一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置的製作方法

2023-04-26 17:28:46

專利名稱：一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種人工溼地生態護坡結構，應用於河湖的水質淨化及面源汙染截流 工程，屬於河湖生態工程技術領域。
背景技術：
目前河湖的護坡形式主要有自然式護坡，硬質護坡和生態型護坡。由於前面兩種對於面源形式進入河道的汙染物質清除效果有限，所以生態型護坡便成了近年來的研究熱 點，也逐漸得到了推廣使用。生態護坡是在植物、填料介質和微生物的聯合作用下，對水中 汙染物進行吸附、吸收、分解和截留，其優點是處理效果好，抗衝擊能力強，具有較強的N和 P去除能力。然而其基質中的氧主要來源於植物向其根部輸送光合作用產生的氧，所以也決 定了其基質溶解氧水平較低。

發明內容
本發明的目的在於克服普通生態型護坡溶解氧低的問題，將勢能增氧技術應用於 生態型護坡構建中，研製一種復氧效果佳的河湖生態溼地型護坡技術，同時還可在一定程 度上緩解溼地淤積飽和問題。該技術可應用於截留淨化排入河湖的面源汙染，也可利用水 泵將河湖裡的水送到高處，從水力增氧生態溼地第一級逐漸向下級流動，經過溼地的多級 處理，從而實現河湖水質的淨化。本發明的技術解決方案是其特徵在於所述多級水力增氧生態溼地型護坡裝置其 級數為3至5級，每級的高度為40-50cm，長度為1 1. 5m。每級水力增氧生態溼地型護坡 裝置包括生態溼地床、進水槽和出水槽，所述生態溼地床的一端通過通水孔與進水槽底部 連接；另一端通過通水孔與出水槽下部連接並且出水槽內設有增氧管，增氧管由若干根呈 彎管狀的PVC管並聯排列而成，其關係為PVC管的管數η = Q/q，其中Q為處理水量，q為單 根PVC管虹吸的流量；出水槽用擋板隔成上、下兩層水槽，增氧管的兩端分別設於上、下兩 層水槽內，下層水槽通過通水孔與下一級進水槽相連，最下一級出水槽的下層水槽設置排 水口，排水口不低於外界常水位。其進一步的技術方案是其特徵在於生態溼地床內分為上下兩層填料區，上層填 料區填充土壤基質並在其上種植植物，下層填料區填充滲透性較好的淨化填料，如沸石、礫 石、卵石、陶粒和黃砂，從下到上按粒徑依次減小的順序逐層鋪砌各淨化填料。其更進一步的技術方案是其特徵在於生態溼地床與進出水槽之間、以及上一級 出水槽與下一級進水槽之間均用磚石混凝土結構的擋水牆隔開。在生態溼地床的底部設置 集水管道，並通過生態溼地床與出水槽之間的通水孔與同級出水槽的上層水槽相連接，集 水管道流量大於相連的出水槽內增氧管排水流量。每級水力增氧生態溼地型護坡裝置下方 從上往下依次設有碎石墊層、土工布和混凝土樁，每級水力增氧生態溼地型護坡裝置的進、 出水槽下方分別設有所述兩根混凝土樁。本發明的優點(1)利用了生態溼地本身的作用對水中汙染物質進行去除當待處理的汙水依次流經各級生態溼地床時，土壤基質、淨化填料和植物根系對水中的固體懸 浮物進行截留，植物也會吸收氮、磷等部分營養元素，同時基質、填料和根系表面還會生長 大量的微生物並形成生物膜，生物膜通過代謝作用可以對降解部分有機質和截留營養物 質。(2)應用勢能增氧技術通過間歇性大氣復氧增加了基質內的溶解氧含量，通過基質環境 中好氧和缺氧現象的交替使氮元素不僅可以被植物吸收，還可以通過硝化和反硝化作用被 去除。(3)溼地內的進水和出水都在床的底部，不易造成填料堵塞現象，另外溶解氧的增加 降解有機物質也會降低有機淤堵。對照實驗表明，水力增氧生態溼地型護坡在提高溶氧、脫 氮方面、防淤堵方面均優於一般的生態溼地結構和生態護坡。


