CN110655286A - 一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，包括构建渗滤坝，对水体逐级拦截、降低水体流速，促使水体泥沙、漂浮物；悬浮物进行初步沉降；构建稳定塘，对水体大粒径悬浮物进行沉降；稳定塘的末端构建生态渗滤岛，生态渗滤岛用于去除水体中的小粒径悬浮物；构建表流湿地，对流入的水体悬浮物进行去除，增加水体透明度；上述渗滤坝、稳定塘、生态渗滤岛、表流湿地构成“四级拦截系统”；在表流湿地末端的河道两侧区域，构建岸边植物带；岸边植物带与前述“四级拦截系统”一起构成“五级净化系统”。本发明通过构建“四级拦截系统”，降低河道淤塞风险、保障河道生态系统结构和功能的稳定；同时通过“五级净化系统”，充分净化如何水体，保障入河水质达标，提升河道净化功能。

Description

一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统

技术领域

本发明属于生态工程技术领域，具体涉及一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统。

背景技术

随着人口增长和社会经济的飞速发展，我国的水体污染问题也日趋严峻。其中在城镇化推进的过程中出现众多人工开挖河道，该类型河道主要用于接纳城市生活、工业尾水、城市雨水管网系统汇入、城镇周边农田灌溉汇入、河道周边未接入管网的污水直排、河岸带面源汇入等水体，从而导致河道水体具有较高的悬浮物、河道水体水质不达标、生活垃圾众多。更有甚者部分河道因接纳的污染物排放量不断增加，极易造成水中悬浮物增多、浊度增大，使河水呈现明显的颜色变化，河道淤积堵塞，并破坏河流环境的生态平衡，严重时甚至造成水体发黑发臭。

近年来，人工湿地技术发展迅速，在处理农业面源污水、工业尾水、城市生活尾水和食品制造业污水等方面有及其广泛应用。人工湿地是一种新型的污水处理生态系统，针对具体目标通过人工设计，由湿地基质（沙子、卵石、沸石、陶粒和煤渣等）、湿地植物（沉水植物、漂浮植物和挺水植物）和微生物构成，依靠湿地系统中基质的吸附、植物吸收、微生物转化等一系列过程吸附、吸收和降解水中的营养物质。按照进出水布水的方式可将人工湿地可分为表流人工湿地、潜流人工湿地和潮汐流人工湿地，按水流方向又可划分为水平流和垂直流。人工湿地技术因其多样的组合模式、良好的去除效果、较低的运行维护成本、具备一定景观效果现阶段在污水处理和生态修复工作中取得了不俗的成绩。

在我国因人工湿地技术的理论研究和应用起步较晚，现阶段还有很多不完善的地方，同时因为不同地域的环境差异和条件，导致一套人工湿地建设标准不能有效解决各类环境污染问题，需要因地制宜开发不同的治理和修复模式。

经专利和文献检索，国内外针对水体悬浮物的去除主要集中在装置研究，如絮凝剂、筛板、滤网等对悬浮物絮凝、过滤和沉降，效果显著但是针对如河道等大面积水体具有局限性。同时现阶段很多建设的人工湿地因未有效考虑悬浮物的去除，导致湿地系统堵塞，湿地系统功能丧失。基于此针河道来水悬浮物浓度高、主要来水为生活尾水的特点，如何构造一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，通过构建四级拦截系统，降低入河水体流速，逐步沉降入河水体的悬浮物，降低河道淤塞风险、保障河道生态系统结构和功能的稳定；同时通过构建的五级净化系统，充分净化如何水体，保障入河水质达标，提升河道净化功能和景观功能。

本发明采取的技术方案为：

一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，包括在河道中依次构建的渗滤坝、稳定塘、生态渗滤岛、表流湿地、岸边植物带；

