改善河道水質的人工溼地處理系統的製作方法

2023-04-26 10:13:36

改善河道水質的人工溼地處理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種改善河道水質的人工溼地處理系統，包括蓄水塘、攔水壩、水質淨化單元和生態修復單元，水質淨化單元包括分設於河道兩側的下行-上行複合流人工溼地，複合流人工溼地中設有填料並種植有植被，生態修復單元由沿河道流向設於河道內的兩個以上的人工生態基、充氧池和表面流人工溼地組成，在充氧池中設有曝氣裝置。該人工溼地處理系統充分的利用現有河道，極大的節省了建設用地，不僅投資少、工藝簡單、易於維護，而且具有一定的景觀效應，在淨化汙水、美化環境的同時還能夠通過種植的植被獲得一定的經濟收益，處理後的河水達到了《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）的V類標準，可用於灌溉農田或補給地下水。
【專利說明】改善河道水質的人工溼地處理系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種河流水汙染淨化修復處理系統，準確的說是涉及一種改善河道水質的人工溼地處理系統。

【背景技術】
[0002]天然的河道本來身是具有良好的自淨能力的。在一個健康的水環境中，水體包含的主要營養物質被微生物分解，部分剩餘的氮、磷被水草、藻類吸收，微生物的數量被原生動物和水體的營養物質動態調控，而水體的水草和原生動物被魚類捕食，生態鏈是完善的，各級消費者之間由於能量的關係相互制約，水體呈正常的自淨狀態。但由於工業的發展，各種工業生產汙水、生活汙水甚至上遊汙水處理廠的尾水排入，導致大量的有機質、氮、磷等汙染物質湧入水環境中，受溶氧的限制，導致微生物好氧礦化作用中斷，藻類逐步死亡，有機質出現「擁塞」積累並進入厭氧分解為主的階段，產生了甲烷、硫化氫等有害物質，水體出現黑臭，水生植物、水生動物大量死亡，甚至絕跡。
[0003]由於河道所接收的汙染物已遠遠大於本身的納汙能力，使得很多河流及湖區的水質汙染嚴重，水體自淨功能受到影響，生態環境遭到嚴重的破壞。以往對城市河道和湖泊的治理技術主要採用截汙、護坡、清淤等工程手段，但是往往治標不治本，持續的面源汙染及河水富營養化使河流水質不斷惡化。實踐證明，生物修復和生態修復相結合的治理技術由於工程造價低、處理效果好且可持續、不產生二次汙染以及可以與綠化環境及景觀改善相結合的優點，被廣泛用於城市湖泊及河道的汙染治理和生態修復中。目前，對受汙河流的治理多為河道異位修復，即將河水引到岸上的水處理構築物中進行處理後再排放至河道中，這樣不僅需要利用河道兩側大量土地、建設處理構築物，而且需要泵站引流、提升水位以及安裝多種汙水處理設備，因此，投資大、運行費用高、維護不方便。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是:提供一種投資少、運行成本低且具有美化景觀作用的改善河道水質的人工溼地處理系統，以解決現有技術存在的缺陷。
[0005]本實用新型的技術方案是:一種改善河道水質的人工溼地處理系統，包括設於河道上遊的攔水壩，通過該攔水壩在河道上遊設置有蓄水塘，在所述攔水壩下遊的河道中依次設有水質淨化單元和生態修復單元，所述水質淨化單元包括通過砌築於河底的兩道平行設置的導流牆在河道的左、右兩側分別隔設出的複合流人工溼地，所述複合流人工溼地中包括在導流牆與河岸之間設置的基坑、設於基坑中的填料及填料表面種植的植被，該複合流人工溼地通過所述填料中部豎直朝下埋設的擋板隔為靠近河岸的下行流溼地和靠近導流牆的上行流溼地兩部分，下行流溼地與上行流溼地通過擋板與基坑底部之間的間隔連通，在河岸邊和導流牆上還分別設有複合流人工溼地的進、排水機構；所述的生態修復單元由若干組設於河道內的表面流人工溼地、人工生態基和充氧池組成，在充氧池中設有曝氣
目.ο
[0006]所述的複合流人工溼地沿河道流向並列設有若干單元，各單元沿河道流向的長度與其垂直於河道流向的寬度之間的長寬比不小於1:3，相鄰溼地單元之間設有由漿砌石砌築的隔牆。
