CN112551699A - 一种河流流域面源污染的生态净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河流流域面源污染的生态净化装置及方法，包括装置主体和净化箱，净化箱设置于装置主体的后端并与装置主体可拆卸连接，装置主体前端面横向设有端口，端口内侧面等间距设置有多组贯穿装置主体的滤导管；装置主体左右两侧各设有一个水动轮，且两组水动轮之间通过连杆连接，相邻两组滤导管之间的连杆上设有水车轮，水车轮后侧的装置主体上方设有集液斗，集液斗后侧的装置主体上架设有种植板；滤导管与集液斗位置对应处设有可上下活动的滤网，滤网上端贯穿装置主体上表面且与集液斗下底面可拆卸连接。本发明装置提高拦截污染河流的效率以及处理效果，提高生态净化装置的作用效果。

Description

一种河流流域面源污染的生态净化装置及方法

技术领域

本发明涉及河流治理技术领域，具体是涉及一种河流流域面源污染的生态净化装置及方法。

背景技术

面源污染又称非点源污染，主要由土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药、各种大气颗粒物等组成，通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水等方式进入水、土壤或大气环境，随着农作物化肥施用、工业不断发展等，大量河流都面临着面源污染及治理的问题。

而对于河流流域面源污染无法做到采用传统水处理的方式进行处理，如将污水集中收集处理后再排放等方式，河流的流动性等限制了传统水处理的处理方式，而面临日益严峻的河流污染问题，尚需一种更为合理的河流流域面源污染的处理，同时，结合生态治理的理念将河流污染处理与生态处理相结合，来提高对环境的修复作用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种河流流域面源污染的生态净化装置及方法。

本发明的技术方案是：一种河流流域面源污染的生态净化装置，包括装置主体和净化箱，所述净化箱设置于装置主体的后端并与装置主体可拆卸连接，所述装置主体前端面横向设有一组用于水流进水的端口，所述端口内侧面等间距设置有多组贯穿装置主体的滤导管，所述净化箱的进水口与各个所述滤导管连通；

所述装置主体左右两侧各设有一个水动轮，且两组所述水动轮之间通过连杆连接，相邻两组滤导管之间的所述连杆上设有水车轮，装置主体与水车轮位置对应处设有通槽，所述水车轮后侧的装置主体上方设有集液斗，所述集液斗下底面左右两侧分别设有一组第一弹簧与装置主体表面连接，集液斗后侧的装置主体上架设有用于种植生态净水植物的种植板，所述种植板四角各通过连接柱与装置主体上表面连接；

所述集液斗与种植板所对应一侧下部设有控制仓门，且所述种植板与控制仓门位置对应处设有触发顶板，所述控制仓门与集液斗的出水口滑动连接且通过设置的第二弹簧控制其闭合；

所述滤导管与集液斗位置对应处设有可上下活动的滤网，所述滤网上端贯穿装置主体上表面且与集液斗下底面可拆卸连接，且装置主体下底面与各个滤导管位置对应处设有集渣槽，且滤网与集渣槽位置对应处的滤导管处设有通孔，且所述通孔处配设有与滤网配设的刮夹板。

本发明生态净化装置通过水动轮及相关组件使本装置能够利用水流动力进行多项功能的实现，如通过水流带动水动轮转动使各个水车轮进行转动提升水至集液斗中，使集液斗能够定期进行种植板的放水，从而可进行更多植物的种植从而一定程度上提高了生态植物的种植要求及选择范围，还可以根据美观等因素种植景观植物进行生态净化的同时进行生态净水处理；

同时利用集液斗升降作用对各个滤导管的滤网进行升降带动，从而配合刮夹板对滤网进行刮动而实现防堵清淤，通过这一系列功能的实现从而提高生态净化装置拦截污染河流的效率以及处理效果，提高生态净化装置的作用效果。

进一步地，所述净化箱具体为与水平面倾斜30-50°设置的腔体结构，其内等间距设有多组网板，净化箱后侧面设有长条形的出水口，所述相邻两个网板之间的网层填充有用于净水的净水填料。通过净化箱的多层网板设置满足多种填料的装载，作为本装置的主要净水构件，通过上述设置可以提高净水效果的同时增强净水的效率。

