-生物净化单元；41-生物净化槽；42-生物净化平台；5-河堤；6-上游水位；7-下游水位。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
为解决目前河水治理的治理效果持续时间不长的问题，本发明日工一种用于河水治理的梯度反应墙，参见图1、图2所示，本发明提供的梯度反应墙包括若干立柱1、水位调节单元2、梯度曝气单元3；其中，水位调节单元2与立柱1相连，用于对梯度反应墙上游和下游的水位差进行调节；梯度曝气单元3设置于立柱1的上部，河水通过梯度曝气单元3从梯度反应墙的上游流入下游，利用梯度反应墙上游和下游的水位差对河水进行曝气。
本发明提供的梯度反应墙沿与河水流动垂直的方向设置于河道中；立柱1位于两侧的河堤5围成的河道中，是梯度反应墙的支撑结构；立柱1的数量根据河道的宽度而定；立柱1的材质可以为不锈钢，也可以为混凝土；本发明优选该立柱1为混凝土立柱。
通过设置与立柱1相连的水位调节单元2，来对梯度反应墙上游的水位进行调节，使梯度反应强上游和下游的水位形成水位差，由此，河水经过梯度曝气单元3从梯度反应墙的上游流入梯度反应墙的下游时，会产生一定的水力梯度，河水在水力梯度的作用下，一方面可提高水流速度，增强氧气在河水中的传递与扩散，另一方面能够增加河水与氧气的接触面积，从而迅速氧化有机物厌氧降解时产生的致黑臭物质，加速河流水体自清洁，从而在不需增加外部机械的情况下，通过河水流动过程中的水力梯度，来实现对河水的治理。
本发明提供的用于河水治理的梯度反应墙，通过对梯度反应墙上游和下游的水位进行调节，利用梯度反应墙上游和下游的水位差提供的水力梯度，来实现对河水的治理；该方法不需增加外部机械来提供动力，因此能够持续对河水进行治理，延长对河水治理效果的持续时间。
本发明中的水位调节单元2包括淤泥过滤器21，该淤泥过滤器21设置于立柱1的底部，即淤泥过滤器21与立柱1相连，且位于河道的底部。
淤泥处理器21选用渗透系数较小的材质，使得水不能直接通过淤泥处理器21，该淤泥处理器21一方面与位于河道中的若干立柱1一起对水位进行调节，另一方面还对河底的淤泥进行拦截，起到净化河水的作用。
其中淤泥处理器21与立柱1共同作用来对水位进行调节的过程中，按照如下公式进行计算：
Figure BDA0002276420460000051
其中A为梯度反应墙上游河水的过水面积，A1为梯度反应墙下游河水的过水面积，A2为梯度反应墙在水中的横截面积；v1、v2分别为梯度反应墙下游河道和梯度反应墙上游河道的水流速度；上述公式中的第二个公式为标准伯努利方程；将上述两公式相结合，通过对淤泥处理器21的高度和立柱1的尺寸进行调整，对梯度反应墙上游的水位进行调节，使得梯度反应墙上游和下游的水位差满足对梯度曝气单元3提供水力梯度的需求，从而达到通过梯度曝气单元3在不需增加外部机械的情况下，通过河水流动过程中的水力梯度，来实现对河水的治理；本发明有选梯度反应强上游和下游的水位差范围为5～10mm，以便于在保证梯度反应墙上游和下游水位差提供的水力梯度满足曝气需求的同时，节约成本。
由于淤泥过滤器21位于立柱1的底部，河水流动过程中，会将大量淤泥带到该淤泥过滤器21处；为对河水进行清洁，需定期对污泥过滤器21上的淤泥进行清理；因此，为降低对淤泥过滤器21进行清理的难度，本发明优选淤泥过滤器21与立柱1可拆卸连接。
当需要对淤泥过滤器21上的淤泥进行清理时，将淤泥过滤器21从立柱1上拆卸下来，从河水中取出，对淤泥过滤器进行清洗即可；一方面操作方便，避免在水下对淤泥过滤器21进行清洗，有利于降低操作难度；另一方面还可避免在水下对淤泥过滤器21进行清理时淤泥再次进入河水中，影响淤泥处理效果。
淤泥过滤器21与立柱1的具体可拆卸连接方式，可以为任意便于拆卸安装的方式；譬如，可以在立柱1相应位置设置与淤泥过滤器21相适配的安装槽，通过将淤泥过滤器21安装于该安装槽内实现可拆卸连接；本文不对具体的可拆卸连接方式进行限定。
通过淤泥过滤器21，能够清除河水中的底泥、垃圾、生物残体等固态污染物，实现内源污染的控制。
为保证水位调节单元对水位进行调节的效果，本发明的水位调节单元2还包括浮动挡板22，该浮动挡板22设置于立柱1的上部。
