WO2020103415A1 - 城市河道直接净化装置 - Google Patents

Abstract

一种城市河道直接净化装置，包括竖向设置的支撑墙板（1）、横向设置的上托盘（2）和下托盘（3），支撑墙板（1）的上下端分别连接上托盘（2）和下托盘（3），上托盘（2）和下托盘（3）分别呈半圆形，上托盘（2）和下托盘（3）间还设有若干个填料生物墙（4），每个填料生物墙（4）的顶端固定连接在上托盘（2）底，底端固定连接在下托盘（3）上，填料生物墙（4）沿上托盘（2）/下托盘（3）的径向设置，填料生物墙（4）包括两片网格（43）组成的填料网架，两片网格（43）之间设有对河道水体直接净化的填料层。该装置可直接挂在城市河道直立式挡土墙（5）临水侧，与河道水体亲密接触，通过装置中的吸附材料对河道水体直接净化。填料生物墙（4）外侧的水生植物既可和生物墙一起净化水质，又可美化河道两岸环境，将水质净化和环境美化二合一。

Description

城市河道直接净化装置 技术领域

本发明涉及城市河道直接净化技术，特别是涉及一种城市河道直接净化装置。

背景技术

我国城市河道水污染虽然经过几轮治污，但有些也只是暂时好转，污染状况仍然非常严重，需要经常性保持河道水体的净化。河道的水质污染主要是有机污染物的超标污染，有机污染物过多、溶解氧不足，厌氧分解产生的臭气和黑液造成的水体黑臭污染。

目前，受污染河流水体水质修复技术有物理技术、化学技术、生物技术及工程治理技术。其中，物理法包括引清调度、底泥疏浚、河道曝气、机械除藻等技术。化学法包括化学固定、化学除藻等方法。生物技术包括水生植物净化技术、微生物修复技术等。工程治理技术包括人工湿地技术、生物浮床技术、填料生物床技术等。

河道是一个开放的水环境，即便进行了彻底的截污和清淤，地表径流仍会把地表中的有机污染物带入水中，时间一久，河道中又重新堆积有机污泥，水质难免又被污染。因此，截污和清淤其实并不能一劳永逸地解决问题，即使对河道进行了清淤，只是最初一段时间效果明显，由于有机污染物的流入不可避免，水质污染仍会复发。

现有河道已经被严重污染，且污染仍将长期存在，对已污染的河道迫切需要直接治理对策；很多城市河道被人工改造，修建了硬质护岸，河道自净能力被大幅削弱，像一个缺乏免疫力的病人，迫切需要增强体质，增强河道的自净能力。

综上所述，河道污染不可避免，河道治污方法很多，现有生物法治理见效缓慢，而化学法则有毒副作用，往往会造成二次污染。由于河道中面源污水的流入不可避免，因此，迫切需要增加河道自净能力，以对含有污染物的河道水域进行直接净化。而生物浮床技术加工复杂，飘浮在河道中，需要在河道中固定，占用河道较多，施工不便，更换不便，不利于河道保洁，且只能净化河道表层水体，因此，这种“浮床”技术亟待创新。

为节约土地资源，城市河道多采用直立式护岸，例如，上海市中心城区基本均为直立式挡土墙。现状表明，护岸较容易受污染，污染物往往临近护岸浓度更大、更加集聚，临近护岸的水域是污染的重灾区，更需要进行水质净化，因此，需要针对河道现状条件提出水质净化的创新技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种城市河道直接净化装置，以克服现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种城市河道直接净化装置，包括竖向设置的支撑墙板、横向设置的上托盘和下托盘，所述支撑墙板的上下端分别连接上托盘和下托盘，所述上托盘和下托盘分别呈半圆形，所述上托盘和下托盘间还设有若干个填料生物墙，每个所述填料生物墙的顶端固定连接在所述上托盘上，底端固定连接在所述下托盘上，所述填料生物墙沿所述上托盘/下托盘的径向设置。

优选地，所述填料生物墙包括第一生物墙和第二生物墙，所述第一生物墙的径向长度大于所述第二生物墙的径向长度，所述第一生物墙和第二生物墙交错布置。

优选地，所述填料生物墙包括两片网格组成的填料网架，两片网格之间设有填料层，所述网格的上下端分别向外折弯形成连接部，所述网格上端的连接部与所述上托盘固定连接，所述网格下端的连接部与所述下托盘固定连接。

