CN113582450A - 用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，包括：取水口，设置于河道中间，并于取水口前设置粗格栅进行物理筛分预处理；生态砾石床，设置于河道两侧，且每侧的生态砾石床包括总进水渠以及并联的多个砾石床分格，总进水渠与取水口相连通，多个砾石床分格分别通过各自的配水渠与总进水渠相连通，在每个砾石床分格的进口均设有配水闸门，每个砾石床分格的出口均设有收水渠；植物碎石床，设置于河道两侧，每侧的植物碎石床包括相对于生态砾石床由近及远依次设置的芦苇单元、香蒲单元和千屈菜单元。可以减少河道边贪图恶臭问题，而且各子系统工艺成熟、施工成本低、环境污染小、占地面积小、操作简单，具有良好的可实施性。
Description
技术领域
本发明属于水利工程领域，适用于河道黑臭水体治理施工，具体涉及一种用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系。
背景技术
长期以来，我国的水污染控制重心一直放在点源污染控制上，对面源污染的治理重视程度不够，河道受面源污染的程度越来越严重，导致水体出现发黑、发臭现象。黑臭水体的治理方法一般分为四类：物理法、化学法、生物法、自然法。生物法由于治理后不产生二次污染，对水生态不会产生不利影响，故在实践中得到广泛应用。生物法一般包括三种：投菌、生物膜和曝气充氧。投菌法一般适用于水流状态不好的水体，药剂费用较高；曝气充氧在实际运行管理中比较麻烦；生态砾石床接触氧化法能耗低、生态系统恢复效果好，特别适用于河湖水的治理。但是该工艺需要间歇曝气或连续曝气，如进水COD和NH3-N浓度均较高且处理水量很大时，单独采用此工艺能耗非常高。
黑臭水体受污染情况比较复杂，采取单一方法往往不能达到理想的治理效果，通常会采用组合工艺来实现对水体的治理。且该河道水量较大、河道较长，若对河道采取大范围的整体治理，则施工难度和工程投资会大幅增加，且后续管理也比较麻烦。针对河道水溶解氧含量较高及河道两侧有大量滩地可以利用的有利条件，采用生态砾石床和植物碎石床技术联合处理可以很好的解决以上问题。
发明内容
针对上述现有技术中存着的不足之处，本发明提出了一种用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，各子系统工艺成熟、施工成本低、环境污染小、占地面积小、操作简单，具有良好的可实施性。
能够保证最终出水水质稳定达到要求标准，使水体景观得以良好恢复。
为此，本发明采用的技术方案是：
一种用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其包括：
取水口，设置于河道中间，并于所述取水口前设置粗格栅进行物理筛分预处理；
生态砾石床，设置于河道两侧，且每侧的所述生态砾石床包括总进水渠以及并联的多个砾石床分格，所述总进水渠与所述取水口相连通，多个所述砾石床分格分别通过各自的配水渠与所述总进水渠相连通，在每个所述砾石床分格的进口均设有配水闸门，每个所述砾石床分格的出口均设有收水渠；
植物碎石床，设置于河道两侧，每侧的所述植物碎石床包括相对于所述生态砾石床由近及远依次设置的芦苇单元、香蒲单元和千屈菜单元。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，离河岸一定距离布设密闭式软围隔，形成所述取水口。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，所述软围隔采用不透水材料制作，上方设置浮球，下方设置填充袋。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，所述软围隔与固定钢管环扣相连，所述固定钢管固定于河道中。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，每个所述砾石床分格的底部铺设曝气管，且内部装填有砾石填料。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，所述总进水渠末端设有超越出水口，直接连通至所述植物碎石床的进水端。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，所述生态砾石床的出口设有总出水渠，多个所述收水渠均连通于所述总出水渠。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，河道内原橡胶坝上游河道设置沉淀池，所述取水口设置于所述沉淀池下游并与所述沉淀池连通。
本发明生态砾石床和植物碎石床组合体系进一步的改进在于，所述总进水渠与所述取水口相连处设置取水闸门，并设有超声波明渠流量计进行总进水量的计量。
由于采用上述技术方案，使得本发明取得的技术效果是：
本发明首先利用河道内原有橡胶坝上游河道作为天然的沉淀池，上游受污染水体中悬浮固体颗粒依靠自由沉淀、絮凝沉淀作用进行部分去除；为进一步避免沉淀物和漂浮物进入生态砾石床+植物碎石床生态系统，将取水口设置于河道中间，并于取水口前设置粗格栅进行物理筛分预处理，然后顺次经过取水口、进水渠、配水渠后，进入生态砾石床及植物碎石床系统，经过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化，且具有处理效果好、氮磷去除能力强，运行维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等显著特点，还能与沿岸生态景观相结合，形成良好的湿地景观。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明实施例中取水口构造的示意图。
图2为本发明实施例中生态砾石床的示意图。
图3为本发明实施例中植物碎石床的示意图。
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。
参见图1～3，本发明实施例提供了一种用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，应用于河道水溶解氧含量较高及河道两侧有大量滩地可以利用的有利条件下的黑臭水体深度净化处理，主要由取水口11、生态砾石床12和植物碎石床13三部分组成。进一步可适用于河道内设置有原橡胶坝的情况，利用河道内原有橡胶坝上游河道作为天然的沉淀池，上游受污染水体中悬浮固体颗粒依靠自由沉淀、絮凝沉淀作用进行部分去除。
为进一步避免沉淀物和漂浮物进入生态砾石床+植物碎石床生态系统，将取水口设置于河道中间，并于取水口前设置粗格栅进行物理筛分预处理，然后顺次经过取水口、进水渠、配水渠后，进入生态砾石床及植物碎石床系统，经过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化，且具有处理效果好、氮磷去除能力强，运行维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等显著特点，还能与沿岸生态景观相结合，形成良好的湿地景观。
为实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为：
取水口11：通过对河流最高水位的计算，按照一定距离布设(可根据河流宽度调节，一般选取离河岸距离1m)密闭式软围隔。软围隔由不透水材料组成，上面设置浮球连接，以便随水位上下浮动；下方增设填充袋，可充填石料等，防止软围隔上浮。每隔10m设置一根固定钢管(固定在河道内)，与软围隔环扣相连，确保软围隔不随水流变动过大。高水位时，沿河污水排放至软围隔内，与外界河水隔绝。
生态砾石床12：设置于河道两侧，且每侧的生态砾石床包括总进水渠121以及并联的多个砾石床分格，总进水渠121与取水口相连通，多个砾石床分格分别通过各自的配水渠122与总进水渠121相连通，在每个砾石床分格的进口均设有配水闸门，每个砾石床分格的出口均设有收水渠123，多个收水渠123的出口均连接于一个总出水渠124。
在生态砾石床处理单元前，即总进水渠121与取水口相连通处，设置取水闸门来保证总进水量，并设超声波明渠流量计进行计量，之后河水流入砾石床总进水渠121，总进水渠121出水缓慢流入砾石床主体单元进行净化。为防止砾石床发生堵塞时清池淘洗以及不影响处理单元运行，采用分格并联运行设计，分格数量根据处理水量及场地大小确定，均分于河道两侧。在每格进口处设配水闸门，通过配水闸门来调节进入每格的水量。每格进水均设配水渠122，采用穿孔花墙布水。每格出水均设收水渠，采用穿孔花墙收水，所有收水渠123出水汇入总出水渠124后流入后续植物碎石床。
进一步地，每个砾石床分格的池体设计有效水深为2m，超高为0.8m，底部铺设曝气管，兼起供氧和气洗作用。池内装填砾石填料，为微生物提供生长环境，砾石粒径为100mm，装填高度为2.2m，孔隙率为60％。在总进水渠121末端设超越出水口，直接连通至后续植物碎石床，当来水水质好时直接超越进入后续碎石床处理单元进行处理(通过管道和阀门实现连通)，总进水渠121中流速为0.5m/s左右，较低的流速可使水中颗粒物发生沉淀，根据需要随时进行清理。
植物碎石床13：植物碎石床数量根据处理水量及场地大小确定，均分于河道两侧，每个单元设计3个子单元，每个子单元占该单元湿地面积的1/3。为保证进、出水均匀，每个子单元的进水采用穿孔配水管，出水采用穿孔集水管。为便于调节水位，在每个子单元的出水端设置出水调节阀。为使污水在每个模块中很好地流动，防止出现死角，池底设计1％的坡度i。每个子单元设计有效水深为1.3m，超高为0.3m。左岸右岸各占1/2，碎石深度为1.2m，粒径为20mm。在植物碎石床13的出口设置收水布水渠131，对处理后的水进行收集管理。
湿地植物首选净化能力强的植物；尽可能选择本地物种，避免出现严重的病虫害或其他生态风险；尽量选用生长量较小的植物，以降低运营管理费用；且兼具景观效果。基于以上原则，在植物碎石床第一子单元种植芦苇，第二子单元种植香蒲，第三子单元种植千屈菜，该芦苇单元、香蒲单元和千屈菜相对于生态砾石床由近及远依次设置(即自上游至下游依次设置)。
本发明针对河道水溶解氧含量较高及河道两侧有大量滩地可以利用的有利条件，采用生态砾石床和植物碎石床技术联合处理。将本发明用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系应用于实际操作中，可以减少河道边贪图恶臭问题，而且生态砾石床以天然材料(如砾石)为载体，利用在其表面形成的生物膜对污染水体进行净化。以植物碎石床为主的综合生态处理工艺，它与普通人工湿地的区别在于填料不同，该工艺设计(特别是布水)科学、合理，通过在不同部位栽种不同的优良水生或湿生高等维管束植物，大幅提高水力负荷，减少占地面积。
本发明首先利用河道内原有橡胶坝上游河道作为天然的沉淀池，上游受污染水体中悬浮固体颗粒依靠自由沉淀、絮凝沉淀作用进行部分去除；为进一步避免沉淀物和漂浮物进入生态砾石床+植物碎石床生态系统，将取水口设置于河道中间，并于取水口前设置粗格栅进行物理筛分预处理，然后顺次经过取水口、进水渠、配水渠后，进入生态砾石床及植物碎石床系统，经过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化，且具有处理效果好、氮磷去除能力强，运行维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等显著特点，还能与沿岸生态景观相结合，形成良好的湿地景观。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于，包括：
取水口，设置于河道中间，并于所述取水口前设置粗格栅进行物理筛分预处理；
生态砾石床，设置于河道两侧，且每侧的所述生态砾石床包括总进水渠以及并联的多个砾石床分格，所述总进水渠与所述取水口相连通，多个所述砾石床分格分别通过各自的配水渠与所述总进水渠相连通，在每个所述砾石床分格的进口均设有配水闸门，每个所述砾石床分格的出口均设有收水渠；
植物碎石床，设置于河道两侧，每侧的所述植物碎石床包括相对于所述生态砾石床由近及远依次设置的芦苇单元、香蒲单元和千屈菜单元。
2.如权利要求1所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：离河岸一定距离布设密闭式软围隔，形成所述取水口。
3.如权利要求2所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：所述软围隔采用不透水材料制作，上方设置浮球，下方设置填充袋。
4.如权利要求2所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：所述软围隔与固定钢管环扣相连，所述固定钢管固定于河道中。
5.如权利要求1所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：每个所述砾石床分格的底部铺设曝气管，且内部装填有砾石填料。
6.如权利要求1所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：所述总进水渠末端设有超越出水口，直接连通至所述植物碎石床的进水端。
7.如权利要求1所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：所述生态砾石床的出口设有总出水渠，多个所述收水渠均连通于所述总出水渠。
8.如权利要求1所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：河道内原橡胶坝上游河道设置沉淀池，所述取水口设置于所述沉淀池下游并与所述沉淀池连通。
9.如权利要求1所述的用于黑臭水体治理的生态砾石床和植物碎石床组合体系，其特征在于：所述总进水渠与所述取水口相连处设置取水闸门，并设有超声波明渠流量计进行总进水量的计量。
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