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CN114249431B - 一种低碳养殖排水多级原位净化结构及其净化方法 - Google Patents

一种低碳养殖排水多级原位净化结构及其净化方法 Download PDF

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CN114249431B CN202210031713.9A CN202210031713A CN114249431B CN 114249431 B CN114249431 B CN 114249431B CN 202210031713 A CN202210031713 A CN 202210031713A CN 114249431 B CN114249431 B CN 114249431B
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Abstract

本发明涉及一种低碳养殖排水多级原位净化结构及其净化方法，包括衔接养殖排水入河口和主河道的渠底，其技术要点是：渠底上方由养殖排水入河口侧向主河道侧依次构筑一级净化单元、三级净化单元和四级净化单元，一级净化单元与其左、右两侧河岸之间的沟渠形成二级净化单元，一级净化单元和二级净化单元末端与三级净化单元的前端之间设有第一级溢流堰，三级净化单元与四级净化单元之间设有第二级溢流堰。本发明解决了目前水产养殖尾水直接排放造成水体污染及河道底泥碳排放增加的问题，处理工序少、占地面积小，同时适于养殖散户的排水需求，对污水受纳河段的减污降碳起到重要作用。

Description

一种低碳养殖排水多级原位净化结构及其净化方法
技术领域
本发明属于水产养殖污染过程控制和水环境修复领域，具体涉及一种低碳养殖排水多级原位净化结构及其净化方法，即对水产养殖区域与尾水受纳河段之间的过渡区进行排水系统改造的减污降碳技术。
背景技术
我国南方地区水系发达，水产养殖业繁荣，但存在尾水直排入河等不规范养殖行为，导致受纳水体被污染，表现为临近养殖区的河段藻类成片堆积，不仅严重影响水生态系统健康，而且河道底泥厌氧甲烷的释放将不利于我国碳中和目标的实现。然而现有的水产养殖尾水处理设施处理工序多、占地面积大，且难以覆盖养殖散户的排水需求，实施起来存在诸多阻力。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前水产养殖尾水直接排放造成受纳水体污染和底泥碳排放增加的问题，提供一种低碳养殖排水多级原位净化结构及其净化方法，与现有水产养殖尾水处理设施相比，处理工序少、占地面积小，适于养殖散户的排水需求，对污水受纳河段的减污降碳起到重要作用。
本发明的技术方案是：
一种低碳养殖排水多级原位净化结构，包括由混凝土砌块堆砌成的渠底，所述渠底衔接养殖排水入河口和主河道，其技术要点是：所述渠底上方由养殖排水入河口侧向主河道侧依次构筑一级净化单元、三级净化单元和四级净化单元，所述一级净化单元与其左、右两侧河岸之间的沟渠形成二级净化单元，所述一级净化单元和二级净化单元末端与三级净化单元的前端之间设有第一级溢流堰，所述三级净化单元与四级净化单元之间设有高于第一级溢流堰的第二级溢流堰，所述第一级溢流堰、第二级溢流堰和四级净化单元的末端高于主河道的河面高度；所述一级净化单元的渠底为阶梯型渠底，靠近养殖排水入河口一侧为低位段，连接第一级溢流堰一侧为高位段，所述阶梯型渠底在水平方向上包括中部阶梯渠底和设于中部阶梯渠底左、右两侧的侧方阶梯渠底，所述中部阶梯渠底与侧方阶梯渠底沿纵向交错布置，中部阶梯渠底的各个阶梯段设有面向进水方向的泥沙截留斜壁Ⅰ及与斜壁Ⅰ衔接的下沉结构，所述下沉结构内装填碎石基质并种植沉水植物轮藻，所述侧方阶梯渠底的各个阶梯段设有面向进水方向的泥沙截留斜壁Ⅱ、起始于中部阶梯渠底侧方并延伸向二级净化单元的导向斜壁。