进一步地，各个相邻滤导管间隙的装置主体上还设有填料配重箱，所述填料配重箱呈长条形且其等间距设有多组管孔，各个所述管孔处均插接有可上下调节升降的填料套管，所述填料套管内卡接有装载混合填料的填料管。通过设置填料配重箱不仅可以提高生态净化装置的放置稳定性，并且通过各个填料管装载填料对水位下水流进行长期的净化处理作用。

更进一步地，所述填料套管具体由上、下端板件以及用于连接上、下端板件的两组边柱构成，填料套管中部空腔用于卡接填料管，两组所述边柱上设有螺纹，所述填料配重箱上与填料套管位置对应处转动设有用于配合螺纹传动的螺纹齿环，且所述螺纹齿环外端面设有用于与齿轮杆啮合传动的齿面；所述齿轮杆转动设置于螺纹齿环一侧的填料配重箱上，各个所述填料套管下端的板件均设有配重块。通过上述结构设计，可以对填料套管进行更易拆装及高度调节的操作，从而满足在投入使用后对填料管内填料进行定期的补充替换等操作。

进一步地，所述种植板内设有多个等分的凹槽，且种植板后侧面边缘设有多个导流槽，所述生态净水植物包括挺水花卉、浮水花卉以及沉水花卉中的一种或多种。通过设置多个凹槽有利于在种植板进行不同区域的花卉种植，有利于进行合理的分区满足景观布置需求。

进一步地，所述装置主体左右两侧面各贴设有一组用于防碰撞的橡胶垫，且装置主体左右两侧面上部设有多组用于连接的钩环，各个所述水车轮上罩设有罩盖，所述罩盖与装置主体可拆卸连接。通过上述设置可以进一步的提高本装置的使用便捷性，通过钩环的设置可以便于相邻两个生态净化装置的并排连接以及靠岸的生态净化装置与岸边的连接固定，通过罩盖可以有效防护水车轮。

进一步地，所述水车轮具体由轮体以及周向设置在轮体圆周的多组活动水斗构成，所述活动水斗两端通过轴杆与轮体连接，所述集液斗前侧面与水车轮位置对应处设有用于拨动活动水斗的拨板。通过上述设置可以有效的满足集液斗与其配合作用效果。

一种河流流域面源污染的生态净化装置的方法，包括以下步骤：

S1装置配装：根据权利要求1所述的生态净化装置配组装置，并根据河流宽度并排拼接多个生态净化装置以达到截流的目的；

S2填料装填：将步骤S1配装后的装置进行填料装填，将净水填料根据种类以及填料颗粒大小由内侧至外侧对应分装至净化箱对应的网层中，并将选用的混合填料装填至填料套管的填料管中；

S3河流净化：将步骤S1填料装填后的装置横向放置于河流区域中，且靠近两岸的生态净化装置通过绳锚与河岸固定，随后通过装置进行河流截留及净化处理。

更进一步地，所述净水填料包括蛭石和活性炭，并具体根据滤层层数由近到远依次设置粒径由大到小的蛭石和活性炭；所述混合填料按质量分数计包括10-15份蛭石、5-10份棉絮、5-15份石粒和3-8份火成岩粒，其中所述蛭石、石粒和火成岩粒的粒径均为5-30mm。通过上述净水填料以及设置要求，可以有效的提高净化箱对水流的净化处理效果及处理效率，同时通过混合填料的配比，使其能够长期处于水中进行持久的河流吸附及净化处理，从而辅助增强对河流的净化处理效果。

本发明的有益效果是：

(1)本发明生态净化装置通过水动轮及相关组件其通过水流带动水动轮转动使各个水车轮进行转动提升水至集液斗中，使集液斗能够定期进行种植板的放水，从而使种植板控制深度的同时一定程度上提高了生态植物的种植要求及选择范围，还可以根据美观等因素种植景观植物进行生态净化的同时进行生态净水处理。

(2)本发明利用集液斗升降作用对各个滤导管的滤网进行升降带动，从而配合刮夹板对滤网进行刮动而实现防堵清淤，从而提高生态净化装置拦截污染河流的效率以及处理效果，提高生态净化装置的作用效果。