S1：构建渗滤坝，对水体逐级拦截、降低水体流速，促使水体泥沙、漂浮物；悬浮物进行初步沉降；

S2：构建稳定塘，对水体大粒径悬浮物进行沉降；

S3：稳定塘的末端构建生态渗滤岛，生态渗滤岛用于去除水体中的小粒径悬浮物；

S4：构建表流湿地，对流入的水体悬浮物进行去除，增加水体透明度；

上述渗滤坝、稳定塘、生态渗滤岛、表流湿地构成“四级拦截系统”；

S5：在表流湿地末端的河道两侧区域，构建岸边植物带；

岸边植物带与前述“四级拦截系统” 一起构成“五级净化系统”。

所述渗滤坝为梯形结构，渗滤坝根据河道水体条件可以设置多级，渗滤坝采用卵石加格宾网护砌，渗滤坝基质可作为微生物膜载体。

所述稳定塘距离渗滤坝一定距离开挖，稳定塘边坡为梯级结构并采用生态袋护砌，由塘底至上的第一级阶梯配置生态基，第二级阶梯配置沉水植物。

所述生态渗滤岛距离稳定塘一定距离构建，生态渗滤岛边坡为梯级结构并采用格宾石笼护砌，生态渗滤岛中心区域为稳定塘开挖的泥土堆砌并夯实，渗滤岛的两侧区域开挖沉降塘，用于小粒径悬浮物的沉降。

所述表流湿地，紧邻生态渗滤岛构建，表流湿地剖面采用垄沟结构，垄上配置挺水植物，边坡采用生态袋护砌，垄沟内配置生态基，建成自然湿地；在表流湿地末端构建护砌，护砌宽度为河道宽度，高度为表流湿地设计运行水位高度，护砌底部预留排水口。

所述岸边植物带，在河道岸边形成水下封闭泻湖状结构，在泻湖内部配置沉水植物和生态基，沿边坡顶构建挺水植物作为缓冲带，在该水下封闭泻湖状结构内部形成相对静水区，用于沉水植物恢复提供条件。

本发明一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，具有以下有益效果：

（1）：针对河道来水具有较高的悬浮物，通过渗滤坝和稳定塘，降低水流速度，促进大颗粒悬浮物沉降，使多数悬浮物主要聚集在渗滤坝和稳定塘，降低二次清淤的难度；同时通过构建的渗滤坝一级拦截、稳定塘二级拦截、生态渗滤岛三级拦截和表流湿地四级拦截，多级削减悬浮物，降低河道淤积风险，保障河道生态系统结构和功能的稳定。

（2）：针对河道来水为城市生活尾水及部分污染源汇入的情况，通过渗滤坝--基质，稳定塘—生态基，生态滤岛—基质、挺水植物、微生物，表流湿地--生态基和水生植物耦合系统以及沿河岸边植物带五级净化，提升河道净化功能和景观功能，保障河道水质达标，增加河道生态系统生物多样性。

（3）：本发明在因地制宜的基础上，所提供的去除水体悬浮物的方案可有效防止湿地系统的淤积和堵塞问题、建设成本低、操作简便易行、运行维护简单、适用范围广，同时系统各单元可根据实际环境调节应用，为河道水污染治理和水生态修复提供借鉴和支撑。

（4）：本发明可根据河道环境条件、入河污染程度和种类对四级拦截带和五级净化系统的顺序、规模进行调节，因地制宜最大限度发挥其功效。

附图说明

图1为本发明的净化组合系统平面示意图。

图2为渗滤坝剖面示意图；

图3为稳定塘剖面示意图；

图4为生态渗滤岛剖面示意图；

图5为表流湿地剖面示意图；

图6为岸边植物带剖面示意图。

具体实施方式

如图1~图6所示，一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，包括在河道中依次构建的渗滤坝1、稳定塘2、生态渗滤岛3、表流湿地4、岸边植物带5。

S1：构建渗滤坝1，对水体逐级拦截、降低水体流速，促使水体泥沙、漂浮物；悬浮物进行初步沉降；

S2：构建稳定塘2，对水体大粒径悬浮物进行沉降；

S3：稳定塘2的末端构建生态渗滤岛3，生态渗滤岛3用于去除水体中的小粒径悬浮物；

S4：构建表流湿地4，对流入的水体悬浮物进行去除，增加水体透明度；为水质净化提供条件；

上述渗滤坝1、稳定塘2、生态渗滤岛3、表流湿地4构成“四级拦截系统”，可以对水体悬浮物进行逐级拦截和沉降。

S5：在表流湿地4末端的河道两侧区域，构建岸边植物带5；

岸边植物带5与前述“四级拦截系统” 一起构成“五级净化系统”，对水体污染物可以进行逐级吸收、削减和降解。

如图2所示，构建渗滤坝1，能够减缓水体流速、提高水力停留时间，从而对水体漂浮物、悬浮物等进行初步拦截，同时渗滤坝基质可作为微生物膜载体。在构建渗滤坝1之前，对河道进行清淤，河床清理深度一般为0.5-1m。渗滤坝1为梯形结构，坝高2m，坝底宽10m，坝顶宽2m，迎水面坡降比为1:3，背水面坡降比为1:1。渗滤坝1采用卵石加格宾网护砌，卵石直径一般为30-50cm。渗滤坝1根据河道来水条件可设置多级。

