CN219489718U - 一种有坝引水的分离式砾石滤床结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种有坝引水的分离式砾石滤床结构，包括设置在河道一侧的进水渠，进水渠上游河道内布置有跌水，下游河道内布置有液压坝，液压坝在枯水期立坝蓄水，汛期塌坝行洪；进水渠向下倾斜设置，且进水渠的出口设有集水槽，集水槽的下游边墙上间隔设有若干溢流口，集水槽的下游设置有滤床，滤床中填充有填料，滤床的外部设有钢筋混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙的顶部与集水槽的下游边墙连接，钢筋混凝土挡墙的底部连接有出水渠，出水渠的另一端与河道连通。本实用新型通过将部分水体引入分离式砾石滤床，利用砾石滤床生物膜净化技术以及河流的自净实现水体中污染物的削减。

Description

一种有坝引水的分离式砾石滤床结构

技术领域

本实用新型属于水环境技术领域，具体涉及一种有坝引水的分离式砾石滤床结构。

背景技术

砾间接触氧化技术即为砾石滤床技术，是一种快速处理污水的方式，是十九世纪英国伦敦的污水处理工程师W.J.Dibden首先设计的自然处理方法，其实质是对天然河床中生长在砾石表面生物膜的一种人工强化。

砾间接触氧化法对污染物的去除主要通过接触沉淀、吸附、生物降解等多重作用。该方法砾石间形成连续的水流通道，当污水通过时，水中的悬浮固体因沉淀、物理拦截、水动力等原因运动至砾石表面而接触沉淀。同时，生长在砾石表面上的微生物或藻类，会氧化分解其所吸附的污染物，砾间接触氧化净化系统通过引导目标水体流经填充填料的处理槽，使污水与填料表面的生物膜接触反应，从而使水质得到净化。

目前，砾间接触氧化工艺在自然河道上应用较少，且适用流速较小，水流状态为推流式，这种方式可能会出现砾石上下层阻力不均导致上部流速快，下部流速慢，下层砾石利用率不高的弊端，在自然河道上处理效果不佳，为此，可将河道中的水流引入旁路滤床，通过上进下出的形式，增加水力停留时间，提高污染物削减效果。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型在原位挂膜试验和室内连续试验的基础上，对砾石滤床在行洪河道中的应用进行了探索，提供了一种适用于非汛期河道水位不能够满足引水流量的有坝引水的分离式砾石滤床结构，目的在于通过自然的手段，即砾石滤床生物膜净化和河道自净来实现河湖水体污染物的削减。

为此，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种有坝引水的分离式砾石滤床结构，包括设置在河道一侧的进水渠，所述进水渠上游河道内布置有横跨河道的跌水，进水渠下游河道内布置有横跨河道的液压坝，液压坝在枯水期立坝蓄水，汛期塌坝行洪；

所述进水渠向下倾斜设置，且进水渠的出口连接有集水槽，集水槽的下游边墙上间隔设置有若干溢流口，集水槽的下游设置有滤床，滤床中填充有填料，滤床的外部设置有钢筋混凝土挡墙，所述钢筋混凝土挡墙的顶部与集水槽的下游边墙连接，钢筋混凝土挡墙的底部设有开口，该开口处连接有出水渠，所述出水渠的另一端与河道连通。

进一步地，所述进水渠进口依次布置有挡沙坎、拦污栅和平板闸门，所述挡沙坎布置在进水渠与河道连接的入口处；

所述拦污栅，设置于挡沙坎的下游，用于拦挡河道内漂浮物，拦污栅的两侧与进水渠的边墙相连接；

所述平板闸门，布置于拦污栅的下游，用以控制进水流量，平板闸门和进水渠的底板及边墙相连接。

所述挡沙坎的顶部高出河道0.5～1.0m，挡沙坎的两侧和所述进水渠的边墙相连接。

优选地，所述拦污栅由若干竖向格栅组成，若干竖向格栅顺着河水流动方向间隔布置，相邻竖向格栅的间距为5～15cm。

进一步地，所述跌水顶宽0.5～1.0m，河道纵坡坡度陡于1％时，跌水上游和河底齐平，跌水下游河底高程比跌水顶端低1.0～2.0m，河道纵坡坡度缓于1％时，跌水上游顶部比河床高0.5～1.0m。

