CN215403706U - 一种基于河流支流的水质提升系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于河流支流的水质提升系统，前置塘、生态塘和表流湿地依次连通，前置塘进水口设置消能沉淀池，前置塘岸坡设置草皮护坡，草皮护坡中段设置有挺水植物种植带，挺水植物种植带铺设有种植土和挺水植物，前置塘底部铺设有防渗土工布，前置塘内设置漂浮植物种植区，前置塘末端设置滤水坝，滤水坝上层为生物滤料区，下层为黏土回填区。本实用新型用于对进入干流的支流水体进行过程控制和末端治理，形成厌氧‑兼氧‑好氧的条件，提高了微生物种群密度，加快了微生物反应速率，可持续性较高，真正实现了水体生态净化，水质提升的目标。

Description

一种基于河流支流的水质提升系统

技术领域

本实用新型属于污染治理领域，尤其涉及一种基于河流支流的水质提升系统。

背景技术

水质恶化是在人为活动的影响下，生物所需的氮、磷等矿质营养盐大量进入自然水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，直观表现为水体黑臭，透明度差，常伴有大量鱼类及其他生物大量死亡的现象。城镇的发展建设往往依水而建，因水而兴，而由于城镇化的快速发展，水质恶化已经成为制约经济社会发展的瓶颈。

目前，污染水体治理的手段按过程划分可分为源头预防，过程控制，末端治理。源头预防主要是通过雨污分流、截污纳管等手段阻止污染物进入水体。过程控制则是通过在污染物汇流过程中，利用港渠、岸坡生态化改造等手段削减一部分的污染物。而末端治理是在污染物未经任何处理就直接进入水体中，采用自然或非自然手段，包括水体自净、人工湿地等工艺处理污水，最终达到水质提升的目的。

传统的污染水体控制往往采用先污染后治理的手段，而目前污染水体控制常常在项目运行之前就考虑到环境影响状况，项目运行之初就能达到环保要求，真正实现了源头预防。但是已有的城镇发展体制决定了采用单一手段解决不了水质恶化的问题，例如在一些老城区截污纳管工程开展难度大；没有足够的土地用于处理污水等，三种手段齐头并进才能从根源上改变这一现状。

在基于无法完全进行源头预防的情况下，开展过程控制与末端治理相结合的新方法是极其重要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于河流的水质提升系统，结合过程控制和末端强化手段，对水体进行调节，削减水体污染，提升水质。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于河流支流的水质提升系统，包括前置塘，还包括生态塘和表流湿地，前置塘、生态塘和表流湿地依次连通，

前置塘进水口设置消能沉淀池，前置塘岸坡设置草皮护坡，草皮护坡中段设置有挺水植物种植带，挺水植物种植带铺设有种植土且种植有挺水植物；

前置塘底部铺设有防渗土工布；

前置塘内设置漂浮植物种植区，漂浮植物种植区内设置有由PE热熔管围成的外围，漂浮植物位于外围内，PE热熔管通过尼龙绳与沉入漂浮植物种植区水底的格宾石笼连接；

前置塘末端设置滤水坝，滤水坝上层为生物滤料区，下层为黏土回填区。

如上所述的生态塘包括生态塘深水区和生态塘浅水区；

生态塘深水区接前置塘经滤水坝净化后来水，并在生态塘深水区前段设置与水流方向垂直的生物填料区，生物填料区内设置有松木桩以及绑扎在松木桩上的生物填料；

生物填料区沿水流方向后面设置沉水植物种植区，沉水植物种植区种植有沉水植物；

沉水植物种植区沿水流方向后面设置有生态塘浅水区，生态塘浅水区内设置挺水植物种植区，挺水植物种植区内种植有挺水植物，生态塘浅水区的末端设置跌水；

生态塘岸坡设置草皮护坡，草皮护坡中段设置有挺水植物种植带，挺水植物种植带铺设有种植土且种植有挺水植物。

如上所述的表流湿地内设置有多个湖心岛，各湖心岛沿坡脚线种植挺水植物带，挺水植物带内种植有挺水植物，表流湿地岸坡沿坡脚线向坡顶线种植挺水植物，表流湿地末端设置一处出水管涵。

