CN111362523A - 一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统。所述拦截治理系统包括:颗粒物拦截区以及污染净化区;颗粒物拦截区内铺设有拦截区填料层;拦截区填料层填充为起伏表面,根据起伏表面间隔设置垄峰和坡底;坡底处设有贮沙槽及抽沙系统;拦截区填料层内设有颗粒物拦截区廊道;拦截区填料层以上设有自由水层;污染物净化区内铺设有床体填料层;污染物净化区的水位位于床体填料层的表面以下;拦截区填料层与床体填料层通过隔板分隔,自由水层与污染物净化区的顶部通过溢流堰连通;拦截区填料层以及床体填料层种植有挺水植物。采用本发明所提供的拦截治理系统能够通过预防生态系统堵塞来提高其对污染物的净化效率。
Description
技术领域
本发明涉及水污染拦截治理领域,特别是涉及一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统。
背景技术
随着社会经济的发展,生态环境保护观念深入人心,地表径流污染作为面源污染的主要形式,受到越来越广泛的关注,并被逐渐纳入到污染治理清单中。地表径流主要指大气降水或者人工灌溉的过程中产生的在重力作用下沿地表或地下流动的水流。由于地表径流在流动过程中对下垫面的冲刷作用,使其在携带大量泥沙的同时,还含有大量的有机物、营养物质、农药、重金属等污染物,严重影响地表水环境质量。
地表径流具有时空分散性强、成分复杂、瞬时性强和收集困难等特征,国内外主要采用生态方法对其进行治理,其中以人工湿地的使用最为广泛,但径流冲刷会携带很多颗粒物,用人工湿地等生态方法净化径流污染时,过多的固体颗粒物经常使床体堵塞,使系统失去净化能力。为避免床体堵塞,目前在净化径流污染时,多采用表面流人工湿地,但是表面流人工湿地占地面积大,净化效率低,尤其多径流污染中较多的氮磷等污染物,很难达到净化效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,以解决因颗粒物堵塞床体造成的净化效率低的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,包括:颗粒物拦截区以及污染净化区;
所述颗粒物拦截区内铺设有拦截区填料层;所述拦截区填料层填充为起伏表面,根据所述起伏表面间隔设置垄峰和坡底;所述坡底处设有贮沙槽;所述拦截区填料层内设有颗粒物拦截区廊道;所述拦截区填料层的表面以上有自由水层;所述污染物净化区内铺设有床体填料层;所述污染物净化区的水位位于所述床体填料层的表面以下;所述拦截区填料层与所述床体填料层通过隔板分隔,所述自由水层与所述污染物净化区的顶部通过溢流堰连通;所述拦截区填料层以及所述床体填料层种植有挺水植物。
可选的,所述颗粒物拦截区以及所述污染物净化区面积比例范围为1:5-3:25。
可选的,所述颗粒物拦截区廊道为往返式廊道、直线式廊道或曲线式廊道;
所述颗粒物拦截区廊道的宽度范围为25-100cm,深度范围为45-100cm。
可选的,所述颗粒物拦截区还包括:挡板;
所述挡板与所述颗粒物拦截区廊道等宽,并垂直固定于所述垄峰的中心,所述挡板的高度低于所述垄峰;
所述挡板与所述颗粒物拦截区廊道同宽,所述挡板的高度为20-75cm。
可选的,所述颗粒物拦截区还包括:抽沙管以及外置抽沙泵;
所述抽沙管设于所述贮沙槽的底部;所述抽沙管与所述外置抽沙泵相连接。
可选的,所述贮沙槽的深度范围为20-40cm;所述贮沙槽的宽度与所述颗粒物拦截区廊道等宽;所述贮沙槽的长度为20-60cm。
可选的,所述垄峰和所述坡底的连线与水平地面夹角角度范围为15-45°;
所述垄峰处的填料高度范围为25-80cm;所述垄峰相对于所述坡底的高度范围为10-40cm;相邻的两个所述垄峰的间距范围为60-180cm;
所述坡底的宽度与所述颗粒物拦截区廊道等宽;所述坡底的长度为20-60cm。
可选的,所述自由水层的深度范围为15-30cm,所述污染物净化区的水位位于所述床体填料层的表面以下的5-30cm处。
可选的,所述污染物净化区还包括:出水管以及出水井;