(3)本发明通过净化箱结构以及净水填料和净水填料的填装设置要求，可以有效的提高净化箱对水流的净化处理效果及处理效率，同时通过混合填料的配比，使其能够长期处于水中进行持久的河流吸附及净化处理，从而在配重的同时辅助增强对河流的净化处理效果。

附图说明

图1是本发明生态净化装置结构示意图前视角。

图2是本发明生态净化装置结构示意图后视角。

图3是本发明生态净化装置结构示意图底视角。

图4是本发明图2的A处结构放大图。

图5是本发明隐藏罩盖的生态净化装置结构示意图。

图6是本发明隐藏种植板的生态净化装置结构示意图。

图7是本发明装置主体横剖结构示意图。

图8是本发明净化箱内部结构示意图。

图9是本发明水车轮结构示意图。

图10是本发明集液斗结构示意图。

图11是本发明填料配重箱结构示意图。

图12是本发明填料套管与螺纹齿环等构件的连接关系示意图。

图13是本发明生态净化装置拼组结构示意图。

其中，1-装置主体、11-端口、12-滤导管、13-水动轮、131-连杆、14-水车轮、141-轮体、142-活动水斗、15-通槽、16-滤网、17-集渣槽、18-刮夹板、19-橡胶垫、2-净化箱、21-进水口、22-网板、23-出水口、3-种植板、31-触发顶板、32-凹槽、33-导流槽、4-集液斗、41-第一弹簧、42-控制仓门、43-第二弹簧、44-拨板、5-填料配重箱、51-管孔、52-填料套管、521-板件、522-边柱、53-填料管、54-齿轮杆、55-配重块、56-螺纹齿环、6-罩盖。

具体实施方式

如图1-3所示，一种河流流域面源污染的生态净化装置，包括装置主体1和净化箱2，净化箱2设置于装置主体1的后端并与装置主体1可拆卸连接，装置主体1前端面横向设有一组用于水流进水的端口11，端口11内侧面等间距设置有4组贯穿装置主体1的滤导管12，净化箱2的进水口21与各个滤导管12连通；

其中，如图8所示，净化箱2具体为与水平面倾斜30-50°设置的腔体结构，其内等间距设有4组网板22，净化箱2后侧面设有长条形的出水口23，相邻两个网板21之间的网层填充有用于净水的净水填料。通过净化箱2的4层网板22设置满足多种填料的装载，作为本装置的主要净水构件，通过上述设置可以提高净水效果的同时增强净水的效率；

如图1-3、9所示，装置主体1左右两侧各设有一个水动轮13，且两组水动轮13之间通过连杆131连接，相邻两组滤导管12之间的连杆131上设有3组水车轮14，水车轮14具体由轮体141以及周向设置在轮体141圆周的4组活动水斗142构成，活动水斗142两端通过轴杆与轮体141连接，集液斗4前侧面与水车轮14位置对应处设有用于拨动活动水斗142的拨板44。通过上述设置可以有效的满足集液斗4与其配合作用效果；装置主体1与水车轮14位置对应处设有通槽15，水车轮14后侧的装置主体1上方设有集液斗4，集液斗4下底面左右两侧分别设有一组第一弹簧41与装置主体1表面连接，集液斗4后侧的装置主体1上架设有用于种植生态净水植物的种植板3，种植板3四角各通过连接柱与装置主体1上表面连接；种植板3内设有若干等分的凹槽32，且种植板3后侧面边缘设有7个导流槽33，生态净水植物包括荷花、浮萍；通过设置多个凹槽32有利于在种植板3进行不同区域的花卉种植，有利于进行合理的分区满足景观布置需求；

如图10所示，集液斗4与种植板3所对应一侧下部设有控制仓门42，且种植板3与控制仓门42位置对应处设有触发顶板31，控制仓门42与集液斗4的出水口滑动连接且通过设置的若干组第二弹簧43控制其闭合；用于在蓄积水重力的作用下下压然后触发打开控制仓门42，随后使水流流入种植板3，然后蓄积水释放通过弹簧作用回复至原位；