具体的，该浮动挡板22位于梯度反应墙的上游一侧；该浮动挡板22与立柱1相连，以保证浮动挡板22处于竖直状态；且使该浮动挡板22的一部分面积露出河水水面，以便于通过调整浮动挡板22位于水中的面积来对梯度反应墙上游的水位进行调节，以保证在梯度反应墙的上游和下游形成水位差。
该浮动挡板22的数量可以为一个，浮动挡板22的两侧分别与河道两侧的河堤相接；为便于对浮动挡板22进行调整，同时为减少材料，降低成本，本发明中浮动挡板22的数量为多个，浮动挡板22的数量根据立柱1的数量而定；每一浮动挡板22均设置于相邻两个立柱1之间；每一浮动挡板22的两侧均与与之相邻的立柱1滑动连接。
浮动挡板22与立柱1滑动连接，可以对浮动挡板22的高度进行调节，从而达到对梯度反应墙上游和下游水位差进行调节目的。
为实现浮动挡板22与立柱1的滑动连接，本发明优选在立柱1上位于梯度反应墙上游的一侧设置有与浮动挡板22相适配的滑动槽；通过将浮动挡板22的两侧分别安装于与之相邻的立柱1上相对应的滑动槽内，实现浮动挡板22与立柱1的滑动连接。
为降低对浮动挡板22进行调节的难度，本发明经过多次实验，优选浮动挡板22的重力为浮动挡板22浸没于河水中时浮力的0.8倍。
当浮动挡板22的重力为浮动挡板22浸没于河水中时收到的浮力的0.8倍时，能够保证浮动挡板22一部分面积露出水面，并使得该浮动挡板22能够随着梯度反应墙上游河水水面的升降而进行升降，从而能够始终保证在梯度反应墙的上游和下游形成水位差。
为实现浮动挡板22的重力为浮动挡板22浸没于河水中时受到的浮力的0.8倍，本发明优选该浮动挡板22为PVC材质的空心挡水板，通过计算，对该空心挡水板的体积进行控制，即可实现浮动挡板22的重力为浮动挡板22浸没于河水中时受到的浮力的0.8倍。
为实现梯度曝气单元3利用水力梯度对河水进行曝气，本发明中的梯度曝气单元3包括设置于立柱1顶部的墙体31，以及设置于墙体31上的曝气孔32；曝气孔32的进水口的截面积小于曝气孔32的出水口的截面积。
在立柱1的顶部设置墙体31，一方面有利于在梯度反应墙的上游与下游形成水位差，另一方面，便于在该墙体31上设置曝气孔32来实现曝气。
曝气孔32的数量根据墙体31的长度而定；位于梯度反应墙上游的河水在墙体31的阻挡下，只能从设置于该墙体31上的曝气孔32流入下游，因此，该曝气孔32相当于墙体31上的泄水孔；河水从该曝气孔32流入下游的过程中，由于水位差的存在，河水流动过程中增加与空气中氧气的接触面积以及接触时间，从而实现曝气，加速河流水体自清洁。
为进一步增加曝气过程中河水与氧气的接触面积，本发明将曝气孔32设置为喇叭状结构，即曝气孔32的进水口的截面积小于曝气孔32的出水口的截面积；其中曝气孔32的进水口是指该曝气孔32位于梯度反应强上游一侧的入口；曝气孔32的出水口是指该曝气孔32位于梯度反应墙下游一侧的出口；河水从上游流入下游时，从进水口进入曝气孔32，并从出水口流出，进入梯度反应墙的下游，将该曝气孔32设置为进水口的截面积小于出水口的截面积的喇叭状结构，有助于在河水流过曝气孔32时，曝气面积逐渐增大，从而提高曝气效果。
为进一步提高对河水处理的效果，本发明的梯度曝气单元3还包括拦截网33，该拦截网33设置于曝气孔32的进水口。
该拦截网33通过与墙体31相连进行固定，并将该拦截网33设置于曝气孔32的进水口处，以便于通过拦截网33对河水上游中的漂浮物进行拦截，从而达到对河水进行治理的目的。为延长拦截网33的使用寿命，本发明优选拦截网33上设置钢丝网来对漂浮物进行拦截。
为便于对拦截网33进行更换及清理，本发明拦截网33与墙体31的连接方式为可拆卸连接；可拆卸连接的具体方式可以为通过在墙体31上设置挂钩，在拦截网33上设置与挂钩相适配的挂环，通过挂钩与挂环相连实现墙体31对拦截网33的固定；也可以通过螺钉连接等方式来将拦截网33连接于墙体31上，本文对拦截网33与墙体31可拆卸连接的具体方式不作限定。
此外，为提高河水水体的自净化能力，本发明提供的梯度反应墙还包括生物净化单元4，该生物净化单元4与梯度曝气单元3相间设置。
生物净化单元4中用于种植植物，种植的植物能够吸收河水中的氮、磷等元素作为营养物质，并通过收获植物体的方式将这些元素从河水中带离，有助于恢复和提高河水的基本功能，提高河水水体的自净化能力。