所述出水管设于所述污染物净化区的末端底部的居中位置;所述出水管通入所述出水井中;所述出水管与所述污染物净化区相连通,调整所述出水管的倾斜程度以调整所述污染物净化区的水位高度。
可选的,还包括:PLC控制器、溶解氧在线监测探头以及自动升降器;
所述PLC控制器、所述溶解氧在线监测探头以及所述自动升降器相连接;所述溶解氧在线监测探头埋设于所述床体填料层内,所述自动升降器与所述出水管相连接,所述自动升降器用于调整所述出水管的倾斜程度;所述PLC控制器用于根据所述溶解氧在线监测探头检测的溶解氧,控制所述自动升降器调整所述出水管的倾斜程度,以调整所述污染物净化区的水位高度。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:本发明提供了一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,地表径流首先进入颗粒物拦截区,填料表面的起伏式设计,使颗粒物在水平折返式运动的同时呈垂直运动,加上其上种植的湿生挺水植物的阻挡作用,最终沉降在贮沙槽中,从而显著降低进入净化区固体颗粒物数量;当贮沙槽的颗粒物累积到一定程度时,开启外置抽沙机,将沉积颗粒物抽出系统。地表径流从颗粒物拦截区通过溢流堰溢流进入污染物净化区,水平流经填料,在植物、填料及微生物的联合作用下实现污染物的去除,实现了对地表径流中颗粒物的拦截,避免生态系统常见的堵塞问题,从而保证污染物的高效净化及生态治理系统的持久运行,提高了净化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统结构图;
图2为本发明所提供的图1中1-1的剖面示意图;
图3为本发明所提供的图1中2-2的剖面示意图。
符号说明:颗粒物拦截区1;拦截区填料层2;颗粒物拦截区廊道3;起伏表面4;垄峰5;6挡板;坡底7;贮沙槽8;抽沙管9;抽沙泵10;自由水层11;溢流堰12;污染物净化区13;床体填料层14;污染物净化区的水位15;挺水植物16;出水管17;出水井18;溶解氧在线监测探头19;PLC控制器20;自动升降器21。
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。
本发明的目的是提供一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,能够提高污水的净化效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示,一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,包括:颗粒物拦截区1、拦截区填料层2、拦截区廊道3、起伏表面4、垄峰5、挡板6、坡底7、贮沙槽8、抽沙管9、抽沙泵10、自由水层11、溢流堰12、污染物净化区13、床体填料层14、污染物净化区的水位15、挺水植物16、出水管17、出水井18、溶解氧在线监测探头19、PLC控制器20、自动升降器21;其中,所述颗粒物拦截区1与污染物净化区13底部分隔,顶部由溢流堰12连通;所述颗粒物拦截区2内铺设有拦截区填料层;所述拦截区填料层2填充为起伏表面4,根据所述起伏表面4间隔设置垄峰5和坡底7;所述坡底7处设有贮沙槽8;所述拦截区填料层2内设有颗粒物拦截区廊道3;所述拦截区填料层以上设有自由水层11;所述污染物净化区13内铺设有床体填料层14;所述污染物净化区的水位15位于所述床体填料层14的表面以下;所述拦截区填料层2与所述床体填料层14通过隔板分隔,所述自由水层11与所述污染物净化区13的顶部通过溢流堰12连通;所述拦截区填料层2以及所述床体填料层14种植有挺水植物16,所述颗粒物拦截区与所述污染物净化区的面积比例范围为1:5-3:25。
在实际应用中,所述颗粒物拦截区廊道3可以建造为往返式,也可建造为直线式或曲线式,视用地情况设计;所述颗粒物拦截区廊道3宽度为25-100cm,深度45-100cm。
