CN219929803U - 一种用于小流域面源污染治理的生态处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于小流域面源污染治理的生态处理系统，包括上部结构和下部结构，上部结构包括配水系统、湿地系统，下部结构包括人工快渗处理系统；生态处理系统以小流域为汇水单元收集面源污染地表径流，通过配水系统进行预处理后对湿地系统、人工快渗处理系统进行配水。本实用新型的湿地系统和人工快渗处理系统可实现并联运行，增加整体系统的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于小流域面源污染治理的生态处理系统。
背景技术
流域水环境污染主要有点源污染和面源污染，目前我国点源污染的到了有效的控制，但随着近年我国农业快速发展，产生的面源污染负荷所占比重也逐年增加，面源污染问题逐渐凸显。面源污染具有涉及范围广、不确定性大、治理难度较大等特点，已经成为我国水环境质量提升的瓶颈问题。随着我国推进乡村振兴，中国农业农村现代化建设等加快步伐，农业面源污染治理将会是生态环境保护的重要内容。
农业面源污染治理以小流域为单元的生态工程治理系统，通过改变污水运移的速率和水力路径，使污染物在生态处理系统的物质循环中进行降解，使得污水中的能量通过生态系的能量流动逐级充分利用。小流域面源污染治理的生态处理系统具有自我调控和污染物的综合净化能力，投资少，基本无需进行设备维护等优点。
但目前生态沟渠、人工湿地、氧化塘、生态浮岛等相关的生态处理工程技术在实际工程应用中受环境温度影响较大，存在处理效果不佳，设备维护难，使用年限短等问题。比如：
1、一种生态沟深度曝气复合人工湿地系统（CN218202410U），这种生态工程使用曝气机、曝气盘等设备需要较多的运营维护。
2、一种适用于山区小流域非点源污染物收集处理系统的多级生态塘系统（CN209065541U），其在河道一侧设置的多级生态塘系统中，水生植物受环境温度影响，存在处理效果不佳的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、工作稳定、处理效果好的用于小流域面源污染治理的生态处理系统。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种用于小流域面源污染治理的生态处理系统，包括上部结构和下部结构，上部结构包括配水系统、湿地系统，下部结构包括人工快渗处理系统；生态处理系统以小流域为汇水单元收集面源污染地表径流，通过配水系统进行预处理后对湿地系统、人工快渗处理系统进行配水。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述人工快渗处理系统包括保护层、细填料层、粗填料层、砂砾层，所述保护层倾斜铺设以形成坡面，保护层上部下方设置细填料层，保护层中下部下方设置粗填料层，细填料层和粗填料层下方均设置砂砾层，砂砾层中设置出水机构；所述人工快渗处理系统在淹水期，根据水力流向特点和填料分布特点，细填料层形成了好氧区，粗填料层上段为缺氧区，粗填料层下段为厌氧区。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述湿地系统包括一级湿地、一级亲水平台，二级湿地、二级亲水平台和防冲刷设施，所述一级湿地设置在坡面上部表面，一级湿地斜下方设置一级亲水平台，二级湿地设置在坡面下部表面，坡面底部设置二级亲水平台，二级亲水平台背向二级湿地一侧为出水渠，所述坡面上位于一级湿地上方位置处、坡面上位于一级亲水平台与二级湿地之间位置处、出水渠底部均设置防冲刷设施。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述配水系统包括挡板、湿地系统进水机构、溢流跌水口和补充进水机构，所述坡面顶部为面源污染地表径流，面源污染地表径流通过湿地系统进水机构或溢流跌水口后下落至坡面顶部，所述补充进水机构设置于一级湿地中，溢流跌水口附近设有用于截留悬浮物的挡板。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述补充进水机构包括补充进水主管、补充进水支管、阀门，补充进水主管的底端通过若干补充进水孔连通人工快渗处理系统的缺氧区；补充进水主管的顶端与若干补充进水支管底端连接，补充进水支管上设有阀门，补充进水支管顶端设有用于封堵补充进水支管顶端的泡罩，泡罩通过连接支架与补充进水支管顶端固定连接，所述连接支架和泡罩上均开有通孔。