具体的，本发明中的生物净化单元4包括生物净化槽41和用于对生物净化槽41进行支撑的生物净化平台42；该生物净化平台42与墙体31相连，并设置于梯度反应墙的下游一侧；生物净化槽41中用于种植植物，且该生物净化槽41与曝气孔32相间设置，即每一生物净化槽41均设置于相邻两个曝气孔32之间；为避免从曝气孔32中流出的河水因直接进入生物净化槽41而对生物净化槽41内的植物造成损坏，本发明相邻设置的生物净化槽41与曝气孔32之间不透水。
为使得河水能够进入生物净化槽41内，本发明中生物净化槽41的上沿低于梯度反应墙上游水位6，略高于梯度反应墙下游水位7，或与下游水位7持平；由于河水中水位不会一直保持不变，通过使生物净化槽41得上沿略高于梯度反应墙下游水位7，或与下游水位7持平，既能够在水位波动过程中使河水进入生物净化槽41内，又可避免使生物净化槽41一直浸泡于河水中而对生物净化槽41内的植物造成损坏。
本发明提供的梯度反应墙，可以用于河道较为平稳的非通航城市河流来进行曝气充氧及生态重建，起到截污、曝气、淤泥疏浚、生物治理的综合作用。
本发明提供的梯度反应墙，结构简单，成本低廉，净化效果高效且全面，运行稳定后能够长时间持续对河水进行治理，适于大规模推广。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，包括若干立柱(1)、水位调节单元(2)、梯度曝气单元(3)；其中，
所述水位调节单元(2)与所述立柱(1)相连，用于对梯度反应墙上游和下游的水位差进行调节；
所述梯度曝气单元(3)设置于所述立柱(1)的上部，河水通过所述梯度曝气单元(3)从所述梯度反应墙的上游流入下游。
2.如权利要求1所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述水位调节单元(2)包括淤泥过滤器(21)，所述淤泥过滤器(21)设置于所述立柱(1)的底部。
3.如权利要求2所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述淤泥过滤器(21)与所述立柱(1)可拆卸连接。
4.如权利要求2所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述水位调节单元(2)还包括浮动挡板(22)，所述浮动挡板(22)设置于所述立柱(1)的上部。
5.如权利要求4所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述浮动挡板(22)设置于相邻所述立柱(1)之间；所述浮动挡板(22)的两侧均与所述立柱(1)滑动连接。
6.如权利要求5所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述浮动挡板(22)的重力为所述浮动挡板(22)浸没于河水中时浮力的0.8倍。
7.如权利要求1～6任何一项所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述梯度曝气单元(3)包括设置于所述立柱(1)顶部的墙体(31)，以及设置于所述墙体(31)上的曝气孔(32)；所述曝气孔(32)的进水口的截面积小于所述曝气孔(32)的出水口的截面积。
8.如权利要求7所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述梯度曝气单元(3)还包括拦截网(33)，所述拦截网(33)设置于所述曝气孔(32)的进水口。
9.如权利要求7所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述拦截网(33)与所述墙体(31)可拆卸连接。
10.如权利要求7所述的用于河水治理的梯度反应墙，其特征在于，所述梯度反应墙还包括生物净化单元(4)，所述生物净化单元(4)与所述梯度曝气单元(3)相间设置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115520963A (zh) * 2022-09-22 2022-12-27 江苏龙腾工程设计股份有限公司 一种多功能河道生态拦截带及其净化水质的方法

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