在实际应用中,所述拦截区填料层2表面填充为起伏表面4,填充后间隔设置垄峰5及坡底7;所述坡底7放置贮沙槽8,贮沙槽8底部有抽沙管9与系统外置抽沙泵10相连;贮沙槽8深度为20-40cm,宽度与颗粒物拦截区廊道3等宽,长度为20-60cm。
在实际应用中,所述挡板6与廊道3等宽并预先垂直固定于垄峰中心,挡板6的高度低于垄峰5-10cm;所述挡板6的高度为20-75cm;垄峰5和坡底7连线与水平地面夹角角度为15-45°;2-4垄峰5处填料高度为25-80cm,垄峰5相对于坡底7高度为10-40cm;2-5坡底7宽度与颗粒物拦截区廊道3等宽,长度为20-60cm;相邻垄峰的间距为60-180cm。
在实际应用中,所述颗粒物拦截区1有自由水层11,自由水层11深度为15-30cm;污染物净化区13无自由水层,污染物净化区的水位15位于净化区填料表面以下的5-30cm处;所述污染物净化区13末端底部居中位置设置出水管17,出水管通入出水井18中,出水管与污染物净化区13柔性连接,通过调整出水管倾斜程度控制污染物净化区的水位15高度;所述污染物净化区的水位15高度的控制通过预埋在净化区填料中的溶解氧在线监测探头19,外接PLC控制器20以及自动升降器21实现。
地表径流首先进入颗粒物拦截区,径流中携带的固体颗粒物在狭长廊道内流动,拦截区填料表面的起伏式设计,使颗粒物在水平流动的同时呈垂直运动,加之填料表面栽种湿生挺水植物的拦截作用,使水中颗粒物速率不断降低,并最终沉降在坡底的贮沙槽中。上述设计能够保证进入污染物净化区的固体颗粒物数量显著降低,避免系统堵塞;当贮沙槽中的颗粒物累积到一定程度,开启外置抽沙机,将沉积颗粒物抽出系统。
地表径流从颗粒物拦截区溢流进入污染物净化区后,水平流过床体填料层,在植物、填料及微生物的联合作用下实现污染物的去除。
污染物净化区的出水管为自动可调式,水位调节装置通过PCL控制器与净化区填料中预埋的溶解氧监测探头相连,当溶解氧低于设定值,PCL控制器控制自动升降器降低出水管高度,使水位降低以恢复大气供氧;当系统溶解氧高于设定值,PCL控制器控制自动升降器升高出水管高度,使污染物净化区水位抬高,提高污水处理能力。
基于以上技术方案,以具体实施数值为例,验证本发明的技术效果:
设置进水渠宽度及深度分别为0.12m及0.1m,使径流进入颗粒拦截区。
颗粒拦截区长宽深尺寸2.0×1.5×0.7m,设有4道拦截区廊道,单个廊道长度为1.5m,各道宽0.5m,深度为0.7m;单个廊道内设有两个垄峰和两个贮沙槽。垄峰位于距离进水端0.60m和1.24m处,峰高为0.42m,垄峰内固定垂直挡板,挡板高度0.35m,宽度为0.5m,贮沙槽位于距进水端0.28m和0.92m处的坡底,贮沙槽长宽高尺寸为0.2×0.5×0.3m;相邻垄峰间距为0.64m,颗粒拦截区自由水层0.2m(垄峰顶端至水层上表面距离)。
人工湿地长宽高为4.0×1.5×1.0m,填料高度为0.8m,净化区末端底部居中位置设置U型可升降出水管通入出水井中,管径为D=25mm。净化区床体填料预埋溶解氧在线监测探头,监测位置在表层以下0.2m处。监测探头与PLC控制器相连,以控制出水管道上的自动升降器。
出水管出水高度初始位置为净化区填料表面以下0.2m,当溶解氧在线监测数据在0.2-2mg/L时,出水管出水位置设置保持不变;当溶解氧在线监测数据大于2mg/L时,PLC控制器自动升降器逐次升高,每次升高高度1-3cm;当溶解氧在线监测数据小于0.2mg/L时,PLC控制器自动升降器逐次下降,每次降低高度1-3cm;管道位置每改变一次,停留时间为6h,当溶解氧在线监测数据在0.2-2mg/L时,出水管出水位置恢复到初始位置。
针对地表径流颗粒较多,容易造成生态治理工艺床体堵塞的问题,本发明提供了一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,可实现颗粒物高效拦截,保证后续生态净化设施的持续、高效运行提供技术保障,避免生态系统常见的堵塞问题,从而保证污染物的高效净化及生态治理系统的持久运行。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属本发明方案的保护范围。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,包括:颗粒物拦截区以及污染净化区;