[0007]所述複合流人工溼地的進水機構包括沿河岸高低錯落布置的配水渠、進水渠及連接進水渠與下行流溼地部分的布水管網，配水渠與進水渠順河道前後同向延伸，配水渠的一端通過河岸上繞攔水壩挖設的導流渠與蓄水塘連通，導流渠入口低於蓄水塘的水面並設有濾網，配水渠的另一端設有用於控制渠內水位的閘門，配水渠通過側邊間隔均勻設置的矩形的溢流堰與進水渠連通，所述布水管網由若干等距排列在所述基坑靠近河岸一側側壁上的T形布水管組成，所述T形布水管包括垂直於河道流向設置的進水管段，進水管段的一端與進水渠連通、另一端垂直固定有分水管段，分水管段上均勻開設有出水孔。
[0008]所述的出水機構包括設於導流牆上部均勻間隔布置的若干T形出水管，所述T形出水管包括垂直於河道流向設置的出水管段，出水管段的一端與河道連通、另一端垂直固定有集水管段，集水管段上均勻開設有進水孔。
[0009]所述填料包括由下到上依次設置的經碾壓後的自然土壤層、膨潤土防滲層、填料基質層和粗砂表層，所述填料基質層由下至上依次為卵石層和碎石層，在所述粗砂層和碎石層之間還設有格網隔層，所述的植被為蘆葦、香蒲、菖蒲、美人蕉或茭白等挺水耐寒植物。
[0010]所述的填料基質層中的卵石層厚度為15cm、由粒徑20-30_的卵石鋪設而成；所述的碎石層厚度為35cm、由粒徑10-20_的碎石鋪成；所述的粗砂層厚度為15cm、由粒徑為1-5mm的粗砂鋪成。
[0011]所述的人工生態基由設於河底的人工仿生水草填料構成，所述的表面流人工溼地內間歇種植有菖蒲、千屈菜、美人蕉或水蔥等挺水植物。
[0012]所述的攔水壩為橡膠壩，在攔水壩上遊的蓄水塘中還種植有馬蹄蓮、荷花、睡蓮、水藻等植物。
[0013]在所述河岸上還種植有植草護坡和濱水植物區。
[0014]本實用新型用於改善河流水質的人工溼地處理系統充分的利用了現有河道，極大的節省了建設用地、減少了建設資金的投入，有效的降低了建設成本，其採用人工溼地處理系統將汙水處理系統與周圍環境融為一體，不僅投資少、工藝簡單、易於維護，而且具有一定的景觀效應，在淨化汙水、美化環境的同時還能夠通過種植的植被獲得一定的經濟收益，本實用新型河道水質淨化系統能有效去除河流中的有機汙染物，防止河水富營養化，改善水質與生態環境，處理後的河水達到了《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)的V類標準，可用於灌溉農田或補給地下水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型改善河道水質的人工溼地處理系統具體實施例的結構示意圖；
[0016]圖2是圖1中的A-A剖面圖。

【具體實施方式】
[0017]本實用新型的改善河道水質的人工溼地處理系統的具體實施例如圖1、圖2所示，該人工溼地處理系統包括攔設於河道上遊的攔水壩1，通過該攔水壩I在河道上遊設有蓄水塘2，攔水壩I的設置使河水在蓄水塘2中能夠停留較長的時間，便於截留河水上的懸浮物並沉降泥沙。本實施例中，該攔水壩I採用橡膠壩，一方面採用橡膠壩可以方便的調節蓄水塘2的水位，另一方面可以在在汛期或洪水來臨時可迅速降低蓄水塘2的水位以便洩洪。蓄水塘2內種植馬蹄蓮、荷花、睡蓮、水藻等植物，可吸收和降解水中的汙染物，而且蓄水塘2中的好氧、厭氧和缺氧環境對水中的氮磷有較好的去除效果。在攔水壩I的下遊河道中沿水流走向依次設有水質淨化單元和生態修復單元。其中，水質淨化單元是在攔水壩I下遊河道中利用砌築於河底沿並沿河道流向延伸的兩道平行設置的導流牆10與相鄰的河岸配合在河道的左右兩側隔設出的兩個單獨的空間，在該兩個空間內分別設有複合流人工溼地3，該兩個複合流人工溼地3包括在對應導流牆和河岸之間的空間內挖出的基坑31、設於基坑31中的填料32及種植在填料32表面的植被34，在填料32中豎直朝下的埋設有沿河道流向延伸設置的擋板33，通過該擋板33在基坑31內分隔出靠近河岸的下行流溼地和靠近導流牆的上行流溼地，下行流溼地與上行流溼地通過擋板33與基坑31底部之間的間隔連通。基坑31中的填料32從下至上依次為碾壓後的自然土壤層、膨潤土防滲層、填料基質層和粗砂表層，其中，填料基質層由下至上依次為卵石層和碎石層，卵石層厚度為15cm、由粒徑20-30mm的卵石鋪設而成，碎石層厚度為35cm、由粒徑10_20mm的碎石鋪成，粗砂層厚度為15cm、由粒徑為1-5_的粗砂鋪成。為防止粗砂落入碎石層空隙中堵塞水通道，其在粗砂層和碎石層之間還設有格網隔層。溼地的植被34採用蘆葦、香蒲、菖蒲、美人蕉或茭白等挺水耐寒植物。