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述泥沙截留斜壁Ⅰ和泥沙截留斜壁Ⅱ与水平面的夹角分别为45o～60o，所述导向斜壁与水平面的夹角为30o～40o。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述中部阶梯渠底的各个阶梯段的下沉结构的深度为20～25 cm，内填的所述碎石基质的厚度为5～10 cm。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述中部阶梯渠底及左、右两侧的侧方阶梯渠底的各个阶梯段高60～75 cm，侧方阶梯渠底起始阶梯段宽120～150 cm，末端阶梯段宽40～50 cm，中部阶梯渠底的各个阶梯段、侧方阶梯渠底的起始与末端之间的阶梯段宽80～100 cm。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述二级净化单元的渠底低于一级净化单元的低位段渠底20～25 cm，渠内种植水生植物芦苇。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述三级净化单元的数量为一个或多个，每个三级净化单元之间设有级间溢流堰，每个三级净化单元由缓冲沉淀区和接续于缓冲沉淀区后部的深度净化区组成，所述缓冲沉淀区的渠底装填碎石基质并种植水生植物轮藻，所述深度净化区的渠底高于缓冲沉淀区的渠底且深度净化区的渠底面向缓冲沉淀区倾斜，深度净化区内固定组合纤维填料，组合纤维填料朝向进水方向。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述缓冲沉淀区深100～125 cm、宽80～100 cm，所述深度净化区深75～90 cm、宽80～96 cm，所述深度净化区的渠底面与水平面的夹角为30o～40o。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述第一级溢流堰、第二级溢流堰和相邻两个三级净化单元之间的级间溢流堰的上端分别设有锯齿形溢流结构，锯齿结构的高度为45cm，谷与谷之间的距离为50cm。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构，所述四级净化单元的渠底内部装填碎石基质并种植具有净化功能的观赏植物千屈菜，所述四级净化单元的渠底深20～25 cm。
上述的低碳养殖排水多级原位净化结构的净化方法，其技术要点是，包括如下步骤：
第一步、养殖排水自入河口进入河道经过一级净化单元时，由于一级净化单元的中部阶梯渠底和侧方阶梯渠底沿纵向交错布置，中部阶梯渠底具有泥沙截留斜壁Ⅰ且侧方阶梯渠底具有泥沙截留斜壁Ⅱ，增加了一级净化单元与河水中泥沙的碰撞机会，被一级净化单元截留的泥沙经侧方阶梯渠底的导向斜壁滑落至二级净化单元，为水生植物芦苇提供生长基质，减少河道底泥，降低厌氧产甲烷的可能；落入中部阶梯渠底下沉结构中的泥沙成为沉水植物轮藻的生长基质，植物生长过程根系可固定被截留的泥沙，吸收去除氮磷污染物；
第二步、一级净化单元和二级净化单元的出水汇合经第一级溢流堰跌入三级净化单元的缓冲沉淀区，经过水位升高、跌水过程充分复氧的出水为三级净化单元的植物和好氧微生物活动提供有氧环境；缓冲沉淀区可缓冲第一级溢流堰出水的冲击力，避免深度净化区的生物膜脱落，缓冲沉淀区的水生植物轮藻光合作用可产生大量氧气，进一步为好氧微生物活动提供有利条件；深度净化区固定的组合纤维填料易挂生物膜，所形成的微生物群落在去除水中氮磷污染物方面发挥着主要功能，同时深度净化区底部倾斜，可将自然脱落的生物膜汇集至缓冲沉淀区，避免随水流冲刷进入主河道；
第三步、三级净化单元的出水经第二级溢流堰跌入四级净化单元，进一步截留水中残余泥沙和脱落的生物膜，净化水质，净化后河水通过四级净化单元的末端跌入主河道；当进水流量小时，第一级溢流堰和第二级溢流堰发挥阻水作用，延长水力停留时间，提高泥沙沉降率和水生植物、生物膜对水体的净化效率，当进水流量大时，第一级溢流堰、第二级溢流堰和级间溢流堰的锯齿结构充分剪切水流，高出主河道部分形成跌水落差，增强水体流动性，改善河水复氧状态。