优选地，所述钢筋混凝土挡墙的衬砌厚度为40cm～50cm，

优选地，所述滤床内填料顶部距离集水槽下游边墙顶部0.5～1.0m，滤床的下游边墙高于填料顶部高程0.5～1.0m，滤床两侧边墙高度承接上下游边墙。

优选地，所述滤床填料采用碎石或卵石，粒径为30mm～150mm，填料填充孔隙率为30％～50％。

优选地，所述滤床宽度、深度与集水槽保持一致。

进一步地，所述进水渠以i＝0.01的坡度朝向集水槽的上游边墙顶部倾斜布置，且进水渠与河道轴线的夹角角度为30°～60°。

进一步地，所述出水渠的一端与钢筋混凝土挡墙底部相连，出水渠的一端以i＝0.01的坡度朝向下游河道倾斜延伸。

本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型在河道一侧倾斜向下布置进水渠，并在进水渠进口依次布置挡沙坎、拦污栅和平板闸门，进水渠从河道中引水经挡沙坎、拦污栅和闸门后，从集水槽上游边墙顶部汇入集水槽中，再从集水槽下游边墙溢流口溢流进入滤床，经滤床过滤后从滤床底部进入出水渠，经净化后的水体沿出水渠重新进入河道。因此，该有坝引水的分离式砾石滤床结构通过将部分水体引入分离式砾石滤床，利用砾石滤床生物膜净化技术以及河流的自净实现水体中污染物的削减。

2.在进水渠上部布置拦污栅，拦污栅可拦挡河道内漂浮物，防止其进入堵塞砾石滤床空隙。

3.本实用新型通过在挡沙坎和拦污栅下游布置平板闸门，便于有效控制供水流量。

4.本实用新型利用曝气条件可以增加微生物活性，在水流进入进水渠之前，通过横跨河道的跌水进行自然曝气处理。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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设计方案和附图。

图1是本实用新型的平面布置图；

图2是图1中的A-A剖面图；

图3是图1中的B-B向剖面图；

图4是图1中的C-C剖面图；

图5是图1中的D-D剖面图。

附图标记说明：

1、跌水；

2、进水渠；

3、挡沙坎；

4、拦污栅；

5、平板闸门；

6、集水槽；

7、溢流口；

8、滤床；

9、钢筋混凝土挡墙；

10、液压坝；

11、出水渠。

为使本实用新型的上述目的、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实用新型作进一步详细的说明。

具体实施方式

结合以下本实用新型的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本实用新型的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本实用新型所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本实用新型中提供的任何定义不一致，则以本实用新型中提供的术语定义为准。

实施例1：

本实用新型的技术方案之一是通过以下措施来实现的：

一种有坝引水的分离式砾石滤床结构，参照图1，包括设置在河道一侧的进水渠2，所述进水渠2上游河道内布置有横跨河道的跌水1，进水渠2下游河道内布置有横跨河道的液压坝10，液压坝10在枯水期立坝蓄水，汛期塌坝行洪；

进水渠2向下倾斜设置，如图2-图4所示，进水渠2的出口连接有集水槽6，集水槽6的下游边墙上间隔设置有若干溢流口7，集水槽6的下游设置有滤床8，滤床8中填充有填料，滤床8的外部设置有钢筋混凝土挡墙9，所述钢筋混凝土挡墙9的顶部与集水槽6的下游边墙连接，钢筋混凝土挡墙9的底部设有开口，该开口处连接有出水渠11，所述出水渠11的另一端与河道连通。

作为对上述技术方案的进一步优化，如图2所示，在进水渠2进口依次布置挡沙坎3、拦污栅4和平板闸门5，优选地，挡沙坎3布置在进水渠2与河道连接的入口处，挡沙坎3结合进水渠2前端整体布置为混凝土结构，挡沙坎3顶部高程高出河道0.5～1.0m，两侧和进水渠2边墙相连接。

拦污栅4，设置于挡沙坎3的下游，用于拦挡河道内漂浮物，防止其进入堵塞砾石滤床空隙。拦污栅4的两侧与进水渠2的边墙相连接。

平板闸门5，布置于拦污栅4的下游，用以控制进水流量，平板闸门5和进水渠2的底板及边墙相连接。考虑到进入滤床8的流量较小，优先考虑无需用电的螺杆启闭的平板闸门。

作为对上述技术方案的进一步优化，如图5所示，拦污栅4由若干竖向格栅组成，若干竖向格栅顺着河水流动方向间隔布置，相邻竖向格栅的间距为5～15cm。

本实用新型在河道进水渠2上游布置跌水1，下游布置液压坝10，坝前壅高水位，使河道中的水可自流进入进水渠中。液压坝在枯水期立坝蓄水，汛期塌坝行洪。优选地，自所述液压坝10上游库区布置所述进水渠2，进水渠进口依次布置挡沙坎3、拦污栅4和平板闸门5，进水渠2从河道中引水经挡沙坎3、拦污栅4和闸门5后，从集水槽6上游边墙顶部汇入集水槽6中，再从所述集水槽6下游边墙溢流口7溢流进入滤床8，水流进入所述滤床8顶部，经生态砾石滤床8过滤后从生态砾石滤床8末端底部进入出水渠11，经净化后的水体沿出水渠11重新进入河道。

作为对本实用新型上述技术方案的进一步优化，跌水1顶宽0.5～1.0m，河道纵坡坡度较陡(一般陡于1％)时，跌水1上游和河底齐平，跌水1下游河底高程比跌水1顶端低1.0～2.0m，河道纵坡坡度较缓(一般缓于1％)时，跌水1上游顶部比河床高0.5～1.0m。需要进一步说明的是，跌水是采用自然曝气的方式，且针对不同纵坡跌水高度不一样。

作为本实用新型的进一步改进，进水渠2以i＝0.01的坡度朝向集水槽6的上游边墙顶部倾斜布置，集水槽6长2m，深度和宽度可根据实际处理水量确定。参照图5，集水槽6下游边墙设置若干溢流口7，相邻溢流口7间隔1.0m布置，单个溢流口7尺寸为0.5×0.5m。进水渠2与河道轴线夹角宜为30°～60°，进水渠2采用混凝土结构，断面形式可根据引水流量及地质条件灵活选择。

作为本实用新型的进一步改进，如图4所示，出水渠11的一端与钢筋混凝土挡墙9底部相连，出水渠11的一端以i＝0.01的坡度朝向下游河道倾斜延伸。出水渠11底板承接生态砾石滤床8最下游底板，断面形式、衬砌材料和进水渠2保持一致。

作为本实用新型的进一步改进，如图2和图3所示，集水槽6下游接生态砾石滤床8，砾石滤床8宽度、深度与集水槽6保持一致。为满足防渗要求，砾石滤床外部采用钢筋混凝土挡墙9结构，衬砌厚度40cm～50cm，滤床8填料顶部高程距离集水槽6下游边墙顶部1.0m，砾石滤床8的下游边墙略高于填料顶部高程0.5m，滤床8两侧边墙高度承接上下游边墙。进一步地，滤床8填料优选碎石或卵石，粒径优选30mm～50mm，最大粒径不得超过150mm。滤料填充孔隙率30％～50％。滤床8内部水力停留时间不得小于2小时。

本实用新型所述有坝引水的分离式砾石滤床结构通过将部分水体引入分离式砾石滤床，利用砾石滤床生物膜净化技术以及河流的自净实现水体中污染物的削减。

实施例2：

在实施例1的基础上，有坝引水的分离式砾石滤床结构均符合规范要求，其工作原理如下：

a.水流进入所述进水渠2之前，通过跌水1进行曝气处理。跌水1顶宽0.5～1.0m，河道纵坡坡度陡于1％时，跌水1上游可和河底齐平，下游河底高程比跌水1顶端低1.0～2.0m，河道纵坡坡度缓于1％时，跌水1顶部比河床高0.5～1.0m。

b.进水渠2下游布置液压坝10，坝前壅高水位，使河道中的水可自流进入进水渠中，液压坝10在枯水期立坝蓄水，汛期塌坝行洪。

c.进水渠2入口处、与河道连接部位布置挡沙坎3，挡沙坎3结合进水渠2前端整体布置为混凝土结构，顶部高程高出河道0.5～1.0m，两侧和所述进水渠2边墙相连接。

d.进水渠2上部布置所述拦污栅4，用于拦挡河道内漂浮物，防止其进入堵塞砾石滤床空隙，拦污栅4两侧与进水渠2边墙相连接，采用竖向格栅，格栅间距5～15cm。

e.挡沙坎3和拦污栅4下游布置所述平板闸门5，用以控制进水流量，闸门5和进水渠2底板及边墙相连接。考虑到进入砾石滤床8的流量较小，优先考虑无需用电的螺杆启闭的平板闸门5。

f.进水渠2以i＝0.01的坡度坡向所述集水槽6上游边墙顶部，集水槽6长2m，深度和宽度可根据实际处理水量确实，集水槽6下游边墙设置溢流口7，溢流口7间隔1.0m布置，单个溢流口7尺寸为0.5×0.5m。进水渠2布置与河道轴线夹角宜为30°～60°，采用混凝土结构，断面形式可根据引水流量及地质条件灵活选择。

g.集水槽6下游接所述生态砾石滤床8，砾石滤床8宽度、深度与集水槽6保持一致。为满足防渗要求，砾石滤床外部结构9采用钢筋混凝土结构，衬砌厚度40cm～50cm，滤床8填料顶部高程距离集水槽6下游边墙顶部1.0m，砾石滤床8的下游边墙略高于填料顶部高程0.5m，滤床8两侧边墙高度承接上下游边墙。滤床8填料采用碎石或卵石，粒径30mm～50mm，最大粒径不得超过150mm。滤料填充孔隙率30％～50％。滤床8内部水力停留时间不得小于2小时。

h.生态砾石滤床8下游底部接出水渠11，出水渠11以i＝0.01的坡度坡向下游河道。出水渠11底板承接生态砾石滤床8最下游底板，断面形式、衬砌材料和进水渠2保持一致。