如图7所示，滤导管12与集液斗4位置对应处设有可上下活动的滤网16，滤网16上端贯穿装置主体1上表面且与集液斗4下底面可拆卸连接，且装置主体1下底面与各个滤导管12位置对应处设有集渣槽17，且滤网16与集渣槽17位置对应处的滤导管12处设有通孔121，且通孔121处配设有与滤网16配设的刮夹板18；

如图6、11、12所示，各个相邻滤导管12间隙的装置主体1上还设有填料配重箱5，填料配重箱5呈长条形且其等间距设有3组管孔51，各个管孔51处均插接有可上下调节升降的填料套管52，填料套管52内卡接有装载混合填料的填料管53，填料套管52具体由上、下端板件521以及用于连接上、下端板件521的两组边柱522构成，填料套管52中部空腔用于卡接填料管53，两组边柱522上设有螺纹，填料配重箱5上与填料套管52位置对应处转动设有用于配合螺纹传动的螺纹齿环56，且螺纹齿环56外端面设有用于与齿轮杆54啮合传动的齿面；齿轮杆54转动设置于螺纹齿环53一侧的填料配重箱5上，各个填料套管52下端的板件521均设有配重块55。通过上述结构设计，可以对填料套管52进行更易拆装及高度调节的操作，从而满足在投入使用后对填料管53内填料进行定期的补充替换等操作；通过设置填料配重箱5不仅可以提高生态净化装置的放置稳定性，并且通过各个填料管53装载填料对水位下水流进行长期的净化处理作用；

如图1所示，装置主体1左右两侧面还各贴设有一组用于防碰撞的橡胶垫19，且装置主体1左右两侧面上部设有多组用于连接的钩环，各个水车轮14上罩设有罩盖6，罩盖6与装置主体1可拆卸连接。通过上述设置可以进一步的提高本装置的使用便捷性，通过钩环的设置可以便于相邻两个生态净化装置的并排连接以及靠岸的生态净化装置与岸边的连接固定，通过罩盖6可以有效防护水车轮14；

本发明生态净化装置通过水动轮13及相关组件使本装置能够利用水流动力进行多项功能的实现，如通过水流带动水动轮13转动使各个水车轮14进行转动提升水至集液斗4中，使集液斗4能够定期进行种植板3的放水，从而可进行更多植物的种植从而一定程度上提高了生态植物的种植要求及选择范围，还可以根据美观等因素种植景观植物进行生态净化的同时进行生态净水处理；

同时利用集液斗4升降作用对各个滤导管12的滤网16进行升降带动，从而配合刮夹板18对滤网16进行刮动而实现防堵清淤，通过这一系列功能的实现从而提高生态净化装置拦截污染河流的效率以及处理效果，提高生态净化装置的作用效果。

采用上述生态净化装置的河流流域面源污染的净化方法，包括以下步骤：

S1装置配装：根据权利要求1的生态净化装置配组装置，并根据河流宽度并排拼接多个生态净化装置以达到截流的目的；

S2填料装填：将步骤S1配装后的装置进行填料装填，将净水填料根据种类以及填料颗粒大小由内侧至外侧对应分装至净化箱2对应的网层中，并将选用的混合填料装填至填料套管52的填料管53中；

其中，净水填料包括蛭石和活性炭，并具体根据滤层层数由近到远依次设置粒径由大到小的蛭石和活性炭，如，上述装置网层为4层，具体为粒径在10-20mm的大粒径蛭石、3-5mm的小粒径蛭石、3-5mm的活性炭颗粒以及1mm的活性炭颗粒；混合填料按质量分数计包括13份蛭石、7份棉絮、12份石粒和5份火成岩粒，其中蛭石、石粒和火成岩粒的粒径均为5-30mm；通过上述净水填料以及设置要求，可以有效的提高净化箱2对水流的净化处理效果及处理效率，同时通过混合填料的配比，使其能够长期处于水中进行持久的河流吸附及净化处理，从而辅助增强对河流的净化处理效果；

S3河流净化：将步骤S1填料装填后的装置横向放置于河流区域中，且靠近两岸的生态净化装置通过绳锚与河岸固定，随后通过装置进行河流截留及净化处理。

上述生态净化装置的使用方法为：

预先根据河流宽度进行多组生态净化装置的并排连接，如图13所示，假使河流宽度为两个生态净化装置的宽度，随后靠近河岸两侧的生态净化装置通过钩环连接绳锚以与河岸连接，从而完成装置的铺设；