[0018]兩複合流人工溼地3還分別連接有設於對應的河岸邊和導流牆10上的進、排水機構，其中，進水機構包括河岸邊沿河岸高低錯落布置的配水渠5和進水渠6，配水渠5與進水渠6均順河岸前後同向延伸，配水渠5的一端通過河岸上繞攔水壩I挖設的導流渠4與蓄水塘2連通，導流渠4的入口低於蓄水塘2的水面，以便河水能夠順利的流入導流渠4中，在導流渠4的入口端還設有用於攔截河水中漂浮物或藻類等物質的濾網(圖中未視出)。配水渠5靠近進水渠6的側邊間隔均勻設置有若干向進水渠6配水的矩形的溢流堰51，以便均勻的為進水渠6配水。在配水渠5的另一端設有用於控制渠內水位的閘門(圖中未視出)。配水渠5與進水渠6高低錯落布置，當配水渠5的水通過矩形的溢流堰51向下流入進水渠6時，其通過跌落曝氣方式可提高進水渠6中河水的溶解氧含量，從而提高複合流人工溼地的淨化能力。在進水渠6與複合流人工溼地3之間連接有布水管網，該布水管網由若干等距排列在基坑31靠近河岸一側側壁上的T形布水管3-1組成，該T形布水管3-1包括垂直於河道流向設置的進水管段，進水管段的一端為與進水渠6連通的進水口、其另一端垂直固定有分水管段，分水管段的下部均勻開設有出水孔。排水機構包括均勻間隔布置的若干T形出水管3-2，該T形出水管3-2包括垂直於河道流向穿設於對應導流牆10上部的出水管段，出水管段的一端設有與河道連通的出水口，其另一端垂直固定有集水管段，集水管段上均勻開設有進水孔。本實施例中，各T形布水管3-1和各T形出水管3-2的結構相同，在T形布水管3-1的分水管段上的各出水孔的朝向及各T形出水管3-2的集水管段上的進水孔的朝向均與水平方向成45°的夾角，T形布水管3-1的分水管段上的各出水孔及T形出水管3-2的集水管段上的進水孔的孔徑均為10mm、孔間距為5cm。
[0019]在本實施例中，複合流人工溼地3由河道兩側沿並列設置的若干個單元組成，相鄰的複合流人工溼地單元之間通過砌築的漿砌石隔牆隔離。
[0020]蓄水塘2中的河水通過導流渠4繞過攔水壩I流入配水渠5中，配水渠5通過矩形的溢流堰51均勻的為進水渠6配水，進水渠6通過T形布水管3-1組成的布水管網均勻的將水送入複合流人工溼地3中，河水在複合流人工溼地3中依次通過下行流溼地和上行流溼地，河水中的不溶性有機汙染物被填料和植物根系過濾，截留，可溶性有機物則通過植物根系和填料的吸附、吸收及生物代謝過程而分解，實現河水的淨化，淨化後的河水通過T形出水管3-2收集後排入河道中。
[0021 ] 生態修復單元由若干組設於河道內的表面流人工溼地9、人工生態基7和充氧池8組成，人工生態基7由設於河底的人工仿生水草填料構成，表面流人工溼地9內間歇種植有菖蒲、千屈菜、美人蕉或水蔥等挺水植物，通過附於人工生態基7表面的微生物和表面流人工溼地9中種植的植物根系可以進一步的吸收和分解水中的有機汙染物。充氧池8設於每一組的末端，各充氧池8中均設有曝氣裝置，一方面可以混合均勻被處理過後的河水，一方面可以為河水提供氧氣以便於提高後續處理單元的處理效率。
[0022]在河岸上還種植有植草護坡和濱水植物區，種植多種挺水及草本植物，植草護坡可有效防止河岸水土流失，濱水植物區和人工溼地內的植被不僅可以淨化汙水、景觀美化，還可以用作生物質能源獲取經濟效益。
[0023]本實用新型的人工溼地處理系統科學、合理的利用原有河道，通過攔水壩提升水位提高了河水在蓄水塘中的停留時間，以便於截留懸浮物、沉降泥沙；導流渠引流的方式可以使整個系統通過水位落差無動力運行；配水渠通過溢流堰跌落曝氣可對河水自動充氧，通過設置與河道水流方向垂直的複合流人工溼地，可以減少溼地坡度，有效克服溼地阻力，提高處理效果；當河水流經該人工溼地處理系統時，河水中的不溶性有機汙染物被填料和植物根系過濾、截留，可溶性有機物則通過植物根系、填料和人工生態基表面的生物膜的吸附、吸收及生物代謝過程而被分解去除；河岸上種植的植草護坡和濱水植物區，可以防止河岸邊坡水土流失，同時起到淨汙、景觀的效果。該人工溼地處理系統可以提高水自淨能力、改善水質、強化河流流域的生態修復、恢復河流自身的生態功能，而且處理後的水可用於農田灌溉、補給地下水，不僅可以有效解決河流水質汙染問題，還能提高水資源利用率。