本发明的有益效果是：
本发明对邻近养殖区的河段进行渠底优化改造，从而解决目前水产养殖尾水直接排放造成受纳水体污染和底泥碳排放增加的问题，与现有水产养殖尾水处理设施相比，处理工序少、占地面积小，适于养殖散户的排水需求，对污水受纳河段的减污降碳起到重要作用。
具体的，一级净化单元以阶梯型结构替代邻近养殖排水区河段的部分渠底，提高渠底高度，缩短渠底至河水表面的距离，有利于氧气的传输和光照的透射，改善污水受纳河段底部的缺氧和弱光环境，抑制底泥微生物厌氧产甲烷过程；同时一级净化单元和二级净化单元截留、沉淀泥沙为水生植物提供生长基质，减少河道底泥，降低厌氧产甲烷的可能，植物生长过程根系可固定被截留的泥沙，吸收去除氮磷污染物，提升净化功能。阶梯型渠底形成的水位升高和溢流堰结构形成的跌水过程为三级净化单元的植物和微生物活动提供有氧环境；缓冲沉淀区可缓冲第一级溢流堰出水的冲击力，同时轮藻光合作用可产生大量氧气，进一步为好氧微生物发挥污染净化功能提供有利条件，深度净化区固定的组合纤维填料易挂生物膜，所形成的微生物群落在去除水中氮磷及有机污染物方面发挥着主要功能，深度净化区底部倾斜，可将自然脱落的生物膜汇集至缓冲沉淀区，避免随水流冲刷进入主河道；四级净化单元进一步截留水中残余泥沙和脱落的生物膜，净化水质，同时具有观赏价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的一级净化单元的左视图；
图3是本发明的三级净化单元的左视图；
图中：1.养殖排水入河口、2.一级净化单元、201.泥沙截留斜壁Ⅰ、202.泥沙截留斜壁Ⅱ、203.导向斜壁、204.碎石基质、205.沉水植物轮藻、3.二级净化单元、4.三级净化单元、401.级间溢流堰、402.缓冲沉淀区、403.碎石基质、404.水生植物轮藻、405.组合纤维填料、406.深度净化区、5.四级净化单元、501.碎石基质、502.观赏植物千屈菜、6.主河道、7.第一级溢流堰、8.第二级溢流堰。
具体实施方式
结合附图，对本发明作详细描述。
如图1-图3所示，该低碳养殖排水多级原位净化结构，包括由混凝土砌块堆砌成的渠底，所述渠底衔接养殖排水入河口1和主河道6。所述渠底上方由养殖排水入河口1侧向主河道6侧依次构筑一级净化单元2、三级净化单元4和四级净化单元5，所述一级净化单元2与其左、右两侧河岸之间的沟渠形成二级净化单元3，所述一级净化单元2和二级净化单元3末端与三级净化单元4的前端之间设有第一级溢流堰7，所述三级净化单元4与四级净化单元5之间设有高于第一级溢流堰7的第二级溢流堰8，所述第一级溢流堰7、第二级溢流堰8和四级净化单元5的末端高于主河道6的河面高度。
其中，所述一级净化单元2的渠底为阶梯型渠底，靠近养殖排水入河口1一侧为低位段，连接第一级溢流堰7一侧为高位段。所述阶梯型渠底在水平方向上包括中部阶梯渠底和设于中部阶梯渠底左、右两侧的侧方阶梯渠底，所述中部阶梯渠底与侧方阶梯渠底沿纵向交错布置。中部阶梯渠底的各个阶梯段设有面向进水方向的泥沙截留斜壁Ⅰ201，中部阶梯渠底各个阶梯段的泥沙截留斜壁Ⅰ之间设有下沉结构，所述下沉结构内装填碎石基质204并种植沉水植物轮藻205，所述侧方阶梯渠底的各个阶梯段设有面向进水方向的泥沙截留斜壁Ⅱ202、起始于中部阶梯渠底侧方并延伸向二级净化单元3的导向斜壁203。
本实施例中，所述泥沙截留斜壁Ⅰ201和泥沙截留斜壁Ⅱ202与水平面的夹角分别为60o，所述导向斜壁203与水平面的夹角为30o。所述中部阶梯渠底的各个阶梯段的下沉结构的深度为25 cm，内填的所述碎石基质204的厚度为10 cm。所述中部阶梯渠底及左、右两侧的侧方阶梯渠底的各个阶梯段高75 cm，起始阶梯段宽150 cm，末端阶梯段宽50 cm，中部阶梯渠底的各个阶梯段、侧方阶梯渠底起始阶梯段与末端阶梯段的中间阶梯段宽100 cm。所述二级净化单元3的渠底低于一级净化单元2的低位段渠底20cm，渠内种植水生植物芦苇。