如图3所示，距离渗滤坝50m开挖稳定塘2，在利用渗滤坝1降低流速的基础上，对大粒径的悬浮物进行充分沉降，同时在稳定塘2中构造反硝化体系，促进水体总氮的去除。稳定塘2一般长300m、宽50m，深3-4m，稳定塘2边坡为梯级结构，每一阶梯的宽度为3m，由塘底至上第一级阶梯高度1.5m，第二级阶梯高度1m，坡降比均为1:1，边坡采用生态袋护砌，由塘底至上的第一级阶梯配置生态基，该生态基为阿科蔓生态基；第二级阶梯配置沉水植物，一般优选本地种中的菹草、马来眼子菜、狐尾藻和苦草等中的一种或多种。

如图4所示，距离稳定塘50m构建梯级生态渗滤岛3，进一步降低水体流速，促进小粒径的悬浮物沉降；同时在生态渗滤岛3配置水生植物，强化水体净化能力、营造生物栖息地、提升周边环境景观。生态渗滤岛3长100m、宽80m，高1.2-1.8m，生态渗滤岛3边坡为梯级结构，每一阶梯的宽度为3m，由河床底至上第一级阶梯高度1-1.2m，第二级阶梯高度1.5-2m，一般高于河道常水位20-50cm，坡降比均为1:1，生态渗滤岛3的中心区域为稳定塘2开挖泥土堆砌并夯实，边坡采用格宾石笼护砌。第一级阶梯配置挺水植物，一般优选本地种中的芦苇、香蒲、菖蒲和西伯利亚鸢尾等中的一种或多种。第二级阶梯配置挺水植物、小型乔灌木。一般优选配置柽柳、垂柳、小叶黄杨、小叶蚊母、石楠、水杨梅等中的一种或多种。同时在生态渗滤岛3的两侧区域各开挖一个长80m，宽5m，深1m的沉降塘，用于小粒径悬浮物的沉降。

如图5所示，表流湿地4紧邻生态渗滤岛3，通过构建表流湿地4，进一步去除小粒径悬浮物，提升透明度，同时配置高净化能力土著水生植物和高效性生态基，形成联合净化系统。表流湿地4剖面采用垄沟结构，垄高1.2m，垄上配置挺水植物，一般优选本地种中的芦苇、香蒲、菖蒲和西伯利亚鸢尾等中的一种或多种。边坡采用生态袋护砌；垄沟内配置阿科蔓生态基，建成自然湿地。表流湿地4设计面积为30000m²。同时为了保证表流湿地4运行水位、增加水力停留时间，在表流湿地4末端构建护砌，护砌宽度为河道宽度，高度为表流湿地4设计运行水位高度，护砌底部预留排水口。

如图6所示，在河道两侧构建岸边植物带5，在河道岸边形成水下封闭泻湖状结构，在沿边坡顶构建挺水植物构成的缓冲带，在该结构内部形成相对静水区，为沉水植物恢复提供条件。这样，就在河道两侧形成以挺水植物和沉水植物为主的水生植物群落带，提升水体生物多样性和河道净化能力。岸边植物带5为椭圆形，宽度一般为5－15m，坡降比以1：3至1：5为宜，以生态袋装土或加部分石子沿两侧边坡和顶部垒成梯形护坡，以坡顶平台在常水位下30－50cm左右为宜，坡顶宽度以1－2m为宜。在泻湖内部配置沉水植物和阿科蔓生态基，沉水植物一般优选本地种中的芦苇、香蒲、菖蒲和西伯利亚鸢尾等中的一种或多种。坡顶配置挺水植物，一般优选本地种中的芦苇、香蒲、菖蒲和西伯利亚鸢尾等中的一种或多种。岸边植物带5根据河道环境情况以及部分支流排入口可设置多个。