圖1是本發明的結構示意中1是單層生態溼地床、2是進水槽、3是出水槽、4是增氧管、5是集水管道、6 是土壤基質、7是淨化填料、8是擋水牆、9是外界常水位、10是植物、11是排水口、12是混凝 土樁，13是土工布，14是碎石墊層。
具體實施例方式下面通過實施例的方式，對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護範 圍不局限於所述實施例。實施例1對照附圖1，多級水力增氧生態溼地型護坡裝置包括生態溼地床1、進水槽2和出 水槽3，生態溼地床1內填充上下兩層填料，上層土壤基質6作為植物10的生長基質，其上 種植植物10，下層為滲透性能較好的淨化填料7，如沸石、礫石、卵石、陶粒和黃砂，從下到 上按粒徑依次減小的順序逐層鋪砌各淨化填料7，淨化填料7表面形成生物膜，附有微生物 及輪蟲類生物，每級生態溼地床1的高度為40-50cm，長度為1 1. 5m ；多級水力增氧生態溼地型 護坡裝置為3至5級，實際應用時最下一級出水槽的排水口必須不低於外界常水位。在每 級生態溼地床1的一端通過通水孔與進水槽2底部連接，用以承接汙水進水泵管或上一級 出水槽3的下層水槽的出水，另一端連接出水槽3，並將增氧管4設置在出水槽3內，增氧管 4的兩端分別設於上、下兩層水槽內，增氧管4由若干根呈彎管狀的PVC管並聯排列製成， 其關係為PVC管的管數η = Q/q，其中Q為處理水量，q為單根PVC管虹吸的流量；增氧管4 通過通水孔與下一級進水槽2相連接，從而使水流到下級生態溼地床1的進水槽2中。最 下一級出水槽3設置排水口 11，排水口 11不低於外界常水位9。生態溼地床1與進、出水槽之間以及上級出水槽3與下級進水槽2之間均用磚石 混凝土結構擋水牆8隔開。在生態溼地床1內底部鋪設集水管道5，並通過生態溼地床1與 出水槽3之間下部的通水孔與出水槽3的上層水槽相連接。每級水力增氧生態溼地型護坡 裝置下方從上往下依次設有碎石墊層14、土工布13和混凝土樁12，每級水力增氧生態溼地 型護坡裝置的進、出水槽下方分別設有所述兩根混凝土樁12。本發明的工作原理當汙水流入或由水泵將河道中的水打入第一級生態溼地床1 的進水槽2，依次流經生態溼地床1。當汙水從擋水牆8下的通水孔進入生態溼地床1內，汙水自下而上運動，其中攜帶的懸浮物自下而上被截留。同時沸石、礫石、卵石、陶粒、黃砂 等淨化填料7、土壤基質6和植物10根系表面附著生長的生物膜中的微生物將通過代謝作 用分解部分有機質，同時溼地植物10還會通過其根系吸收部分氮、磷等營養元素。水通過 集水管5頂部的小孔流入集水管5從而流向出水槽3，而使出水槽3中的水位也開始上升。 當出水槽3水位上升到增氧管4中虹吸管頂部並超過後，便產生虹吸，很快吸乾該級的汙水 進入下層出水槽，然後排入下一級的進水槽2，此時汙水自上而下運動攜帶被截留的懸浮物 質很通暢地由小孔隙向大孔隙填料流動，也排入下一級，所以不易造成填料堵塞。當每一級生態溼地床1內的汙水排乾後，增氧管4中的虹吸便會自動斷開，由於上 一級增氧管4放水需要一定時間，實現了間歇放水，空氣被吸入土壤基質6和淨化填料7的 孔隙之中，沿大顆粒孔隙向小顆粒孔隙自下而上地與所有填料中的水膜相接觸而進行大氣 復氧，使得填料表面的水膜中溶解氧迅速增加，從而有利於好氧微生物的生長繁殖，而加快 有機物的降解。當上一級出水槽3的增氧管4又造成虹吸之後，水又會排入該級的進水槽2從而 進入生態溼地床1，又重複了上述的過程，就這樣周而復始。而汙水在逐級傳遞的過程中，不 僅營養物質被各級溼地床所吸收，溶解氧含量也逐級增加，從而達到較大程度的淨化。
權利要求