所述三级净化单元4的数量为一个或多个，每个三级净化单元4之间设有级间溢流堰401。所述第一级溢流堰7、第二级溢流堰8和相邻两个三级净化单元4之间的级间溢流堰401的上端分别设有锯齿形溢流结构，锯齿结构的高度为45 cm，谷与谷之间的距离为50cm。
每个三级净化单元4由缓冲沉淀区402和接续于缓冲沉淀区402后部的深度净化区406组成，所述缓冲沉淀区402的渠底装填碎石基质403并种植水生植物轮藻404，所述深度净化区406的渠底高于缓冲沉淀区402的渠底且深度净化区406的渠底面向缓冲沉淀区402倾斜，深度净化区406内固定组合纤维填料405，组合纤维填料405朝向进水方向。所述缓冲沉淀区402深125 cm、宽100 cm，所述深度净化区406深75 cm、宽80 cm，所述深度净化区406的渠底面与水平面的夹角为30o。
所述四级净化单元5的渠底内部装填碎石基质501并种植具有净化功能的观赏植物千屈菜502，所述四级净化单元5的渠底深25 cm。
该净化结构的净化方法，包括如下步骤：
第一步、养殖排水入河口1排出的污水流向一级净化单元2时，由于一级净化单元2的中部阶梯渠底和侧方阶梯渠底沿纵向交错布置，中部阶梯渠底具有泥沙截留斜壁Ⅰ201且侧方阶梯渠底具有泥沙截留斜壁Ⅱ202，增加了一级净化单元2与河水中泥沙的碰撞机会，被一级净化单元2截留的泥沙经侧方阶梯渠底的导向斜壁203滑落至二级净化单元3，为水生植物芦苇提供生长基质，减少河道底泥，降低厌氧产甲烷的可能；落入中部阶梯渠底下沉结构中的泥沙成为沉水植物轮藻205的生长基质，植物生长过程根系可固定被截留的泥沙，吸收去除氮磷污染物。
第二步、一级净化单元2和二级净化单元3的出水汇合经第一级溢流堰7跌入三级净化单元4的缓冲沉淀区402，经过水位升高及跌水过程充分复氧的出水为三级净化单元4的植物和微生物活动提供有氧环境；缓冲沉淀区402可缓冲第一级溢流堰7出水的冲击力，避免本净化单元的生物膜脱落，缓冲沉淀区402的水生植物轮藻经光合作用可产生大量氧气，进一步为好氧微生物脱氮除磷提供有利条件；深度净化区406固定的组合纤维填料405易挂生物膜，所形成的微生物群落在去除水中氮磷及有机污染物方面发挥着主要功能，同时深度净化区406底部倾斜，可将自然脱落的生物膜汇集至缓冲沉淀区402，避免随水流冲刷进入主河道6。
第三步、三级净化单元4的出水经第二级溢流堰8跌入四级净化单元5，进一步截留水中残余泥沙和脱落的生物膜，净化水质，净化后河水通过四级净化单元5的末端跌入主河道6。
当水体流量小时，第一级溢流堰7和第二级溢流堰8发挥阻水作用，延长水力停留时间，提高泥沙沉降率和水生植物、生物膜对水体的净化效率，当水体流量大时，第一级溢流堰7、第二级溢流堰8和级间溢流堰401的锯齿形溢流结构充分剪切水流，高出主河道6部分形成跌水落差，增强水体流动性，改善河水复氧状态。
对比例1
申请号为CN202011528013.8、名称为一种水产养殖尾水处理方法及多级生态塘的专利申请，其技术方案中：包括沿进水方向间隔构筑的沉淀塘、接触氧化塘以及生态塘，所述沉淀塘用于对养殖尾水进行沉淀处理，并利用生物栅填料对沉淀后的养殖尾水进行吸附处理和反硝化处理，所述接触氧化塘用于利用复合微生物菌群对所述沉淀塘处理得到的养殖尾水进行净化处理，并对净化处理后的养殖尾水进行曝气处理和生物栅填料处理，所述生态塘用于利用固相碳源填料对所述接触氧化塘处理得到的养殖尾水进行吸附处理和二次脱氮处理，并利用沉水植物对养殖尾水进行深度净化处理，得到清洁水体。
本发明与其相比，将沉淀后的泥沙并入沉水植物及岸边挺水植物的生长基质，避免了沉淀污泥处理处置流程，基于侧向斜板沉淀池原理设计的一级净化单元可使进水浊度降低70%以上，多级跌水设计与溢流堰的组合使尾水充分复氧，相比曝气处理更加低碳节能。