本发明一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，通过构建“四级拦截系统”降低入河水体流速，逐步沉降入河水体的悬浮物，降低河道淤塞风险、保障河道生态系统结构和功能的稳定。同时通过构建的“五级净化系统”，充分净化入河水体，保障入河水质达标，提升河道净化功能和景观功能。

本发明从生态修复的角度构建悬浮物去除和水质净化系统，具有建设成本低、管理和维护简便的特点。同时本发明可根据河道环境条件、入河污染程度和种类对“四级拦截系统”和“五级净化系统”的顺序、规模进行调节，因地制宜最大限度发挥其功效，为河道水污染治理和水生态修复提供借鉴和支撑。

Claims (10)

1.一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于，包括在河道中依次构建的渗滤坝（1）、稳定塘（2）、生态渗滤岛（3）、表流湿地（4）、岸边植物带（5）；

S1：构建渗滤坝（1），对水体逐级拦截、降低水体流速，促使水体泥沙、漂浮物；悬浮物进行初步沉降；

S2：构建稳定塘（2），对水体大粒径悬浮物进行沉降；

S3：稳定塘（2）的末端构建生态渗滤岛（3），生态渗滤岛（3）用于去除水体中的小粒径悬浮物；

S4：构建表流湿地（4），对流入的水体悬浮物进行去除，增加水体透明度；

上述渗滤坝（1）、稳定塘（2）、生态渗滤岛（3）、表流湿地（4）构成“四级拦截系统”；

S5：在表流湿地（4）末端的河道两侧区域，构建岸边植物带（5）；

岸边植物带（5）与前述“四级拦截系统” 一起构成“五级净化系统”。

2.根据权利要求1所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述渗滤坝（1）为梯形结构，渗滤坝（1）根据河道水体条件可以设置多级，渗滤坝（1）采用卵石加格宾网护砌，渗滤坝基质可作为微生物膜载体。

3.根据权利要求1所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述渗滤坝（1），坝高2m，坝底宽10m，坝顶宽2m，迎水面坡降比为1:3，背水面坡降比为1:1。

4.根据权利要求1所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述稳定塘（2）距离渗滤坝（1）一定距离开挖，稳定塘（2）边坡为梯级结构并采用生态袋护砌，由塘底至上的第一级阶梯配置生态基，第二级阶梯配置沉水植物。

5.根据权利要求1所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述稳定塘（2）长300m、宽50m，深3-4m，每一阶梯的宽度为3m，由塘底至上第一级阶梯高度1.5m，第二级阶梯高度1m，坡降比均为1:1。

6.根据权利要求1所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述生态渗滤岛（3）距离稳定塘（2）一定距离构建，生态渗滤岛（3）边坡为梯级结构并采用格宾石笼护砌，生态渗滤岛（3）中心区域为稳定塘（2）开挖的泥土堆砌并夯实，渗滤岛的两侧区域开挖沉降塘，用于小粒径悬浮物的沉降。

7.根据权利要求6所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述生态渗滤岛（3）长100m、宽80m，高1.2-1.8m，每一阶梯的宽度为3m，由河床底至上第一级阶梯高度1-1.2m，第二级阶梯高度1.5-2m，坡降比均为1:1；所述沉降塘长80m，宽5m，深1m。

8.根据权利要求7所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述生态渗滤岛（3）第一级阶梯配置挺水植物,第二级阶梯配置挺水植物、和/或小型乔灌木。

9.根据权利要求1所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述表流湿地（4），紧邻生态渗滤岛（3）构建，表流湿地（4）剖面采用垄沟结构，垄上配置挺水植物，边坡采用生态袋护砌，垄沟内配置生态基，建成自然湿地；在表流湿地（4）末端构建护砌，护砌宽度为河道宽度，高度为表流湿地设计运行水位高度，护砌底部预留排水口。

10.根据权利要求1所述一种适用于缓流型河流的原位梯级强化净化组合系统，其特征在于:所述岸边植物带（5），在河道岸边形成水下封闭泻湖状结构，在泻湖内部配置沉水植物和生态基，沿边坡顶构建挺水植物作为缓冲带，在该水下封闭泻湖状结构内部形成相对静水区，用于沉水植物恢复提供条件。

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