当水流通过各个生态净化装置两侧时，带动各个生态净化装置的水动轮13进行转动，从而通过水动轮13的转动带动各个连杆131上的水车轮14进行转动，当蓄满水的活动水斗142随轮体141转动至高位置时并经过集液斗4的拨板44，在拨板44的拨动下使活动水斗142向集液斗4一侧偏转并将蓄满的水倒入集液斗4中，各个水车轮14反复进行直到集液斗4蓄水过多其重力增大，从而下压两组第一弹簧41向下运动，

集液斗4下落时其控制仓门42外侧的翻板与种植板3的触发顶板31配合，在集液斗4以及触发顶板31的作用下实现上推控制仓门42，从而使控制仓门42向上挤压各个第二弹簧43，从而开启控制仓门42使集液斗4蓄积的水流至种植板3，在种植板3上所种植的植物作用下以及水流的蓄积以及上溢，超过导流槽33高度的水溢出排放至装置后侧的河流中，

期间，水流通过滤导管12进入净化箱2，通过滤网16作用对小型漂浮物进行拦截，并在集液斗4的作用下使其滤网16不断的上下抽插，同时配合刮夹板18作用进行滤网16上蓄积杂物的刮除，在重力沉降作用下使蓄积杂物落入集渣槽17内，

同时，生态净化装置的各个填料配重箱5的作用下，通过其填料管53内载填料对生态净化装置下方的水域进行净化吸附处理，期间可通过转动螺纹齿环56进行填料套管52的升降，如需换料时，由于种植板3的连接柱具体为可升降的伸缩杆，在换料前需将触发顶板31向后侧拨动与集液斗4的控制仓门42的翻板错位，随后通过转动齿轮杆54转动带动螺纹齿环56进行转动，在螺纹齿环56的作用下使填料套管52向上运动上顶种植板3，直至配重块55与填料配重箱5底面接触，随后将其上端与填料套管52错位并拉出填料管53，换装完成后，反向操作上述步骤即可完成填料更换的工作，其可以在不影响装置工作的前提下进行填料更换。

河流流域面源污染净化试验

选取本市区一污染河流进行试验，将装置并排架设在河流区域并前后设置两排，两排的生态净化装置错位设置；

净化箱2内各网层由内到位依次具体为粒径在10-20mm的大粒径蛭石、3-5mm的小粒径蛭石、3-5mm的活性炭颗粒以及1mm的活性炭颗粒；

填料管53内填装混合填料具体为按质量分数计包括13份蛭石、7份棉絮、12份石粒和5份火成岩粒，其中蛭石、石粒和火成岩粒的粒径均为5-30mm；

通过处理后上游细小漂浮杂物、恶臭经过处理后有明显的减少，下游水质变清且恶臭气味基本消失，

随后分3次采集生态净水装置上游水样以及下游水样并进行水样分析，发现上游水样中氮磷、硫含量过高，下游水样中氮磷去除率达73％，硫去除率达65％，且下游水样中氮磷、硫含量满足水质排放要求。

Claims (9)

1.一种河流流域面源污染的生态净化装置，包括装置主体(1)和净化箱(2)，所述净化箱(2)设置于装置主体(1)的后端并与装置主体(1)可拆卸连接，其特征在于，所述装置主体(1)前端面横向设有一组用于水流进水的端口(11)，所述端口(11)内侧面等间距设置有多组贯穿装置主体(1)的滤导管(12)，所述净化箱(2)的进水口(21)与各个所述滤导管(12)连通；

所述装置主体(1)左右两侧各设有一个水动轮(13)，且两组所述水动轮(13)之间通过连杆(131)连接，相邻两组滤导管(12)之间的所述连杆(131)上设有水车轮(14)，装置主体(1)与水车轮(14)位置对应处设有通槽(15)，所述水车轮(14)后侧的装置主体(1)上方设有集液斗(4)，所述集液斗(4)下底面左右两侧分别设有一组第一弹簧(41)与装置主体(1)表面连接，集液斗(4)后侧的装置主体(1)上架设有用于种植生态净水植物的种植板(3)，所述种植板(3)四角各通过连接柱与装置主体(1)上表面连接；