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述出水机构包括出水主管、出水支管、花孔、土工布；所述出水主管两侧分别连接若干出水支管，每个出水支管道上均设置若干花孔，每个出水支管道外壁均包裹有土工布。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述溢流跌水口进水量与补充进水机构的补充进水量比值为2：1。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述一级湿地、二级湿地为表流型人工湿地，一级湿地内浮水植物及挺水植物结合布置，二级湿地内布置沉水植物。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述配水系统布水情况为：每天4个布水周期，每个周期为6h，其中4.5h为湿地系统进水机构进水时间，1.5h为溢流跌水口与补充进水机构共同进水时间。
上述用于小流域面源污染治理的生态处理系统，所述细填料层粒径范围d=0.1~0.5mm，粗填料层粒径范围d=0.25~2mm，砂砾层粒径范围d=20~40mm。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型的配水系统，通过挡板及坡度的设置对面源污染径流进行简单预处理，布水情况为：每天4个布水周期，每个周期为6h，其中包括4.5h为湿地系统进水机构进水时间，1.5h为溢流跌水口与补充进水机构共同进水时间。该布水方式满足人工快渗处理系统干湿交替的运转方式，即淹水期和落干期相互交替运行。人工快渗处理系配水系统溢流跌水口进水量与人工快渗处理系统补充进水机构的补充进水量比值为2：1，强化生物脱氮。
2、本实用新型补充进水机构的补充进水支管顶端设有用于封堵补充进水支管顶端的泡罩，泡罩通过连接支架与补充进水支管顶端固定连接，能够防止杂质进入及堵塞补充进水支管，连接支架和泡罩上均开有通孔，用于补充进水。
3、本实用新型的人工快渗处理系统的复氧方式有3种，一是设置溢流跌水口对系统内部进行复氧，二是采用干湿交替的工作方式进行系统复氧，三是利用上部湿地系统的植物的根系对人工快渗处理系统内部进行复氧。在淹水期，根据水力流向特点和填料分布特点，总体形成了好氧区、缺氧区、厌氧区，缺氧区补充进水，能补充反硝化过程所需要的有机物，强化生物脱氮，利用填料表面的生物膜对污染物质进行物理化学吸附以及生物降解。此外在淹水期，面源污染径流流经填料层，由于填料呈压实状态，利用填料粒径较小的特点，填料中粘土性矿物和有机质的吸附作用以及生物膜的生物微絮凝作用，截流和吸附污水中的悬浮物和溶解性物质；在落干期，填料表面的生物膜在好氧状态下对附着在填料内部的污染物进行好氧生物降解，从而使污染物在系统中得以最终去除。
4、本实用新型的湿地系统和人工快渗处理系统可实现并联运行，增加整体系统的稳定性。随着系统运行时间的增加，通过截留的悬浮物、微生物膜等的生长等作用，会出现湿地系统或人工快渗处理系统堵塞现象。在枯水期或干旱期，轮流排空湿地系统或人工快渗处理系统的进水，以便出现故障时进行停床轮休使得湿地系统或人工快渗处理系统自然恢复活性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的补充进水机构的结构示意图。
图3为图2的A处放大结构示意图。
图4为本实用新型的出水机构的结构示意图。
实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，一种用于小流域面源污染治理的生态处理系统，包括上部结构和下部结构，上部结构包括配水系统、湿地系统，下部结构包括人工快渗处理系统；生态处理系统以小流域为汇水单元收集面源污染地表径流，通过配水系统进行预处理后对湿地系统、人工快渗处理系统进行配水。
所述人工快渗处理系统包括保护层11、细填料层12、粗填料层13、砂砾层14，所述保护层11倾斜铺设以形成坡面，保护层11上部下方设置细填料层12，保护层11中下部下方设置粗填料层13，细填料层12和粗填料层13下方均设置砂砾层14，砂砾层14中设置出水机构15；所述人工快渗处理系统在淹水期，根据水力流向特点和填料分布特点，细填料层12形成了好氧区，粗填料层13上段为缺氧区，粗填料层13下段为厌氧区。