优选地，所述连接部的表面还设有压紧所述连接部的压条，所述压条与相应的上托盘/下托盘通过螺栓连接。

优选地，所述填料层包括位于两侧的由竹筏制成的第一吸附层，两层第一吸附层之间设有由煤渣袋堆叠成的第二吸附层。

优选地，竹筏由竹片编织成网状结构，并通过铁丝绑扎在所述填料网架上。

优选地，所述第二吸附层的厚度为200mm左右。

优选地，所述填料网架的外侧还设有外挂绿化植物形成的绿化墙体。

优选地，所述支撑墙板上靠近上端的位置还设有第一斜支撑，所述第一斜支撑的端部连接在所述上托盘上，所述支撑墙板上靠近下端的位置还设有第二斜支撑，所述第二斜支撑的端部连接在所述下托盘上。

优选地，所述支撑墙板的后侧靠近上端的位置还设有挂钩。

优选地，城市河道直接净化装置悬挂于河道挡土墙的外侧并置于水中。

如上所述，本发明涉及的城市河道直接净化装置，具有以下有益效果：

本发明为多个构件装配而成，由支撑墙板、挂钩、托盘、填料生物墙和外挂绿化植物等组成。本发明可直接挂在城市河道直立式挡土墙临水侧，与河道水体亲密接触，通过装置中的吸附材料对河道水体直接净化。填料生物墙外侧的水生植物既可和生物墙一起净化水质，又可美化河道两岸环境，将水质净化和环境美化二合一。

附图说明

图1为本发明的平面图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为填料生物墙的剖面图。

图4为图3中B处的放大图。

图5为图3中C处的放大图。

元件标号说明

1                      支撑墙板

11                     第一斜支撑

12                     第二斜支撑

13                     挂钩

2                      上托盘

21                     孔洞

22                     两栖植物

3                      下托盘

31                     孔洞

4                      填料生物墙

41                     第一生物墙

42                     第二生物墙

43                     网格

431                    连接部

44                     压条

45                     螺栓

461                    第一吸附层

462                    第二吸附层

47                     外挂绿化植物

5                      挡土墙

51                     膨胀螺栓

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图3所示，本发明提供一种城市河道直接净化装置，为一个半圆体框架结构，包括竖向设置的支撑墙板1、横向设置的上托盘2和下托盘3，所述上托盘2和下托盘3分别呈半圆形，且分别连接在所述支撑墙板1的上下端，且直线边与支撑墙板1直角相接，支撑墙板1与上托盘2、下托盘3直角相交处可铰结，所述上托盘2、下托盘3上均匀设置若干个孔洞21、孔洞31；所述上托盘2和下托盘3间还设有若干个填料生物墙4，每个所述填料生物墙4的顶端固定连接在所述上托盘2上，底端固定连接在所述下托盘3上，所述填料生物墙4沿所述上托盘2/下托盘3的径向设置。上托盘2内布置盆栽绿化或两栖植物22，既可美化环境，又可遮挡下面的净化构件；下托盘3，主要为填料生物墙4的底端支撑，下托盘3内于生物墙体以外均匀设置孔洞31，上托盘2、下托盘3的半径相同，按需要设置，一般为1.2～1.5m，上托盘2上设置圆形孔洞21、下托盘3上设置圆形孔洞31，以减小浮力，且便于水体的相互沟通；上托盘2、下托盘3尺寸、形状相同，便于标准化生产，便于安装。所述支撑墙板1墙板宽度与上托盘2/下托盘3直径相等，高度为护岸边泥面至设计高水位。支撑墙板1为一块整板，也可以中间漏空，支撑墙板1根据强度需要，可局部加厚或采用其它结构措施。

如图1至图3所示，优选地，所述填料生物墙4包括第一生物墙41和第二生物墙42，所述第一生物墙41的径向长度大于所述第二生物墙42的径向长度，所述第一生物墙41和第二生物墙42交错布置，这种布置方式有利于节约布置空间，可最大程度上净化水质。

如图2至图5所示，优选地，所述填料生物墙4包括两片网格43组成的填料网架，两片网格43之间设有填料层，填料网架为吸附材料的承载体，由两片镀锌金属网格组成，两片网格间距按填料需要确定，一般为300mm左右，网格高度为两个托盘之间的距离，宽度参照托 盘半径设置，网架需要具有一定的强度，以形成对上托盘2的支撑，当填料单独采用煤渣袋时，网格大小由袋装填充材料的尺寸确定，以保证不漏袋且受力合理，同一排填料网架其尺寸、形状相同，安装方式相同，便于标准化生产和安装。所述网格43的上下端分别向外90度折弯形成连接部431，所述网格43上端的连接部431与所述上托盘2固定连接，所述网格43下端的连接部431与所述下托盘3固定连接，所述连接部431为长50mm的直角边，所述连接部431的表面还设有压紧所述连接部431的压条44，所述压条44与相应的上托盘2/下托盘3通过螺栓45连接，一般托盘直径较大时采用两排压条44，同一排径向长度相同；托盘直径较小时采用一排压条44。