【權利要求】
1.一種改善河道水質的人工溼地處理系統，包括設於河道上遊的攔水壩，通過該攔水壩在河道上遊設置有蓄水塘，其特徵在於，在所述攔水壩下遊的河道中依次設有水質淨化單元和生態修復單元，所述水質淨化單元包括通過砌築於河底的兩道平行設置的導流牆在河道的左、右兩側分別隔設出的複合流人工溼地，所述複合流人工溼地中包括在導流牆與河岸之間設置的基坑、設於基坑中的填料及填料表面種植的植被，該複合流人工溼地通過所述填料中部豎直朝下埋設的擋板隔為靠近河岸的下行流溼地和靠近導流牆的上行流溼地兩部分，下行流溼地與上行流溼地通過擋板與基坑底部之間的間隔連通，在河岸邊和導流牆上還分別設有複合流人工溼地的進、排水機構；所述的生態修復單元由若干組設於河道內的表面流人工溼地、人工生態基和充氧池組成，在充氧池中設有曝氣裝置。
2.根據權利要求1所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，所述的複合流人工溼地沿河道流向並列設有若干單元，各單元沿河道流向的長度與其垂直於河道流向的寬度之間的長寬比不小於1:3，相鄰溼地單元之間設有由漿砌石砌築的隔牆。
3.根據權利要求1所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，所述複合流人工溼地的進水機構包括沿河岸高低錯落布置的配水渠、進水渠及連接進水渠與下行流溼地部分的布水管網，配水渠與進水渠順河道前後同向延伸，配水渠的一端通過河岸上繞攔水壩挖設的導流渠與蓄水塘連通，導流渠入口低於蓄水塘的水面並設有濾網，配水渠的另一端設有用於控制渠內水位的閘門，配水渠通過側邊間隔均勻設置的矩形的溢流堰與進水渠連通，所述布水管網由若干等距排列在所述基坑靠近河岸一側側壁上的T形布水管組成，所述T形布水管包括垂直於河道流向設置的進水管段，進水管段的一端與進水渠連通、另一端垂直固定有分水管段，分水管段上均勻開設有出水孔。
4.根據權利要求1所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，所述的排水機構包括設於導流牆上部均勻間隔布置的若干T形出水管，所述T形出水管包括垂直於河道流向設置的出水管段，出水管段的一端與河道連通、另一端垂直固定有集水管段，集水管段上均勻開設有進水孔。
5.根據權利要求1所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，所述填料包括由下到上依次設置的經碾壓後的自然土壤層、膨潤土防滲層、填料基質層和粗砂表層，所述填料基質層由下至上依次為卵石層和碎石層，在所述粗砂層和碎石層之間還設有格網隔層，所述的植被為蘆葦、香蒲、菖蒲、美人蕉或茭白。
6.根據權利要求5所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，所述的填料基質層中的卵石層厚度為15cm、由粒徑20-30mm的卵石鋪設而成；所述的碎石層厚度為35cm、由粒徑10-20mm的碎石鋪成；所述的粗砂層厚度為15cm、由粒徑為l_5mm的粗砂鋪成。
7.根據權利要求1所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，所述的人工生態基由設於河底的人工仿生水草填料構成，所述的表面流人工溼地內間歇種植有菖蒲、千屈菜、美人蕉或水蔥。
8.根據權利要求1所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，所述的攔水壩為橡膠壩，在攔水壩上遊的蓄水塘中還種植有馬蹄蓮、荷花、睡蓮、水藻。
9.根據權利要求1所述的改善河道水質的人工溼地處理系統，其特徵在於，在所述河岸上還種植有植草護坡和濱水植物區。
【文檔編號】C02F3/32GK204151144SQ201420412029
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】徐晶晶 申請人:河南眾英環保工程有限責任公司