对比例2
申请号为CN202011110601.X、名称为一种养殖尾水处理系统的专利申请，其技术方案中，养殖尾水处理系统包括：用于实现所述养殖池内的养殖水循环流动的主循环系统，所述主循环系统包括沿养殖尾水的流动方向依次串联的所述初级过滤装置、所述蛋白质分离器、所述第一硝化反应生物滤池、所述杀菌装置和所述增氧装置，所述二级过滤装置集成在所述杀菌装置的出水端，所述增氧装置用于提高养殖尾水中的溶解氧，所述增氧装置的出水口用于与所述养殖池的循环水进口连接；用于实现所述第一硝化反应生物滤池内的养殖水循环流动的辅系统，所述辅系统包括沿养殖尾水的流动方向依次串联的所述第一COD反应生物滤池、所述第二硝化反应生物滤池和所述反硝化反应生物滤池，所述第一COD反应生物滤池的进水口与所述第一硝化反应生物滤池的循环水出口连接，所述反硝化反应生物滤池的出水口与所述第一硝化反应生物滤池的循环水进口连接；其中，所述主循环系统的循环水流速大于所述辅系统的循环水流速。
本发明与其相比，不仅能够去除氨氮等无机氮，其中，纤维填料对河水氨氮的去除率大于95%，还能够通过植物吸收降低磷含量，30天内，轮藻对水中总磷的去除率为40~80%，芦苇对水中总磷的去除率可达90%以上。
对比例3
申请号为CN202110267509.2、名称为一种多级人工湿地养殖尾水处理系统的专利申请，其技术方案是：包括集水池、一级处理池、二级处理池、三级处理池和四级处理池，所述集水池与所述一级处理池通过污水进水管连通，所述污水进水管的面向所述集水池的一端设置有污水格栅，其特征在于：还包括打捞机构、驱动机构和传送机构；所述污水格栅呈半圆形，且所述污水格栅的格栅面与水平面的夹角为α，其中30°≤α≤60°；所述打捞机构用于打捞所述污水格栅上的废弃物；所述传送机构用于将所述驱动机构的动力传递给所述打捞机构；所述驱动机构用于将风能转化为动能并将动力传递给所述传送机构。
对比例4
申请号为CN201910864782.6、名称为一种多级曝气氧化池-砾石床-人工湿地尾水高效处理系统的专利申请，其技术方案是：所述处理系统包括：调节池，所述调节池连接需要处理的尾水；生态氧化池，所述生态氧化池的入水一端连接所述调节池；生态砾石床，所述生态砾石床的入水一端连接所述生态氧化池的出水一端；高效垂直流人工湿地，所述高效垂直流人工湿地的入水一端连接所述生态砾石床的出水一端；曝气清水池，所述曝气清水池的入水一端连接所述高效垂直流人工湿地的出水一端。
与对比例3和对比例4相比，本发明阶梯型渠底的设计缩短了与水体表面的距离，有利于氧气的传输，降低厌氧环境形成的可能性，降低碳的排放。
对比上述4个对比例及现有设置于养殖塘后端的尾水处理系统，本发明利用尾水入河口处的部分河段加以改造，一方面节约空间，另一方面可对处理系统的出水进一步净化，同时还可缓冲未经处理的直排尾水对主河道造成的污染冲击负荷。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种低碳养殖排水多级原位净化结构，包括由混凝土砌块堆砌成的渠底，所述渠底衔接养殖排水入河口和主河道，其特征在于：所述渠底上方由养殖排水入河口侧向主河道侧依次构筑一级净化单元、三级净化单元和四级净化单元，所述一级净化单元与其左、右两侧河岸之间的沟渠形成二级净化单元，所述一级净化单元和二级净化单元末端与三级净化单元的前端之间设有第一级溢流堰，所述三级净化单元与四级净化单元之间设有高于第一级溢流堰的第二级溢流堰，所述第一级溢流堰、第二级溢流堰和四级净化单元的末端高于主河道的河面高度；所述一级净化单元的渠底为阶梯型渠底，靠近养殖排水入河口一侧为低位段，连接第一级溢流堰一侧为高位段，所述阶梯型渠底在水平方向上包括中部阶梯渠底和设于中部阶梯渠底左、右两侧的侧方阶梯渠底，所述中部阶梯渠底与侧方阶梯渠底沿纵向交错布置，中部阶梯渠底的各个阶梯段设有面向进水方向的泥沙截留斜壁Ⅰ 及与斜壁Ⅰ衔接的下沉结构，所述下沉结构内装填碎石基质并种植沉水植物轮藻，所述侧方阶梯渠底的各个阶梯段设有面向进水方向的泥沙截留斜壁Ⅱ和起始于中部阶梯渠底侧方并延伸向二级净化单元的导向斜壁；