如图2和图3所示，优选地，所述填料层的吸附料为竹片、煤渣。按需要设置，可以是一种材料，如煤渣，也可以是两种材料分层设置。一般根据需要可分为三层，包括位于两侧的由竹筏制成的第一吸附层461，竹筏由竹片编织成网状结构，网目可大可小，一般可采用常规的竹筏，竹筏通过铁丝绑扎在所述填料网架上，一般有2～5个绑扎点。两侧第一吸附层461之间设有第二吸附层462，中间层为主要吸附降污层，可采用煤渣吸附处理，厚度一般大于200mm；煤渣采用袋装形成煤渣袋，煤渣袋堆叠于网格构架的竹筏形成的空腔内，其作用是在水中吸附有害物质。用于存储吸附料煤渣的袋为透水材料，可采用土工布或土工格栅，其网目应小于吸附料的粒径；采用袋装便于施工和更换，袋的大小以装料后一人能够搬动为宜。一般运行一年，填料吸附有害物质已初具饱和，吊起该装置，从网架间将袋拉出墙体空箱，完成对吸附料进行更换。外层竹筏既能降解河道中有害物质，又能为河道中微生物附着生长和繁殖提供空间，促进河道水体中污染物的降解。构成生物墙的竹筏、煤渣袋、压条、螺栓等，尺寸、形状相同，便于标准化生产，便于安装。

如图2和图3所示，优选地，所述填料网架的外侧还设有外挂绿化植物47形成的绿化墙体，所述绿化墙体布置高度一般可由设计低水位至墙顶。其作用是净化河道水体、美化净化装置。通过水生植物对营养物质的吸收、植物叶冠的覆盖遮光、根区分泌物质对藻类的杀伤作用等途径净化河道水体。可采用花盆分个挂于网格构架上，以便于安装和更换吸附材料等，上托盘顶面宜布置绿化，如两栖植物22，以增加该装置的整体景观效果。水生植物的净化作用，主要有水生植物吸收作用、微生物代谢及植物根部环境中的吸附、沉淀等作用。

如图2和图3所示，优选地，上托盘2荷载较大时，所述支撑墙板1上靠近上端的位置还设有若干个第一斜支撑11，所述第一斜支撑11的端部连接在所述上托盘2的盘底上，以传递上托盘2上的荷载；所述第一斜支撑11的两端分别与所述支撑墙板1、所述上托盘2的连接方式可设置为铰接方式，便于拆卸和收纳。下托盘3承担的荷载较大时，所述支撑墙板 1上靠近下端的位置还设有第二斜支撑12，所述第二斜支撑12的下端部连接在所述下托盘3上填料生物墙4之间的位置，所述第二斜支撑12对称设置若干个，将下托盘与支撑墙板拉结，以传递下托盘3上的荷载；所述第二斜支撑12的两端分别与所述支撑墙板1、所述下托盘3的连接方式可设置为铰接方式，便于拆卸和收纳。

如图1至图5所示，优选地，所述支撑墙板1的后侧靠近上端的位置还设有挂钩13，所述支撑墙板1顶端对称设置两个孔洞，以便挂钩13使用，所述挂钩13用于将本发明悬挂在挡土墙5上，所述挡土墙5的外侧设有膨胀螺栓51，所述挂钩13可悬挂在所述膨胀螺栓51上。为了该装置的稳定需要，一般一个墙板上端宜设置不少于2个挂钩，其个数根据悬挂的荷载确定。本发明悬挂于挡土墙外侧，背面平靠于墙面，以墙面为支撑。

本发明应满足强度要求，因填料生物墙材料重量较轻，又有水的浮力作用，一般塑料足以满足要求。托盘、墙板、网架、挂钩、竹筏和煤渣袋等均为标准构件，具有通用性，因此，便于工厂制作，便于现场安装。

本发明采用的煤渣为多孔材料，其结构膨大，有蜂窝状细孔，不溶于水，经筛选洗净后可用作吸附材料，可以滤除肉眼可见的颗粒材料，它对水中臭气、悬浮物和显色物质的分隔作用良好，是一种廉价的吸附材料。

用于河道水质净化，煤渣的综合利用大大地减少了固体废物的产生量，节约了固废的占地面积，避免其造成的许多污染问题，大量地利用煤渣，可以废物利用，既节约了资源、能源，又创造了经济价值。

本发明采用的竹筏属于自然生态材料制作,具有生物亲和性,表面粗糙,比表面积大。我国竹类资源丰富，竹子因其成本低，可再生，环境污染低，可自身降解。竹子材质天然，具有良好的生物亲和性，是一种具有应用潜力的材料，目前以竹纤维为原料制备成的新型竹纤维生物膜载体对水处理的效果比较稳定。竹筒从中部剖开成片,编织成网片垂直放置在生物墙的网架内。