如上所述的挺水植物包括芦苇以及香蒲，漂浮植物包括大薸，沉水植物包括金鱼藻以及苦草。

如上所述的前置塘的平均水位高于生态塘的平均水位，生态塘的平均水位高于表流湿地的平均水位。

如上所述的防渗土工布的规格为500g/m²。

如上所述的生物滤料区的滤料为粒径在30～50毫米的砾石，沿水流方向铺设厚度为1米。

如上所述的松木桩沿垂直于生态塘深水区前段的进水的方向间隔1米，且沿生态塘深水区前段的进水的方向间隔5米布置。

如上所述的沉水植物种植区占生态塘总面积的40％以上。

如上所述的湖心岛的坡度为1:2.5～1:5。

本实用新型相对于现有技术，具有以下优点及效果：

(1)本实用新型采用多级塘+人工湿地的组合工艺，通过多次形成厌氧-兼氧-好氧微生物适宜生长环境，可以有效削减水体中的污染负荷，提升来水水质，同时实现了对周边面源径流污染的有效控制。

(2)本实用新型综合利用生物滤料、生物填料等技术，促进对水体中污染物的吸附与降解，通过重塑场地微地形，相较于传统生态塘以及人工湿地方法，形成了多条水流路径，延长了水力停留时间，同时实现了土方内部消纳，降低了治理成本。

(3)本实用新型通过对支流水质提升的管养维护，保证了工艺的可持续性，实现了水体生态净化，水质提升的目标。

附图说明

图1为本实用新型的工艺框图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型的滤水坝断面图。

图4为本实用新型的重塑微地形的俯视结构示意图。

图中：H-支流常水位，H₁-前置塘常水位，1-支流来水，2-进水管涵，3-消能沉淀池，4-前置塘，5-滤水坝，6-生态塘，601-生态塘深水区，602-生态塘浅水区，603-生物填料区，7-跌水，8-表流湿地，9-湖心岛，10-出水管涵，11-干流。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

X河位于河南省信阳市，是淮河上游右岸一级支流，全长137.87千米，流域面积2070平方公里。目前X河已分一、二两期将主城区段X河建成了“河水清，两岸绿、水上运动娱乐、两岸游览观光”的带状公园。根据信阳市城市总体规划和城市发展的需要，X河两岸发展要向下游延伸，因此X河三期开发建设拟西起平桥渠首桥(平桥枢纽)，东至上天梯区珍珠大桥以东2千米处。

X河三期河段水污染主要分为点源、面源、内源污染。点源污染主要来源于X河沿河汇入的10条支流，其中以某支流、污水处理厂尾水污染负荷较大；面源污染只有农业面源污染和地表径流污染；内源污染较轻，主要来源于局部垃圾和水面少量油污。当前河段水质现状并不满足水质目标。

本实施例的一种基于河流支流的水质提升系统，用于对进入干流的支流水体结合过程控制和末端强化手段，对水体进行调节，削减水体污染，提升水质，即对X河支流某支流水体污染进行控制，包括前置塘、生态塘和表流湿地，如图1、图2所示。

通过新建拦水堰和进水涵管将某支流来水引入前置塘，其中前置塘平均水深2.5米，总蓄水量约为24400立方米，前置塘与下级的生态塘水面高度差0.3米。

前置塘进水口设置消能沉淀池，消能沉淀池对进水管涵来水进行消能处理，同时消能沉淀池对拦污栅无法去除的细小悬浮物和漂浮物进行沉淀去除，消能池截面尺寸为3.5*1.0米，通过人工清理方式，再定期对消能沉淀池进行清淤处理，能减少进入前置塘的污染物。

前置塘岸坡采用草皮护坡，回填土方压实度不低于91％，在草皮护坡中段单独设置一块带宽2米的挺水植物种植带，挺水植物种植带铺设0.2米厚的种植土，挺水植物种植带种植去污能力强，景观效果好的挺水植物，用于拦截雨天周边汇水中的泥沙及悬浮颗粒物，进一步减少进入前置塘的污染物。

前置塘底部经压实后铺设一层复合型防渗土工布，规格为500g/m²，防止未经净化的支流来水直接通过土壤渗滤等方式流失。

前置塘内设置漂浮植物种植区，漂浮植物种植区外围可通过可塑性强的PE热熔管进行限制，PE热熔管用尼龙绳与沉入漂浮植物种植区的水底的格宾石笼进行固定，避免漂浮植物扩散、蔓延；利用漂浮植物和根系的微生物群落，吸收水体中的污染物。

在前置塘末端设置滤水坝，一方面用于控制前置塘与下级的生态塘的水位，另一方面给微生物提供挂膜条件，形成生物膜来去除水体中的污染物；滤水坝如图3所示，上层为生物滤料区，下层为黏土回填区，生物滤料区的滤料主要由粒径在30～50毫米的砾石组成，沿水流方向铺设厚度为1米，形成既具有蓄水功能，有具有过滤功能的区域。

生态塘包括生态塘深水区和生态塘浅水区，其中生态塘深水区平均水深1.7米，生态塘浅水区平均水深0.2米，生态塘总蓄水量约为33400立方米，生态塘与下级的表流湿地水面高度差0.3米。

生态塘深水区接前置塘经滤水坝净化后来水，并在生态塘深水区前段设置与水流方向垂直的生物填料区，对流入生态塘水体中的污染物进行拦截与降解，对水体进行强化净化处理；生物填料区内设置有松木桩以及设置在松木桩上的碳纤维水草，碳纤维水草的布设密度为4条/平方，布设方式为打桩悬线悬挂固定，选用桩基础采用松木桩，利用打桩机沿垂直于生态塘深水区前段的进水的方向间隔1米，沿生态塘深水区前段的进水的方向间隔5米打入生态塘深水区水底，各松木桩间通过尼龙绳绑扎衔接，碳纤维水草悬挂在松木桩上，共布设碳纤维水草15200条，打设松木桩856根，总长约2568米，生物填料区在水体内形成有利于微生物繁衍的场所，形成大量生物膜，加强了水体的自净能力。生态塘深水区根据水深可分为好氧区、兼氧区和厌氧区，分别提供适合各类微生物所需的生长环境。生态塘浅水区主要为好氧区，为了提高水体溶解氧浓度以进入下一级处理单元。

生态塘深水区的生物填料区的沿水流方向的后方设置沉水植物种植区，沉水植物采用净化效果好，易存活的品种，种植密度为120～150株/平方，沉水植物种植区占生态塘总面积的40％以上，进一步净化水体。

生态塘深水区的沉水植物种植区的沿水流方向的后方设置有生态塘浅水区，生态塘浅水区内设置数块小型挺水植物种植区，小型挺水植物种植区内种植有挺水植物，生态塘浅水区的末端设置跌水，通过增加水体与空气的接触面积，提升水体中的溶解氧浓度，加快水体复氧效率，利于形成好氧状态进入下一个处理单元。

生态塘岸坡采用草皮护坡，回填土方压实度不低于91％，在草皮护坡中段单独设置一块上下宽2米的挺水植物种植带，挺水植物种植带铺设0.2米厚的种植土，挺水植物种植带种植去污能力强，景观效果好的挺水植物，用于拦截雨天周边汇水中的泥沙及悬浮颗粒物，减少进入生态塘的污染物。

表流湿地平均水深0.4米，总蓄水量28900立方米。

表流湿地内部重塑场地微地形，重塑场地微地形仿自然形态下的湖心岛，承担类似导流墙的作用，湖心岛按1:2.5～1:5的坡度进行重塑，各湖心岛沿坡脚线种植宽2米的挺水植物带，并额外增设多处挺水植物种植区，提高表流湿地水体的自净能力。

重塑场地微地形的目的是延缓水力停留时间，如图4所示，水流在表流湿地内部迂回循环，重塑微地形数量、形式并无严格限制，可根据设计水力停留时间、水流速度等增加或减少，通过增加水体污染物与微生物的反应时长，保证表流湿地出水达到设计要求。