所述细填料层12粒径范围d=0.1~0.5mm，粗填料层13粒径范围d=0.25~2mm，砂砾层14粒径范围d=20~40mm。
所述人工快渗处理系统，根据水力流向特点和填料深度分布特点，内部形成了好氧区→缺氧区→厌氧区，适用于小流域面源污染地表径流，处理后下游水质可达地表水的III类标准，污水COD去除率分别达到90％、氨氮去除率85％、总磷80％~90％。
所述湿地系统包括一级湿地5、一级亲水平台6，二级湿地7、二级亲水平台8和防冲刷设施10，所述一级湿地5设置在坡面上部表面，一级湿地5斜下方设置一级亲水平台6，二级湿地7设置在坡面下部表面，坡面底部设置二级亲水平台8，二级亲水平台8背向二级湿地7一侧为出水渠9，所述坡面上位于一级湿地5上方位置处、坡面上位于一级亲水平台6与二级湿地7之间位置处、出水渠9底部均设置防冲刷设施10。
所述一级湿地5、二级湿地7为表流型人工湿地，其中一级湿地5内浮水植物及挺水植物结合布置，如绿狐尾藻及美人蕉结合；二级湿地7内布置沉水植物，如苦草、黑藻。在湿地系统植物群落构建工程完成初期，需进一步完善水生生态系统的食物链和食物网结构，在水体中放养一定种类和数量的鱼类和底栖动物，保持水生态系统正常物质循环和能量流通，提高整个系统的稳定性。
所述配水系统包括挡板1、湿地系统进水机构2、溢流跌水口3和补充进水机构4，所述坡面顶部为面源污染地表径流，面源污染地表径流通过湿地系统进水机构2或溢流跌水口3后下落至坡面顶部，所述补充进水机构4设置于一级湿地5中，溢流跌水口3附近设有用于截留悬浮物的挡板1；湿地系统进水机构2可采用管道上加控制阀门的结构。
所述配水系统布水情况为：每天4个布水周期，每个周期为6h，其中4.5h为湿地系统进水机构2进水时间，1.5h为溢流跌水口3与补充进水机构4共同进水时间。
如图2、图3所示，所述补充进水机构4包括补充进水主管16、补充进水支管17、阀门18，补充进水主管16的底端通过若干补充进水孔19连通人工快渗处理系统的缺氧区，用于补充反硝化过程所需要的有机物，强化生物脱氮；补充进水主管16的顶端与若干补充进水支管17底端连接，补充进水支管17上设有阀门18，补充进水支管17顶端设有用于封堵补充进水支管17顶端的泡罩21，泡罩21通过连接支架20与补充进水支管17顶端固定连接，所述连接支架20和泡罩21上均开有通孔22。所述溢流跌水口3进水量与补充进水机构4的补充进水量比值为2：1。
如图4所示，所述出水机构15包括出水主管23、出水支管24、花孔25、土工布26；所述出水主管23两侧分别连接若干出水支管24，每个出水支管24道上均设置若干花孔25，每个出水支管24道外壁均包裹有土工布26，花孔25孔口不易堵塞，保证了出水机构15畅通。
随着系统运行时间的增加，通过截留的悬浮物、微生物膜等的生长等作用，会出现湿地系统或人工快渗处理系统堵塞现象。通常在枯水期或干旱期，可以轮流排空湿地系统或人工快渗处理系统的进水，以便出现故障时进行停床轮休使得湿地系统或人工快渗处理系统自然恢复活性。
本实施例中面源污染径流处理流程为：以小流域为汇水单元收集面源污染地表径流，将面源污染的地表径流收集进入配水系统，经过简单预处理后向湿地处理系统或人工快渗处理系统，一部分面源污染的地表径流通过二级湿地7系统内植物、动物、微生物净化后自留进入出水渠9流向下游，一部分面源污染的地表径流在淹水期通过人工快渗处理系统内好氧区、缺氧区、厌氧区，在好氧区通过跌水曝气和植物根系对氧气的传输，进行有机物的好氧分解及消化反应；随后有机物进入缺氧、厌氧区进行进一步分解及反硝化作用，在缺氧区补充进水的方式，增加了缺氧、厌氧段中有机污染物的浓度，强化了缺氧和厌氧分解的效果，在落干期，填料表面的生物膜在好氧状态下对附着在填料内部的污染物进行好氧生物降解，从而使污染物在系统中得以最终去除。通过好氧-缺氧-厌氧-好氧的工艺，污水中各种污染物通过过滤截留、吸附和微生物降解、植物吸收等方式去除。
本实施案例为面源污染流域面积约为5hm2，项目区日降雨量范围不超过5mm（暴雨等特殊时期没有纳入统计），上游水质COD为107mg/L，氨氮5mg/L，总磷1mg/L，经过本实施例所述生态处理系统处理，下游水质的COD、氨氮、总磷分别降至18.63mg/L、0.86mg/L和0.16mg/L，去除率分别达到82.58％、82.8％和0.84％。
Claims (10)