有关试验表明，竹筏对COD的去除率是74％，对NO3-N去除率为95％，对TP的去除率达到37％，对提高河道水质净化能力有明显效果。竹片表面附着的微生物磷脂含量和脱氢酶活性较大，能为微生物附着生长和繁殖提供空间，能不断促进河道中污染物的降解。

本发明采用河道直接净化技术，所谓直接净化，是指直接在河床里采取一些净化措施，就地治理。对有机污染型河道而言，把河床自身当作处理池，在其中创造出物理法污水处理的技术条件，直接在河床自身水体中实现物理法进行水质净化。

本发明悬挂于两岸的挡土墙外侧，河水浸没该装置生物墙体,填料墙体为微生物提供利于 附着的场所，在其表面形成生物膜，填料作为载体对微生物的附着生长和接触氧化效能起着极其重要的作用，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，河水中有机污染物得到去除，污水得到净化。

本装置生物墙体采用竹筏和煤渣，使用一段时间后，污染物布满该装置的墙体，吊起墙体置于空地上嗮干，人工敲打或机械振动去除污染物后，可再次使用。

在河道挡土墙悬挂本发明装置，其外侧可外挂水生植物，顶面设置生态浮床种植水生植物，从而将单个水质净化装置整体形成绿岛。沿河岸两侧，半圆形的花坛，生物墙的垂直绿化，构成一个个半圆形的植物小岛，一簇簇、一丛丛，既景观生态可为河道增添美景，又能净化河道水质，一举两得。

本发明技术的优点是长期效益明显，该装置的生态墙体内的吸附材料能废物利用，维护更换方便、成本不高，运行时无能耗产生，不但可以对河道的污水吸附降污、吸附有害物质，可长期净化河道水体，且能保持河道生物的多样性。

本发明的直接净化技术对于做过截污清淤或水系整治的河道而言，它起着稳定河道免疫系统的作用，能极大地增强河道的自净能力，消除臭气、吸附水中有害物质，防止污染的反复。对于大量尚未治理的污染河道，它能不断低成本地实现水体净化。对于某些污水比例不是太高的河道，尤其是小城镇、乡村等面源污染区甚至不用截污修建污水处理厂，污水进入河道后能直接在河道里就地治理，能大幅度减少治污费用。因此，直接净化技术是河道水质治理领域中非常具有生命力的前沿技术。本发明正是呼应这种要求的创新技术，采用工程技术对河道水体直接净化的一种新工艺、新技术，装置简单，制作成本低，且填料生物墙可重复利用。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1. 一种城市河道直接净化装置，其特征在于，包括竖向设置的支撑墙板(1)、横向设置的上托盘(2)和下托盘(3)，所述支撑墙板(1)的上下端分别连接上托盘(2)和下托盘(3)，所述上托盘(2)和下托盘(3)分别呈半圆形，所述上托盘(2)和下托盘(3)间还设有若干个填料生物墙(4)，每个所述填料生物墙(4)的顶端固定连接在所述上托盘(2)上，底端固定连接在所述下托盘(3)上，所述填料生物墙(4)沿所述上托盘(2)/下托盘(3)的径向设置。
2. 根据权利要求1所述的城市河道直接净化装置，其特征在于：所述填料生物墙(4)包括第一生物墙(41)和第二生物墙(42)，所述第一生物墙(41)的径向长度大于所述第二生物墙(42)的径向长度，所述第一生物墙(41)和第二生物墙(42)交错布置。
3. 根据权利要求1所述的城市河道直接净化装置，其特征在于：所述填料生物墙(4)包括两片网格(43)组成的填料网架，两片网格(43)之间设有对河道水体直接净化的填料层，所述网格(43)的上下端分别向外折弯形成连接部(431)，所述网格(43)上端的连接部(431)与所述上托盘(2)固定连接，所述网格(43)下端的连接部(431)与所述下托盘(3)固定连接。
4. 根据权利要求3所述的城市河道直接净化装置，其特征在于：所述填料层包括位于两侧的由竹筏制成的第一吸附层(461)，两层第一吸附层(461)之间设有由煤渣袋堆叠成的第二吸附层(462)。
5. 根据权利要求4所述的城市河道直接净化装置，其特征在于：竹筏由竹片编织成网状结构，并通过铁丝绑扎在所述填料网架上。
6. 根据权利要求1所述的城市河道直接净化装置，其特征在于：城市河道直接净化装置悬挂于河道挡土墙(5)的外侧并置于水中。

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