表流湿地岸坡沿坡脚线向坡顶线种植挺水植物，用于拦截雨天周边来水中的悬浮颗粒物。

表流湿地末端设置一处出水管涵，形式与前置塘进水管涵一致，故不在此赘诉，出水汇入干流或支流下游。

水流经拦水堰拦蓄经进水管涵依次进入前置塘、生态塘、表流湿地，最终进入干流或支流下游。在此工艺下，不仅增加了水力停留时间，还经过了自然沉淀、人工填料区强化净化，水生植物自然净化，通过耦合厌氧-兼氧-好氧工艺，降解水体中的有机物、氮磷污染物等，实现了水质提升。

在各处理单元内种植了大量的水生植物，一方面拦截外源来水中的污染物，另一方面对水体内部的营养物质和污染物进行降解和净化。水生植物依据耐污能力大小、生态景观、水质净化能力、经济成本等因素，选择净化能力强、根系发达、景观品质高的品种，例如挺水植物为芦苇以及香蒲等；漂浮植物为大薸等；沉水植物金鱼藻以及苦草等。水生植物为四季交替种植，水生植物成活率需满足设计要求。

值得注意的是，水生植物的后期管理维护及其重要，需定期收割、补种，去除扩张性植物与死株，适当修剪，挖出过密植株，维持景观效果，遭遇病虫害时，应及时喷洒杀虫剂处理。

需要指出的是，本实用新型中所描述的具体实施例仅是对本实用新型的技术方案作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于河流支流的水质提升系统，包括前置塘，其特征在于，还包括生态塘和表流湿地，前置塘、生态塘和表流湿地依次连通，

前置塘进水口设置消能沉淀池，前置塘岸坡设置草皮护坡，草皮护坡中段设置有挺水植物种植带，挺水植物种植带铺设有种植土且种植有挺水植物；

前置塘底部铺设有防渗土工布；

前置塘内设置漂浮植物种植区，漂浮植物种植区内设置有由PE热熔管围成的外围，漂浮植物位于外围内，PE热熔管通过尼龙绳与沉入漂浮植物种植区水底的格宾石笼连接；

前置塘末端设置滤水坝，滤水坝上层为生物滤料区，下层为黏土回填区。

2.根据权利要求1所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的生态塘包括生态塘深水区和生态塘浅水区；

生态塘深水区接前置塘经滤水坝净化后来水，并在生态塘深水区前段设置与水流方向垂直的生物填料区，生物填料区内设置有松木桩以及绑扎在松木桩上的生物填料；

生物填料区沿水流方向后面设置沉水植物种植区，沉水植物种植区种植有沉水植物；

沉水植物种植区沿水流方向后面设置有生态塘浅水区，生态塘浅水区内设置挺水植物种植区，挺水植物种植区内种植有挺水植物，生态塘浅水区的末端设置跌水；

生态塘岸坡设置草皮护坡，草皮护坡中段设置有挺水植物种植带，挺水植物种植带铺设有种植土且种植有挺水植物。

3.根据权利要求2所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的表流湿地内设置有多个湖心岛，各湖心岛沿坡脚线种植挺水植物带，挺水植物带内种植有挺水植物，表流湿地岸坡沿坡脚线向坡顶线种植挺水植物，表流湿地末端设置一处出水管涵。

4.根据权利要求3所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的挺水植物包括芦苇以及香蒲，漂浮植物包括大薸，沉水植物包括金鱼藻以及苦草。

5.根据权利要求3所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的前置塘的平均水位高于生态塘的平均水位，生态塘的平均水位高于表流湿地的平均水位。

6.根据权利要求3所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的防渗土工布的规格为500g/m²。

7.根据权利要求3所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的生物滤料区的滤料为粒径在30～50毫米的砾石，沿水流方向铺设厚度为1米。

8.根据权利要求3所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的松木桩沿垂直于生态塘深水区前段的进水的方向间隔1米，且沿生态塘深水区前段的进水的方向间隔5米布置。

9.根据权利要求3所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的沉水植物种植区占生态塘总面积的40％以上。

10.根据权利要求3所述的一种基于河流支流的水质提升系统，其特征在于，所述的湖心岛的坡度为1:2.5～1:5。

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