所述三级净化单元的数量为多个，每个三级净化单元之间设有级间溢流堰，每个三级净化单元由缓冲沉淀区和接续于缓冲沉淀区后部的深度净化区组成，所述缓冲沉淀区的渠底装填碎石基质并种植水生植物轮藻，所述深度净化区的渠底高于缓冲沉淀区的渠底且深度净化区的渠底面向缓冲沉淀区倾斜，深度净化区内固定组合纤维填料，组合纤维填料朝向进水方向；
所述缓冲沉淀区深100～125 cm、宽80～100 cm，所述深度净化区深75～90 cm、宽80～96 cm，所述深度净化区的渠底面与水平面的夹角为30°～40°；
所述二级净化单元的渠底低于一级净化单元的低位段渠底20～25 cm，渠内种植水生植物芦苇；
所述四级净化单元的渠底内部装填碎石基质并种植具有净化功能的观赏植物千屈菜，所述四级净化单元的渠底深20～25 cm。
2.根据权利要求1所述的低碳养殖排水多级原位净化结构，其特征在于：所述泥沙截留斜壁Ⅰ 和泥沙截留斜壁Ⅱ 与水平面的夹角分别为45°～60°，所述导向斜壁与水平面的夹角为30°～40°。
3.根据权利要求1所述的低碳养殖排水多级原位净化结构，其特征在于：所述中部阶梯渠底的各个阶梯段的下沉结构的深度为20～25 cm，内填的所述碎石基质的厚度为5～10cm。
4.根据权利要求1所述的低碳养殖排水多级原位净化结构，其特征在于：所述中部阶梯渠底及左、右两侧的侧方阶梯渠底的各个阶梯段高60～75 cm，左、右两侧的侧方阶梯渠底起始阶梯段宽120～150 cm，末端阶梯段宽40～50 cm，中部阶梯渠底的各个阶梯段、侧方阶梯渠底的起始与末端之间的阶梯段宽80～100 cm。
5.根据权利要求1所述的低碳养殖排水多级原位净化结构，其特征在于：所述第一级溢流堰、第二级溢流堰和相邻两个三级净化单元之间的级间溢流堰的上端分别设有锯齿形溢流结构，锯齿结构的高度为45 cm，谷与谷之间的距离为50 cm。
6.一种如权利要求1或2或3或4或5所述的低碳养殖排水多级原位净化结构的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、养殖排水自入河口进入河道经过一级净化单元时，由于一级净化单元的中部阶梯渠底和侧方阶梯渠底沿纵向交错布置，中部阶梯渠底具有泥沙截留斜壁Ⅰ 且侧方阶梯渠底具有泥沙截留斜壁Ⅱ ，增加了一级净化单元与河水中泥沙的碰撞机会，被一级净化单元截留的泥沙经侧方阶梯渠底的导向斜壁滑落至二级净化单元，为水生植物芦苇提供生长基质，减少河道底泥，降低厌氧产甲烷的可能；落入中部阶梯渠底下沉结构中的泥沙成为沉水植物轮藻的生长基质，植物生长过程根系可固定被截留的泥沙，吸收去除氮磷污染物；
第二步、一级净化单元和二级净化单元的出水汇合经第一级溢流堰跌入三级净化单元的缓冲沉淀区，经过水位升高、跌水过程充分复氧的出水为三级净化单元的植物和好氧微生物活动提供有氧环境；缓冲沉淀区可缓冲第一级溢流堰出水的冲击力，避免深度净化区的生物膜脱落，缓冲沉淀区的水生植物轮藻光合作用可产生大量氧气，进一步为后续好氧微生物活动提供有利条件；深度净化区固定的组合纤维填料易挂生物膜，所形成的微生物群落在去除水中氮磷污染物方面发挥着主要功能，同时深度净化区底部倾斜，可将自然脱落的生物膜汇集至缓冲沉淀区，避免随水流冲刷进入主河道；
第三步、三级净化单元的出水经第二级溢流堰跌入四级净化单元，进一步截留水中残余泥沙和脱落的生物膜，净化水质，净化后河水通过四级净化单元的末端跌入主河道；当进水流量小时，第一级溢流堰和第二级溢流堰发挥阻水作用，延长水力停留时间，提高泥沙沉降率和水生植物、生物膜对水体的净化效率，当进水流量大时，第一级溢流堰、第二级溢流堰和级间溢流堰的锯齿结构充分剪切水流，高出主河道部分形成跌水落差，增强水体流动性，改善河水复氧状态。
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