所述集液斗(4)与种植板(3)所对应一侧下部设有控制仓门(42)，且所述种植板(3)与控制仓门(42)位置对应处设有触发顶板(31)，所述控制仓门(42)与集液斗(4)的出水口滑动连接且通过设置的第二弹簧(43)控制其闭合；

所述滤导管(12)与集液斗(4)位置对应处设有可上下活动的滤网(16)，所述滤网(16)上端贯穿装置主体(1)上表面且与集液斗(4)下底面可拆卸连接，且装置主体(1)下底面与各个滤导管(12)位置对应处设有集渣槽(17)，且滤网(16)与集渣槽(17)位置对应处的滤导管(12)处设有通孔(121)，且所述通孔(121)处配设有与滤网(16)配设的刮夹板(18)。

2.如权利要求1所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置，其特征在于，所述净化箱(2)具体为与水平面倾斜30-50°设置的腔体结构，其内等间距设有多组网板(22)，净化箱(2)后侧面设有长条形的出水口(23)，所述相邻两个网板(21)之间的网层填充有用于净水的净水填料。

3.如权利要求1所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置，其特征在于，各个相邻滤导管(12)间隙的装置主体(1)上还设有填料配重箱(5)，所述填料配重箱(5)呈长条形且其等间距设有多组管孔(51)，各个所述管孔(51)处均插接有可上下调节升降的填料套管(52)，所述填料套管(52)内卡接有装载混合填料的填料管(53)。

4.如权利要求3所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置，其特征在于，所述填料套管(52)具体由上、下端板件(521)以及用于连接上、下端板件(521)的两组边柱(522)构成，填料套管(52)中部空腔用于卡接填料管(53)，两组所述边柱(522)上设有螺纹，所述填料配重箱(5)上与填料套管(52)位置对应处转动设有用于配合螺纹传动的螺纹齿环(56)，且所述螺纹齿环(56)外端面设有用于与齿轮杆(54)啮合传动的齿面；所述齿轮杆(54)转动设置于螺纹齿环(53)一侧的填料配重箱(5)上，各个所述填料套管(52)下端的板件(521)均设有配重块(55)。

5.如权利要求1所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置，其特征在于，所述种植板(3)内设有多个等分的凹槽(32)，且种植板(3)后侧面边缘设有多个导流槽(33)。

6.如权利要求1所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置，其特征在于，所述装置主体(1)左右两侧面各贴设有一组用于防碰撞的橡胶垫(19)，且装置主体(1)左右两侧面上部设有多组用于连接的钩环，各个所述水车轮(14)上罩设有罩盖(6)，所述罩盖(6)与装置主体(1)可拆卸连接。

7.如权利要求1所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置，其特征在于，所述水车轮(14)具体由轮体(141)以及周向设置在轮体(141)圆周的多组活动水斗(142)构成，所述活动水斗(142)两端通过轴杆与轮体(141)连接，所述集液斗(4)前侧面与水车轮(14)位置对应处设有用于拨动活动水斗(142)的拨板(44)。

8.如权利要求1所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1装置配装：根据权利要求1所述的生态净化装置配组装置，并根据河流宽度并排拼接多个生态净化装置以达到截流的目的；

S2填料装填：将步骤S1配装后的装置进行填料装填，将净水填料根据种类以及填料颗粒大小由内侧至外侧对应分装至净化箱(2)对应的网层中，并将选用的混合填料装填至填料套管(52)的填料管(53)中；

S3河流净化：将步骤S1填料装填后的装置横向放置于河流区域中，且靠近两岸的生态净化装置通过绳锚与河岸固定，随后通过装置进行河流截留及净化处理。

9.如权利要求8所述的一种河流流域面源污染的生态净化装置的方法，其特征在于，将净水填料根据种类以及填料颗粒大小由内侧至外侧对应分装至净化箱(2)对应的网层中，所述净水填料包括蛭石和活性炭，并具体根据滤层层数由近到远依次设置粒径由大到小的蛭石和活性炭；将选用的混合填料装填至填料套管(52)的填料管(53)中。

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