一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述每級水力增氧生態溼地型護坡裝置包括生態溼地床(1)、進水槽(2)和出水槽(3)，所述生態溼地床(1)的一端通過通水孔與進水槽(2)底部連接；另一端通過通水孔與出水槽(3)下部連接並且出水槽(3)內設有增氧管(4)，出水槽(3)用擋板隔成上、下兩層水槽，增氧管(4)的兩端分別設於上、下兩層水槽內，下層水槽通過通水孔與下一級進水槽(2)相連，最下一級出水槽(3)下層水槽設有排水口(11)，排水口(11)不低於外界常水位(9)。
2.根據權利要求1所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述 多級水力增氧生態溼地型護坡裝置為3至5級。
3.根據權利要求1所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述 生態溼地床(1)的單級高度為40 50cm，長度為1 1. 5m。
4.根據權利要求1所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述 生態溼地床(1)為上下兩層填料區，上層填料區填充土壤基質(6)並在其上種植植物，下層 填料區填充淨化填料(7)，所述淨化填料(7)為沸石、礫石、卵石、陶粒和黃砂，並從下到上 按粒徑依次減小的順序逐層鋪砌。
5.根據權利要求1所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述 生態溼地床⑴與進出水槽之間、以及上一級出水槽⑶與下一級進水槽(2)之間均用磚 石混凝土結構的擋水牆(8)隔開。
6.根據權利要求1所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於在生 態溼地床(1)的底部設置集水管道(5)，並通過生態溼地床(1)與出水槽(3)之間的通水孔 與同級出水槽(3)的上層水槽相連接，集水管道(5)流量大於相連的出水槽內增氧管(4) 排水流量。
7.根據權利要求1所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述 增氧管(4)由若干根呈彎管狀的PVC管並聯排列而成，其關係為PVC管的管數n = Q/q，其 中Q為處理水量，q為單根PVC管虹吸的流量；
8.根據權利要求7所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述 增氧管(4)流量大於上一級出水槽內增氧管(4)流量。
9.根據權利要求7所述的一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，其特徵在於所述 每級水力增氧生態溼地型護坡裝置下方從上往下依次設有碎石墊層(14)、土工布(13)和 混凝土樁(12)，每級水力增氧生態溼地型護坡裝置的進、出水槽下方分別設有兩根所述混 凝土樁(12)。
全文摘要
本發明提供一種多級水力增氧生態溼地型護坡裝置，該裝置包括生態溼地床、進水槽和出水槽，所述生態溼地床的一端通過通水孔與進水槽底部連接；另一端與出水槽連接並且出水槽內設有增氧管，出水槽用擋板隔成上、下兩層水槽，增氧管的兩端分別設於上、下兩層水槽內，下層水槽通過通水孔與下一級進水槽相連，最下一級出水槽的下層水槽設有排水口。該裝置可應用於河道和湖泊的護坡建設，截留淨化排入河湖的面源汙染，也可利用水泵將河湖裡的水送到高處，從水力增氧生態溼地第一級逐漸向下級流動，經過溼地的多級處理，從而實現河湖水質的淨化，在提高溶氧、脫氮方面具有較好效果，並可在一定程度上緩解溼地淤積飽和問題。
文檔編號C02F3/34GK101824811SQ201010151078
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者侯俊, 吳建成, 王沛芳, 王超, 胡芬娟, 錢進 申請人:河海大學