实施例3：

有坝引水的分离式砾石滤床结构的运行原理如下：

非汛期河道流量较小，水面与岸边高程相差较大时，液压坝10立坝蓄水，将平板闸门5打开，水流经挡沙坎3和挡沙坎上部拦污栅4进行初步沉淀、过滤，后通过进水渠2进入集水槽6，在集水槽6中进行进一步沉淀，尽量减少河道泥沙、杂物进入砾石滤床8。集水槽6中水位上升到一定程度从溢流口7溢流进入生态砾石滤床8顶部，过滤后从滤床8底部经过出水渠11进入河道。根据滤床8内部水力停留时间不得小于2小时，确定闸门5的开合程度，控制进水流量。当液压坝10坝上水位大于等于30cm时，塌坝泄流，关闭闸门。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：包括设置在河道一侧的进水渠(2)，所述进水渠(2)上游河道内布置有横跨河道的跌水(1)，进水渠(2)下游河道内布置有横跨河道的液压坝(10)，液压坝(10)在枯水期立坝蓄水，汛期塌坝行洪；

所述进水渠(2)向下倾斜设置，且进水渠(2)的出口连接有集水槽(6)，集水槽(6)的下游边墙上间隔设置有若干溢流口(7)，集水槽(6)的下游设置有滤床(8)，滤床(8)中填充有填料，滤床(8)的外部设置有钢筋混凝土挡墙(9)，所述钢筋混凝土挡墙(9)的顶部与集水槽(6)的下游边墙连接，钢筋混凝土挡墙(9)的底部设有开口，该开口处连接有出水渠(11)，所述出水渠(11)的另一端与河道连通。

2.如权利要求1所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述进水渠(2)进口依次布置有挡沙坎(3)、拦污栅(4)和平板闸门(5)，所述挡沙坎(3)布置在进水渠(2)与河道连接的入口处；

所述拦污栅(4)，设置于挡沙坎(3)的下游，用于拦挡河道内漂浮物，拦污栅(4)的两侧与进水渠(2)的边墙相连接；

所述平板闸门(5)，布置于拦污栅(4)的下游，用以控制进水流量，平板闸门(5)和进水渠(2)的底板及边墙相连接。

3.如权利要求2所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述挡沙坎(3)的顶部高出河道0.5～1.0m，挡沙坎(3)的两侧和所述进水渠(2)的边墙相连接。

4.如权利要求2所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述拦污栅(4)由若干竖向格栅组成，若干竖向格栅顺着河水流动方向间隔布置，相邻竖向格栅的间距为5～15cm。

5.如权利要求1所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述跌水(1)顶宽0.5～1.0m，河道纵坡坡度陡于1％时，跌水(1)上游和河底齐平，跌水(1)下游河底高程比跌水(1)顶端低1.0～2.0m，河道纵坡坡度缓于1％时，跌水(1)上游顶部比河床高0.5～1.0m。

6.如权利要求1所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述钢筋混凝土挡墙(9)的衬砌厚度为40cm～50cm，所述滤床(8)内填料顶部距离集水槽(6)下游边墙顶部0.5～1.0m，滤床(8)的下游边墙高于填料顶部高程0.5～1.0m，滤床(8)两侧边墙高度承接上下游边墙。

7.如权利要求1所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述滤床(8)填料采用碎石或卵石，粒径为30mm～150mm，填料填充孔隙率为30％～50％。

8.如权利要求1所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述滤床(8)宽度、深度与集水槽(6)保持一致。

9.如权利要求1所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述进水渠(2)以i＝0.01的坡度朝向集水槽(6)的上游边墙顶部倾斜布置，且进水渠(2)与河道轴线的夹角角度为30°～60°。

10.如权利要求1所述的有坝引水的分离式砾石滤床结构，其特征在于：所述出水渠(11)的一端与钢筋混凝土挡墙(9)底部相连，出水渠(11)的一端以i＝0.01的坡度朝向下游河道倾斜延伸。