1.一种用于小流域面源污染治理的生态处理系统，包括上部结构和下部结构，其特征在于：上部结构包括配水系统、湿地系统，下部结构包括人工快渗处理系统；生态处理系统以小流域为汇水单元收集面源污染地表径流，通过配水系统进行预处理后对湿地系统、人工快渗处理系统进行配水。
2.根据权利要求1所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述人工快渗处理系统包括保护层、细填料层、粗填料层、砂砾层，所述保护层倾斜铺设以形成坡面，保护层上部下方设置细填料层，保护层中下部下方设置粗填料层，细填料层和粗填料层下方均设置砂砾层，砂砾层中设置出水机构；所述人工快渗处理系统在淹水期，根据水力流向特点和填料分布特点，细填料层形成了好氧区，粗填料层上段为缺氧区，粗填料层下段为厌氧区。
3.根据权利要求2所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述湿地系统包括一级湿地、一级亲水平台，二级湿地、二级亲水平台和防冲刷设施，所述一级湿地设置在坡面上部表面，一级湿地斜下方设置一级亲水平台，二级湿地设置在坡面下部表面，坡面底部设置二级亲水平台，二级亲水平台背向二级湿地一侧为出水渠，所述坡面上位于一级湿地上方位置处、坡面上位于一级亲水平台与二级湿地之间位置处、出水渠底部均设置防冲刷设施。
4.根据权利要求3所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述配水系统包括挡板、湿地系统进水机构、溢流跌水口和补充进水机构，所述坡面顶部为面源污染地表径流，面源污染地表径流通过湿地系统进水机构或溢流跌水口后下落至坡面顶部，所述补充进水机构设置于一级湿地中，溢流跌水口附近设有用于截留悬浮物的挡板。
5.根据权利要求4所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述补充进水机构包括补充进水主管、补充进水支管、阀门，补充进水主管的底端通过若干补充进水孔连通人工快渗处理系统的缺氧区；补充进水主管的顶端与若干补充进水支管底端连接，补充进水支管上设有阀门，补充进水支管顶端设有用于封堵补充进水支管顶端的泡罩，泡罩通过连接支架与补充进水支管顶端固定连接，所述连接支架和泡罩上均开有通孔。
6.根据权利要求2所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述出水机构包括出水主管、出水支管、花孔、土工布；所述出水主管两侧分别连接若干出水支管，每个出水支管道上均设置若干花孔，每个出水支管道外壁均包裹有土工布。
7.根据权利要求5所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述溢流跌水口进水量与补充进水机构的补充进水量比值为2：1。
8.根据权利要求3所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述一级湿地、二级湿地为表流型人工湿地，一级湿地内浮水植物及挺水植物结合布置，二级湿地内布置沉水植物。
9.根据权利要求4所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述配水系统布水情况为：每天4个布水周期，每个周期为6h，其中4.5h为湿地系统进水机构进水时间，1.5h为溢流跌水口与补充进水机构共同进水时间。
10.根据权利要求2所述的用于小流域面源污染治理的生态处理系统，其特征在于：所述细填料层粒径范围d=0.1~0.5mm，粗填料层粒径范围d=0.25~2mm，砂砾层粒径范围d=20~40mm。
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| CN202321020551.5U Active CN219929803U (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种用于小流域面源污染治理的生态处理系统 |
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-
2023
- 2023-04-28 CN CN202321020551.5U patent/CN219929803U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |