CN205954561U - 水环境生态修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水环境生态修复系统，包括覆盖湖底污染沉积物的隔离层、设置于湖入口处水体下部的人工曝气系统和增强湖水水体流动的湖水人工循环系统，隔离层将污染沉积物和水体隔离，降低沉积物中污染物向周围环境释放。人工曝气系统使得水中要有充足的溶解氧，提高生化处理效果，使水体充氧活化。湖水人工循环系统使得湖水中不同处的水体能够流动交换混合，强制推动水体进行流动交换，激发水体活性改善水体水质。

Description

水环境生态修复系统

技术领域

本实用新型属于水环境水文技术领域，具体属于水环境生态领域，更为具体地，涉及一种水环境生态修复系统。

背景技术

水是生命的源泉，是生命存在与经济发展的必要条件，同样是构成人体组织的重要部分。水在人体内的含量达70%，其余30%左右为固体营养物（蛋白质、碳水化合物、脂质、矿物质、维生素等）。人体60%的水在细胞内，40%在流体内（血、消化液、唾液、胆液、泪水、汗液、肠液、胃液）。成年人每天需水2.5 -3升，其中直接饮用1升左右，食物中补充1升，人体新陈代谢形成0.5升。明代李时珍在本草纲目中著到：“药补不如食补，食补不如水补”，水不愧为百药之王。世界水资源的构成：地球上水占70%的面积，其中海水占97.3%，可用淡水只有2.7%。在近3%淡水中77.2%存在雪山冰川中，22.4%为土壤中和地下水（降水与地表水渗入）。只有0.4%为地表水，地表水指河流、湖泊、冰川等水体。中国水资源状况：中国大小河川总长42万公里，湖泊7.56万平方公里，占国土总面积的0.8%，水资源总量28000亿立方米，人均2300立方米，只占世界人均拥有量的1/4，居121位，为13个贫水国之一。中国640个城市有300多个缺水，2.32亿人年均用水量严重不足。

中国有82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严重细菌超过卫生标准的占75%，受到有机物污染的饮用水人口约1.6亿。长期以来，人们一直认为自来水是安全卫生的。但是，因为水污染，如今的自来水已不能算是卫生的了。一项调查显示，在全世界自来水中，测出的化学污染物有2221种之多，其中有些确认为致癌物或促癌物。从自来水的饮用标准看，中国尚处于较低水平，自来水仅能采用沉淀、过滤、加氯消毒等方法，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。自来水加氯可有效杀除病菌，同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种胃肠癌的最大根源。城市污染的成分十分复杂，受污染的水域中除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物，即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，还会使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全系数也是不高的。据最新资料透露，中国主要大城市只有23%的居民饮用水符合卫生标准，小城镇和农村饮用水合格率更低。水污染防治当务之急，应确保饮用水合格。为此应加大水污染监控力度，设立供水水源地保护区。母亲河黄河1972年第一次断流，1997年断流226天，近700公里河床干涸。海河300条支流，无河不干，无河不臭。华北地下水严重超采，形成面积7万多平方公里的世界上最大的地下水漏斗区，地面下沉，海水入侵。全国668个城市中，有400多个供水不足，100多个严重缺水。上世纪九十年代末以来，土地沙化速度上升到每年3400多平方公里。 更可怕的是，中国水资源总量还在下降。1997年总量为27855亿立方米，而2004年就降到24130亿立方米。从上世纪50年代以来，长江上游20多条河流平均萎缩了37.1%。世界自然基金会3月19日发表报告，将长度与水量均为世界第三的长江列入世界面临干涸的10条大河之一。

多年来，中国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存。中国七大水系的污染程度以污染程度大小进行排序，其结果为:辽河、海河、淮河、黄河、松花江、长江，其中，辽河、海河、淮河污染最重。综合考虑中国地表水资源质量现状，符合《地面水环境质量标准》的Ⅰ、Ⅱ类标准只占32.2%（河段统计），符合Ⅲ类标准的占28.9%，属于Ⅳ、Ⅴ类标准的占38.9%，如果将Ⅲ类标准也作为污染统计，则中国河流长度有67.8%被污染，约占监测河流长度的2/3，可见中国地表水资源污染非常严重 。

水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染源，农业污染源和生活污染源三大部分。

工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。据1998年中国水资源公报资料显示：这一年，全国废水排放总量共539亿吨（不包括火直电流冷却水），其中，工业废水排放量409亿吨，占75.88%。实际上，排污水量远远超过这个数，因为许多乡镇企业工业污水排放量难以统计。农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高，二是农药、化肥含量高。中国没开展农业方面的监测，据有关资料显示，在1亿公顷耕地和220万公顷草原上，每年使用农药110.49万吨。中国是世界上水土流失最严重的国家之一，每年表土流失量约50亿吨，致使大量农药、化肥随表土流入江、河、湖、库，随之流失的氮、磷、钾营养元素，使2/3的湖泊受到不同程度富营养化污染的危害，造成藻类以及其他生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，从而致使水质恶化。

生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。据调查，1998年中国生活污水排放量184亿吨。

中国每年约有1/3的工业废水和90%以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的1200多条河流中，850多条受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2%。污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水正在不知不觉地减少。

日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查，在发展中国家，各类疾病有80%是因为饮用了不卫生的水而传播的，每年因饮用不卫生水至少造成全球2000万人死亡，因此，水污染被称作"世界头号杀手"。

水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量，甚至使生产不能进行下去。水的污染，又影响人民生活，破坏生态，直接危害人的健康，损害很大。

湖泊污染是由于污水流入使湖泊受到污染的现象。当汇入湖泊的污水过多而超过湖水的自净能力时，湖水发生水质的变化，使湖泊环境严重恶化，出现了富营养化、有机污染、湖面萎缩、水量剧减、沼泽化等环境问题，严重地影响湖泊水资源的有效利用，进而破坏了湖泊生态环境。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种水环境生态修复系统，隔离污染沉积物和水体，将污染封闭在沉积物中，控制沉积污染内源，促使水体加速流动，增强水体自净能力，以明显改善水体水质。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种水环境生态修复系统，包括覆盖湖底污染沉积物以将污染沉积物和水体隔离的隔离层、设置于湖入口处水体下部的用于提高水体溶解氧浓度的人工曝气系统和增强湖水水体流动的湖水人工循环系统，隔离层包括下层的砂砾层、中间的卵石层、上层的砂砾层以及最上层的黏土层，人工曝气系统包括压缩和输送空气的罗茨鼓风机、使空气均匀地扩散到水体中的微孔刚玉曝气器以及连接罗茨鼓风机和微孔刚玉曝气器以将压缩空气输送到微孔刚玉曝气器的输气管道，湖水人工循环系统包括设置于湖心的第一环形布水管、设置于湖心的第二环形布水管、设置于湖心的第三环形布水管、为第一环形布水管和第二环形布水管供水的第一水泵以及为第三环形布水管供水的第二水泵，第一环形布水管、第二环形布水管和第三环形布水管均水平布置，第二环形布水管位于第三环形布水管外，第一环形布水管位于第二环形布水管外，第一环形布水管位于湖心水体下部，第二环形布水管和第三环形布水管均位于湖心水体上部，第一环形布水管上的布水孔安装有使得水流朝斜上出水的布水头，第二环形布水管上的布水孔安装有使得水流水平向内出水的布水头，第三环形布水管上的布水孔安装有使得水流朝斜下出水的布水头，第一水泵的进水口设置于远离湖入口且与湖入口相对的水体中，第二水泵的进水口设置于靠近湖边的水深小于2米的浅水区域内的水体下部。

上述水环境生态修复系统，入湖河流上建筑用于调节水深的橡胶坝，橡胶坝和湖入口之间为河流入湖段，河流入湖段按水流前进方向顺次划分为种植茭白荀的茭白荀种植区段、种植芦苇的芦苇种植区段、种植苦草的苦草种植区段和种植睡莲的睡莲种植区段，茭白荀种植区段和芦苇种植区段之间建筑用于增加水体中溶解氧浓度的滚水坝。

上述水环境生态修复系统，滚水坝包括矩形截面的混凝土坝体和位于河底的砖槽坝基，混凝土坝体的迎水面上采用混凝土粘满小卵石，混凝土坝体上与迎水面相对的另一面处放置大卵石。

上述水环境生态修复系统，滚水坝包括混凝土坝体和位于河底的砖槽坝基，混凝土坝体的厚度从下到上逐渐减少，混凝土坝体的迎水面为向前弯曲的弧形面，混凝土坝体的顶端向前凸出有凸沿。

隔离层包括下层的砂砾层、中间的卵石层、上层的砂砾层以及最上层的黏土层，仿造自然湖底，将污染沉积物和水体隔离，降低沉积物中污染物向周围环境释放。人工曝气系统能使空气中的氧由罗茨鼓风机压缩经微孔刚玉曝气器均匀地扩散到水中，使得水中要有充足的溶解氧，提高生化处理效果，使水体充氧活化。湖水人工循环系统使得湖水中不同处的水体能够流动交换混合，强制推动水体进行流动交换，使水体充氧活化，激发水体活性改善水体水质。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型的示意图。

图2为滚水坝的截面图。

图3为另一滚水坝的截面图。

图中：1茭白荀种植区段,2芦苇种植区段,3苦草种植区段,4睡莲种植区段,5微孔刚玉曝气器,6第二环形布水管,7第一环形布水管,8第三环形布水管,9第一水泵,10第二水泵,11混凝土坝体,12小卵石,13大卵石,14砖槽坝基,15混凝土坝体。

具体实施方式

一种水环境生态修复系统，包括覆盖湖底污染沉积物以将污染沉积物和水体隔离的隔离层、设置于湖入口处水体下部的用于提高水体溶解氧浓度的人工曝气系统和增强湖水水体流动的湖水人工循环系统。隔离层包括下层的砂砾层、中间的卵石层、上层的砂砾层以及最上层的黏土层，即从上到下顺次为黏土层、砂砾层、卵石层和砂砾层。湖底污染沉积物表面覆盖固体的隔离层，隔离层实现湖底污染沉积物和水体的隔离，将污染封闭在沉积物中，达到控制沉积污染内源的目的。

人工曝气系统包括压缩和输送空气的罗茨鼓风机、使空气均匀地扩散到水体中的微孔刚玉曝气器以及连接罗茨鼓风机和微孔刚玉曝气器5以将压缩空气输送到微孔刚玉曝气器的输气管道，罗茨鼓风机可以布置与岸边设备间。人工曝气系统能使空气中的氧由罗茨鼓风机压缩经微孔刚玉曝气器均匀地扩散到水中，使得水中要有充足的溶解氧，提高生化处理效果，使水体充氧活化。

湖水人工循环系统包括设置于湖心的第一环形布水管7、设置于湖心的第二环形布水管6、设置于湖心的第三环形布水管8、为第一环形布水管和第二环形布水管供水的第一水泵9以及为第三环形布水管供水的第二水泵10。第一环形布水管、第二环形布水管和第三环形布水管均水平布置，即它们所处平面为水平面。第二环形布水管位于第三环形布水管外，第一环形布水管位于第二环形布水管外，即第三环形布水管、第二环形布水管和第一环形布水管直径依次增大。第一环形布水管位于湖心水体下部，第二环形布水管和第三环形布水管均位于湖心水体上部，第一环形布水管上的布水孔安装有使得水流朝斜上出水的布水头，可以说是对着第二环形布水管出水，第二环形布水管上的布水孔安装有使得水流水平向内出水的布水头，可以说是对着第三环形布水管出水，第三环形布水管上的布水孔安装有使得水流朝斜下出水的布水头，可以说是对着第一环形布水管出水，第一环形布水管出水、第二环形布水管出水和第三环形布水管出水构成一个循环的三角形。第一水泵的进水口设置于远离湖入口且与湖入口相对的水体中，第二水泵的进水口设置于靠近湖边的水深小于2米的浅水区域内的水体下部。湖水人工循环系统将不同处的水体强制输送到湖心然后交换混合，增强湖水的流动。

入湖河流上建筑用于调节水深的橡胶坝，橡胶坝和湖入口之间为河流入湖段，河流入湖段按水流前进方向顺次划分为种植茭白荀的茭白荀种植区段1、种植芦苇的芦苇种植区段2、种植苦草的苦草种植区段3和种植睡莲的睡莲种植区段4，茭白荀种植区段和芦苇种植区段之间建筑用于增加水体中溶解氧浓度的滚水坝。

茭白荀种植区段种植茭白荀，用于拦截水体中的颗粒污染物，起到粗过滤的作用，另外，植物的吸附、吸收以及微生物的硝化一反硝化作用，去除部分的氮、磷等营养盐，初步改善水质。茭白荀种植区段的水体经过滚水坝进入芦苇种植区段，滚水坝增加了水体中的溶解氧，改善微生物生存环境质量，促进水体的净化效率。芦苇种植区段种植芦苇，起到拦截颗粒污染物的作用，同时去除部分的氮、磷等营养盐。苦草种植区段种植苦草，以达到水体净化的目的。睡莲种植区段种植睡莲，通过水生生物的协同作用，降低进水中污染物浓度，大大改善水质。

滚水坝包括矩形截面的混凝土坝体11和位于河底的砖槽坝基14，混凝土坝体的迎水面上采用混凝土粘满小卵石12，混凝土坝体上与迎水面相对的另一面处放置大卵石13，这种坝体能够很好的改善水流特性。

另一种滚水坝包括混凝土坝体15和位于河底的砖槽坝基，混凝土坝体的厚度从下到上逐渐减少，混凝土坝体的迎水面为向前弯曲的弧形面，混凝土坝体的顶端向前凸出有凸沿。

Claims (4)

1.一种水环境生态修复系统，其特征在于：包括覆盖湖底污染沉积物以将污染沉积物和水体隔离的隔离层、设置于湖入口处水体下部的用于提高水体溶解氧浓度的人工曝气系统和增强湖水水体流动的湖水人工循环系统，隔离层包括下层的砂砾层、中间的卵石层、上层的砂砾层以及最上层的黏土层，人工曝气系统包括压缩和输送空气的罗茨鼓风机、使空气均匀地扩散到水体中的微孔刚玉曝气器以及连接罗茨鼓风机和微孔刚玉曝气器以将压缩空气输送到微孔刚玉曝气器的输气管道，湖水人工循环系统包括设置于湖心的第一环形布水管、设置于湖心的第二环形布水管、设置于湖心的第三环形布水管、为第一环形布水管和第二环形布水管供水的第一水泵以及为第三环形布水管供水的第二水泵，第一环形布水管、第二环形布水管和第三环形布水管均水平布置，第二环形布水管位于第三环形布水管外，第一环形布水管位于第二环形布水管外，第一环形布水管位于湖心水体下部，第二环形布水管和第三环形布水管均位于湖心水体上部，第一环形布水管上的布水孔安装有使得水流朝斜上出水的布水头，第二环形布水管上的布水孔安装有使得水流水平向内出水的布水头，第三环形布水管上的布水孔安装有使得水流朝斜下出水的布水头，第一水泵的进水口设置于远离湖入口且与湖入口相对的水体中，第二水泵的进水口设置于靠近湖边的水深小于2米的浅水区域内的水体下部。

2.根据权利要求1所述的水环境生态修复系统，其特征在于：入湖河流上建筑用于调节水深的橡胶坝，橡胶坝和湖入口之间为河流入湖段，河流入湖段按水流前进方向顺次划分为种植茭白荀的茭白荀种植区段、种植芦苇的芦苇种植区段、种植苦草的苦草种植区段和种植睡莲的睡莲种植区段，茭白荀种植区段和芦苇种植区段之间建筑用于增加水体中溶解氧浓度的滚水坝。

3.根据权利要求2所述的水环境生态修复系统，其特征在于：滚水坝包括矩形截面的混凝土坝体和位于河底的砖槽坝基，混凝土坝体的迎水面上采用混凝土粘满小卵石，混凝土坝体上与迎水面相对的另一面处放置大卵石。

4.根据权利要求2所述的水环境生态修复系统，其特征在于：滚水坝包括混凝土坝体和位于河底的砖槽坝基，混凝土坝体的厚度从下到上逐渐减少，混凝土坝体的迎水面为向前弯曲的弧形面，混凝土坝体的顶端向前凸出有凸沿。