所述颗粒物拦截区内铺设有拦截区填料层;所述拦截区填料层填充为起伏表面,根据所述起伏表面间隔设置垄峰和坡底;所述坡底处设有贮沙槽;所述拦截区填料层内设有颗粒物拦截区廊道;所述拦截区填料层的表面以上设有自由水层;所述污染物净化区内铺设有床体填料层;所述污染物净化区的水位位于所述床体填料层的表面以下;所述拦截区填料层与所述床体填料层通过隔板分隔,所述自由水层与所述污染物净化区的顶部通过溢流堰连通;所述拦截区填料层以及所述床体填料层种植有挺水植物。
2.根据权利要求1所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述颗粒物拦截区以及所述污染物净化区面积比例范围为1:5-3:25。
3.根据权利要求1所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述颗粒物拦截区廊道为往返式廊道、直线式廊道或曲线式廊道;
所述颗粒物拦截区廊道的宽度范围为25-100cm,深度范围为45-100cm。
4.根据权利要求3所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述颗粒物拦截区还包括:挡板;
所述挡板与所述颗粒物拦截区廊道等宽,并垂直固定于所述垄峰的中心,所述挡板的高度低于所述垄峰;
所述挡板与所述颗粒物拦截区廊道同宽,所述挡板的高度为20-75cm。
5.根据权利要求3所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述颗粒物拦截区还包括:抽沙管以及外置抽沙泵;
所述抽沙管设于所述贮沙槽的底部;所述抽沙管与所述外置抽沙泵相连接。
6.根据权利要求5所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述贮沙槽的深度范围为20-40cm;所述贮沙槽的宽度与所述颗粒物拦截区廊道等宽;所述贮沙槽的长度为20-60cm。
7.根据权利要求3所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述垄峰和所述坡底的连线与水平地面夹角角度范围为15-45°;
所述垄峰处的填料高度范围为25-80cm;所述垄峰相对于所述坡底的高度范围为10-40cm;相邻的两个所述垄峰的间距范围为60-180cm;
所述坡底的宽度与所述颗粒物拦截区廊道等宽;所述坡底的长度为20-60cm。
8.根据权利要求1所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述自由水层的深度范围为15-30cm,所述污染物净化区的水位位于所述床体填料层的表面以下的5-30cm处。
9.根据权利要求1所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,所述污染物净化区还包括:出水管以及出水井;
所述出水管设于所述污染物净化区的末端底部的居中位置;所述出水管通入所述出水井中;所述出水管与所述污染物净化区相连通,调整所述出水管的倾斜程度以调整所述污染物净化区的水位高度。
10.根据权利要求1-9任一项所述的起伏表面地表径流污染生态拦截治理系统,其特征在于,还包括:PLC控制器、溶解氧在线监测探头以及自动升降器;
所述PLC控制器、所述溶解氧在线监测探头以及所述自动升降器相连接;所述溶解氧在线监测探头埋设于所述床体填料层内,所述自动升降器与所述出水管相连接,所述自动升降器用于调整所述出水管的倾斜程度;所述PLC控制器用于根据所述溶解氧在线监测探头检测的溶解氧,控制所述自动升降器调整所述出水管的倾斜程度,以调整所述污染物净化区的水位高度。
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